[发明专利]改进的防冰液

说明书

本发明涉及用于涂敷物体例如飞机的稠化防冰液或抗冰液，其防止在物体的表面形成冰，在物体的表面形成的冰会影响物体的性能。本发明还涉及使用交联的含羧酸的聚合物和共聚物来提供改善的抗冰液。

防冰液一般地含有水和乙二醇或丙二醇的调合物，其中水与二元醇的比为50∶50-约20∶80。对本申请来说，术语防冻液和抗冰液将会被互换使用。这些抗冰液有时在最后使用时用水稀释，以与气候条件匹配。当飞机在地面上时，防冰液融化已经聚集在例如飞机表面上的霜、雪或冰，并且当不再进一步发生沉积时防止进一步聚集和/或冻结。在飞机的情况下，冰的形成会改变例如机翼的空气动力流动特性，并且妨碍其正常的功能。当这些抗冰液稠化时，它们会延长防霜、雪或冰的周期，即延长了保留时间，留在飞机的表面上直到飞机起飞，并且当飞机在空中时会从飞机的表面上脱落。

已经把防冰液或抗冰液分类为两种类型：未稠化的和稠化的。未稠化的防冰液一般地分类为I型液，其含有水和乙二醇或丙二醇的调合物，其中水与二元醇的比为约20∶80。当飞机在地面上时，它们融化已经聚集在例如飞机表面上的霜、雪或冰。但是，它们不能提供合适的防止冰和雪的进一步形成的保护。当不再产生沉淀条件时，它们主要提供防止冻结。

稠化的防冰液或抗冰液，其中水与二元醇的比为约50∶50，被分类为II型或IV型防冰液。当飞机在起飞前停留在地面上很长时间时，它们防止在飞机的表面上形成冰和雪，并且直到起飞会留在飞机的表面上。在已经除去雪和冰之后，把该稠化的防冰液施加在飞机的表面上，然后在该涂层上而不是在飞机的表面上会形成雪和冰。而后，在飞机起飞的过程中，当飞机的速度达到每秒70米/秒或每小时157英里时，通过剪切作用从飞机的表面上除去该稠化的去冰涂层。

II型和IV型抗冰液的区别是它们对飞机在地面上提供防止结霜、雪和冰的时间的长短不同。该时间通常称做“保留时间”。II型抗冰液一般提供的保留时间约为30分钟，而IV型抗冰液提供的的保留时间超过80分钟。提供进一步延长的防止结霜、雪或冰的保留或延长保留时间的防冰液是合乎要求的。

防冰液和抗冰液的性能是通过两个关键的ISO标准试验，即保留时间试验，如通过淋水耐久性试验(或WSET)和空气动力学性能试验所测定的。该抗冰液必须通过这两个试验，以便用做地面飞机的抗冰液或防冰液。如上面所指出的，对于II型抗冰液需要的保留时间是30分钟，IV型抗冰液需要的保留时间是80分钟。根据SAE(Society ofAutomotive Engineers)/AMS(American Metal Society)试验1428A进行空气动力学性能试验和保留时间试验。空气动力学性能试验是通过/失败试验，其是在风洞中进行的，并且保证在起飞的时候留在机翼上的任何的残留的抗冰液不会防碍飞机的升高能力。

有许多专利公开了用做II型抗冰液的稠化的二元醇抗冰液的应用，即USP 4,358,389；4,744,913；5,118,435；5,268,116；5,268,117；5,334,323；和加拿大专利申请2,147,046。USP 4,358,389指出使用交联的聚丙烯酸酯增稠剂，该增稠剂的粘度为1000-50,000mPa(@0.5％浓度)和产生具有约35分钟的保留时间的稠化液。USP 4,744,913指出使用两种选择的交联的聚丙烯酸盐聚合物，即交联的丙烯酸钠/丙烯酰胺共聚物加交联的丙烯酸聚合物，产生的抗冰液的保留时间约为37分钟。USP5,118,435指出使用丙烯酸均聚物与丙烯酸共聚物，制得保留时间约为35分钟的抗冰液。USP 5,268,116指出使用交联的马来酐/C1-C2烷基乙烯基醚共聚物，而USP 5,268,117指出使用交联的聚(N-乙烯基吡咯烷酮)聚合物，这些防冰液的保留时间为26-28分钟。USP5,334,323指出使用交联的丙烯酸均聚物与非离子表面活性剂的混合物，所达到的保留时间约为26分钟。加拿大专利申请2,147,046指出使用交联的(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸的酯或酰胺的共聚物，所达到的保留时间约为34分钟。

USP 5,461,100提出使用达到保留时间约为70分钟的聚合物。该专利提出使用含有一种单乙烯不饱和大单体的羧酸聚合物。这些类型的聚合物是一类含有亲水部分和疏水部分的并且不是交联的嵌段共聚物。它们的作用不同于上面讨论的交联的丙烯酸聚合物。它们的作用是作为辅助的稠化剂而不是作为主要的稠化剂。