专利名称：一种复合型高效融冰除雪剂的制作方法
技术领域：
属于表面化学范畴，为有机和无机复合盐技术领域二、背景技术1、对发明“复合型高效融冰除雪剂”的理解(1)复合型高效融冰除雪剂所选用的主要原料有二水氯化钙、六水氯化镁、四水硝酸钙、六水硝酸镁、尿素，以及用作缓蚀剂的钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钡、苯并三氮唑(BTA)、苯甲酸钠、EDTA二钠盐(TW-204)等的单一或几种材料组成。这些化工原料经过优化组合，理论研究，以及大量的实验室和应用试验之后，得出的共同结论是本发明具有低共溶点的属性，适用于-33℃的低温状态下，融冰除雪效果显著，可根据不同地区、不同的温度、不同的地理环境和不同的应用对象，采用不同的配方组合，其覆盖面较为广泛，适合于黄河以北所有城市使用。
(2)本发明环保性能好，能有效地降低对金属和水泥混凝土的腐蚀。
众所周知，卤盐中含有大量的Cl-离子和少量的杂质SO42-离子，而且这些离子对金属和混凝土的腐蚀会随着浓度的增加而增大，因此，在选材上，首先选用含SO42-离子极低，并对金属腐蚀极其微弱的硝酸盐类作为主要材料。鉴于在-33℃的低温条件下，我们在研制过程中又采用了其低共溶点在-33.6℃以下的氯化镁为主要原料，并与其他原料优化组合，通过复合型配方，在实际应用中，有效地降低了对金属和水泥混凝土的腐蚀。
(3)本发明促进植物生长，保护生态环境由于卤盐类融雪剂的长期大量使用，将会造成土壤板结，含盐量增加，导致树木的病态生长和甚至死亡。植物对氯化物的控制指标是当土壤的含盐量与土壤的重量之比小于0.15％时，植物正常生长；当比值在0.15％-0.25％时，植物就轻度受害；在0.25-0.4％时为重度受害；在0.4％-0.6％时为深度受害；大于0.6％时，植物将死亡。
我们通过实验，得出的结论是氮是构成生命物质——蛋白质和核酸的主要成分，又是叶绿素、维生素、生物碱、植物激素等的组成成分，参与植物体内许多重要的物质代谢过程，对植物的生长发育和品质产生深刻影响。氮在植物干物质中含量为3％-5％，足够的氮素是植物健康生长的保证。
钙是构成细胞壁的重要成分，能稳定生物膜的结构和调节膜的渗透性，细胞伸长所必需。
镁是叶绿素的组成成分，是许多酶的活化剂，参与脂肪代谢和氮的代谢。
氯参与光合作用，维持细胞中的电荷平衡和膨压，适量的氯有利于碳水化合物的合成和转化，提高植物抗病性。
通过上述对钙、镁、氯的分析可知这三个元素都是植物生长所不可缺少的元素，因此鉴于上述分析因素，我们在选择复合型高效融冰除雪剂的主要原料氯化钙、氯化镁、硝酸钙、硝酸镁和尿素时，不但着眼于融冰除雪速度快、效果好，而且还兼顾了对绿地、草坪和树木的健康生长问题；在保证快速除雪的同时，还要对植物的生长有利无害，这才是我们选择融冰除雪剂主材的宗旨。
(4)适用范围广泛，除雪效能显著复合型高效融冰除雪剂为1～8mm不规则、多边形的颗粒状，它主要适用于各种道路、桥梁、机场、庭院、立交桥、人行过街天桥、公园及街心绿地的融冰除雪，并适合大规模机械化操作使用。
2、本发明查阅并引证相关的技术背景资料有(七类)(1)高等教育出版社出版的高等学校教材《普通化学》的第一章第一节物质的聚集状态P3-P8
第二节气体定律P8-P12第三节稀溶液的通性P13-P26第四章第四节金属腐蚀及其防止P160-P166第七章第三节无机化合物的物理性质及晶体结构P278-P289第四节无机化合物的性质P289-P309(2)中国工业出版社出版的《混凝土中钢筋锈蚀与保护》第一章第一节金属腐蚀理论重点，P4-P10第二节混凝土的保护机理和钢筋锈蚀的原因P10-P16第三节钢筋锈蚀导致钢筋混凝土结构破坏的实例P26-P27第二章第四节周围介质特点的影响P29-P42第五节钢的组织成份表面状态以及应力大小的影响P42-P73(3)化工工业出版社出版的《硝酸盐》一书第二章《硝酸钾》P35-P63第三章《硝酸钠》P64-P77第五章《硝酸钙》P82-P89(4)化工工业出版社出版的《化工辞典》(5)化学工业出版社出版的《有机化工原料》A脂肪族化合物A530六亚甲基四胺P433-P435A602硫脲P500-P502A632烷荃磺酸钡P526-P527B脂环族化合物及共衍生物，B036亚硝酸二环己胺P557C芳香族化合物C260苯胺P281-P282(6)化工工业出版社出版的《化学工业中的腐蚀与防护》
第一章第一节腐蚀及化学工业中腐蚀的危害P1-P3第二节化学工业腐蚀的特点及现状P4-P9第三节国内外化工防腐蚀进展P10-P14第四节可持续发展战略与腐蚀的全面控制将绿色化学应用于防腐蚀技术P34-P35第三章第二节纯碱生产中的主要防腐蚀手段P69-P74第四章氯碱工业中的腐蚀与防护第一节氯碱工业中的腐蚀特点P87-P88第二节盐水溶液的腐蚀与防护P88-P93第五章化肥生产中的腐蚀与防护第七节磷肥生产中的腐蚀与防护P180-P188第八节钾肥生产中的腐蚀与防护P188-P195第七章农药生产中的腐蚀与防护第六节水泥表面的防护方法P320-P322第九章化工建筑物和构筑物的腐蚀与防护第一节腐蚀状况P439-P441第二节腐蚀原因分析P441-P448第三节防腐蚀设计原则P449-P450第五节防腐蚀措施P451-P454第六节加固修复技术P455-P460(7)化学工业出版社出版的《化工基础》第十一章冷冻、第五节冷冻剂与载冷体P3743、发明“复合型高效融冰除雪剂”的目的
(1)及时疏通道路，保障各种车辆正常行驶。
(2)减少雪后路滑，行人摔伤及各种交通事故的发生。
(3)减少大量的除运雪劳动，省时省力。
(4)维护市容环境整洁，树立城市良好形象。
(5)为市民营造温馨祥和、舒适的生活和工作环境。
发明内容
1、复合型高效融冰除雪剂由二水氯化钙(CaCl2·2H2O)、六水氯化镁(MgCl2·6H2O)、四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O]、六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O]、尿素(NH2-CO-NH2)，以及用作缓蚀剂的钼酸钠(Na2MoO4)、钨酸钠(Na2WO4)、磷酸钠(Na3PO4)、偏硅酸钠(Na2SiO3)、亚硝酸钠(NaNO2)、亚硝酸钡[Ba(NO2)2]、苯并三氮唑(BTA)、苯甲酸钠(C7H5NaO2)、EDTA二钠盐(TW-204)等的单一或几种材料，按与主材不同的属性和比例混合而成的复合型配方作为缓蚀剂使用。复合型高效融冰除雪剂的主要材料其配比如(重量％)下二水氯化钙(0-95％)、六水氯化镁(0-95％)、四水硝酸钙(0-95％)、六水硝酸镁(0-95％)、尿素(10-30％)的一种、两种或三种组成。
缓蚀剂的配比为(按上述主材配方的重量％)钼酸钠(0.1-10％)、钨酸钠(0.1-10％)、磷酸钠(0.1-10％)、偏硅酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钡(0.1-10％)、苯并三氮唑(BTA)(0.1-3％)、苯甲酸钠(0.1-10％)、EDTA二钠盐(TW-204)(0.1-10％)的一种、两种、三种或几种组成。
2、要求保护的权项如下(1)Ca(NO3)2·4H2O+Mg(NO3)2·6H2O+NH2-CO-NH2(2)CaCl2·2H2O+MgCl2·6H2O+NH2-CO-NH2(3)Ca(NO3)2·4H2O+MgCl2·6H2O+NH2-CO-NH2(4)CaCl2·2H2O+Mg(NO3)2·6H2O+NH2-CO-NH2(5)Ca(NO3)2·4H2O+NH2-CO-NH2
(6)CaCl2·2H2O+NH2-CO-NH2(7)Mg(NO3)2·6H2O+NH2-CO-NH2(8)MgCl2·6H2O+NH2-CO-NH2(9)Ca(NO3)2·4H2O(10)Mg(NO3)2·6H2O(11)在上述配方中加入3～10％的缓蚀剂(按上述主材配方的重量％)钼酸钠(0.1-10％)、钨酸钠(0.1-10％)、磷酸钠(0.1-10％)、偏硅酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钡(0.1-10％)、苯并三氮唑(BTA)(0.1-3％)、苯甲酸钠(0.1-10％)、EDTA二钠盐(TW-204)(0.1-10％)的一种、两种、三种或几种组成。
(12)复合型高效融冰除雪剂为1-8mm的多边形自然晶体颗粒状。
综上所述，复合型高效融冰除雪剂要求保护的权项数为12项。
3、本发明与背景技术相比的有益效果(1)本发明融冰除雪速度快，效果好；成本低廉，适用广泛，原料供应充足，易于采购，生产工艺、技术方案、简便易行。
(2)本发明环保性能好，能有效降低金属和混凝土的腐蚀，能改良土壤成份，可稳定土壤结构，促进植物生长。
(3)本发明更适合大规模、机械化抛撒作业，并且撒布较为均匀，在各种道路、桥梁、机场、庭院、立交桥、人行过街天桥、公园及街心绿地等方面能充分发挥其融冰效能。
(4)本发明针对现有除雪剂中的腐蚀问题，添加了缓蚀剂，该产品使用起来防腐效果非常明显。
权利要求
1.发明与现有技术共有的必要技术特征是复合型高效融冰除雪剂与目前所使用的融雪剂，无论是固态还是液态，都是为了降低水的冰点作用。其化雪机理属于表面化学范畴，为有机和无机复合盐技术领域。其利用融雪剂的吸水性及融雪剂融化时大量放热，使雪中的结构晶格错位，导致冰雪融化；冰雪融化时吸热，使周围温度下降，这时，溶液的蒸气压小于冰雪的蒸气压，为了达到新的平衡，促使冰雪不断融化而形成溶液，从而降低凝固点。在低温条件下，上述周而复始的复杂运动平衡过程就是融雪剂的融冰化雪共有的必要技术特征。本发明复合型高效融冰除雪剂，在研制的过程中，不但注重融冰除雪的效果，而且还兼顾了社会效益和环境效益，并重点解决目前使用的融雪剂，对金属和混凝土的腐蚀问题，以及影响植物生长的不利因素。
2.根据权利要求1所述的复合型高效融冰除雪剂，其特征在于(1)能有效地降低对金属的腐蚀。根据金属腐蚀过程的不同特点，可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。化学腐蚀单纯由化学作用而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。主要是由于金属在高温下容易被氧化生成一层氧化皮(由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成)，同时还会发生脱碳现象，这是由于钢铁中的渗碳体和气体介质作用所产生的结果。例如、、反应生成的气体产物，离开金属表面，而碳便从邻近的、尚未反应的金属内部逐渐扩散到这一反应区，于是金属层中的碳逐渐减少，形成脱碳层，钢铁表面由于脱碳致使硬度减小和疲劳极限降低。电化学腐蚀由电化学作用而引起的腐蚀叫电化学腐蚀。它主要由于形成了原电池而引起的。由于工业用的钢铁、除铁以外还含有石墨。渗碳体等，这些杂质能导电，而电极电位代数值比铁的大，难以失去电子，而铁相对就容易失去电子，此外，由于铁吸附的水膜中溶解了空气中的CO2和SO2气体反应如下、，这样，Fe就在有H+、OH-、HCO3-、HSO3-的溶液中形成了原电池，阳极的Fe失去了2e变成Fe2+，反应为，阴极的2H+的到2e变成H2，即反应为，Fe2+进入溶液中与OH-生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧气氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水后的Fe2O3是红褐色铁锈的主要成份。反应式如下，在一般情况下，如果铁表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液，则在阳极上也是铁氧化成Fe2+离子，在阳极主要是溶解于水膜中的氧物电子阳极阴极总反应方程式然后Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3并部分脱水为铁锈，这就是吸氧腐蚀，也是金属的主要腐蚀。针对上述腐蚀原理的分析，复合型高效融冰除雪剂特地采用了目前国内防腐效果好的二水氯化钙、六水氯化镁、四水硝酸钙、六水硝酸镁、尿素，以及用作缓蚀剂的钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钡、苯并三氮唑(BTA)、苯甲酸钠、EDTA二钠盐(TW-204)等的单一或几种材料，按其配比优化组合，使金属表面钝化，生成一层致密的Fe3O4氧化膜，来保护金属的表面，有效地降低了对金属的腐蚀。(2)能有效降低对水泥混凝土的腐蚀水泥混凝土是一种建筑材料，它是由砾石、卵石、碎石、砂等在水泥或其他胶凝材料中的液浆体，可以说是一种人造石材。它主要是由多种氧化物组成，如CaO、SiO2、Al2O3、MgO等不下几十种氧化物。水泥的腐蚀主要是水和水溶液的腐蚀。水的腐蚀叫溶解侵蚀，这是由水泥材料本身的孔隙率和渗透率所决定的，水泥的腐蚀主要是水溶液对其进行的化学腐蚀。自然环境中的某些化合物，对水泥中的某些成分发生了化学反应，这就是水泥混凝土的腐蚀。这种腐蚀主要有两类因素一种是酸性软水对水泥的腐蚀，如水中的CO2与水泥中的Ca(OH)2和CaCO3反应生成Ca(HCO3)2，反应方程式如下这里指出如果是反应生成的CaCO3的含量增高，而水中的CO2含量较低，那么这样的腐蚀几乎很难进行。此外，可溶性硫酸盐与水泥中的水合产物发生了化学反应，导致混凝土体积膨胀或崩解。譬如对Na2SO4水泥中的水合产物反应如下通过实验证明碱金属硫酸盐不能腐蚀水合硅酸钙。但硫酸氨可腐蚀Ca(OH)2，反应式为，腐蚀产物“NH4OH”易溶，难挥发，使反应易于向右进行，下面表示水中硫酸盐浓度对普通水泥腐蚀性的影响
由表中可以看出只有水中sO4的浓度小于300mg/L时，腐蚀性才较低。应该指出硫酸盐腐蚀产物因溶解度小，它们生成的沉淀产物所导致的应力可加剧水泥混凝土的破坏。上表中没有提到Cl-离子对混凝土中的钢筋，由钝化状态转为活化状态，形成锈蚀产物，而产生膨胀，使水泥混凝土开裂、剥落，从而丧失了力学性能，造成损害的介绍。但通过实验分析得知Cl-离子要使钢筋由钝化状态转为活化状态，是要达到一定的临界值才行。学术界认为Cl-/OH≥0.61，即相当于0.3-0.6kgCl-/m3的大小才行。在解决此类问题时，一是要控制融雪剂中Cl-离子的百分含量；二是要尽可能减少钢筋混凝土中硫酸盐的含量，只有同时达到这两项要求，水泥混凝土及钢筋的腐蚀问题才能有效解决。为此，我们所选用的主材卤盐类和硝酸盐类，其sO42-离子的含量大大低于纯卤盐中的含量，有效地降低了对水泥混凝土的腐蚀。(3)能促进植物的生长，保护生态环境由于纯卤化物融雪剂的使用，导致土壤中含盐量增高，使植物吸收的水份和养分减少，并造成绿地的板结和树木、植被等处于病态生长，最终导致树木死亡。实验证明当土壤的含盐量与土壤的重量之比小于0.15％时，植物正常生长；比值在0.15％-0.25％时，植物就轻度受害；在0.25％-0.4％时为重度受害；在0.4％-0.6％时为深度受害，而如果一旦大于0.6％时，植物将死亡。鉴于此，我们所发明的复合型高效融冰除雪剂中大量采用了二水氯化钙、六水氯化镁、四水硝酸钙、六水硝酸镁及尿素作为主要原料，能有效地保护绿地和树木生长，对生态环境的保护具有积极作用。(4)复合型高效融冰除雪剂适用范围广泛它主要适用于各种道路、桥梁、机场、庭院、立交桥、人行过街天桥、公园及街心绿地的融冰除雪。(5)能快速融冰除雪且技术方案简便易行复合型高效融冰除雪剂，融冰除雪速度快、效率高、效果好，其配方的主要材料是二水氯化钙、六水氯化镁、四水硝酸钙、六水硝酸镁、尿素，以及用作缓蚀剂的钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钡、苯并三氮唑(BTA)、苯甲酸钠、EDTA二钠盐(TW-204)等的单一或几种材料，其最低共溶点处在不同的低温状态下，因此，根据不同的地区、不同的地理环境和不同的使用对象，不同的温度采用不同的配方组合。其覆盖面较为广泛，成本低廉，原料供应充足，便于采购，技术方案简便易行。
3.根据权利要求2所述的复合型高效融冰除雪剂，其特征在于其由二水氯化钙(CaCl2·2H2O)、六水氯化镁(MgCl2·6H2O)、四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O]、六水硝酸镁[Mg(NO3)2·6H2O]、尿素(NH2-CO-NH2)，以及用作缓蚀剂的钼酸钠(Na2MoO4)、钨酸钠(Na2WO4)、磷酸钠(Na3PO4)、偏硅酸钠(Na2SiO3)、亚硝酸钠(NaNO2)、亚硝酸钡[Ba(NO2)2]、苯并三氮唑(BTA)、苯甲酸钠(C7H5NaO2)、EDTA二钠盐(TW-204)等的单一或几种材料组成，按与主材不同的属性和比例混合而成的复合型配方作为缓蚀剂使用。
4.根据权利要求3所述的复合型高效融冰除雪剂，其特征在于主要材料的配比(重量％)如下二水氯化钙(0-95％)、六水氯化镁(0-95％)、四水硝酸钙(0-95％)、六水硝酸镁(0-95％)、尿素(10-30％)的一种、两种或三种组成。缓蚀剂的配比为(按上述主材配方的重量％)钼酸钠(0.1-10％)、钨酸钠(0.1-10％)、磷酸钠(0.1-10％)、偏硅酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钡(0.1-10％)、苯并三氮唑(BTA)(0.1-3％)、苯甲酸钠(0.1-10％)、EDTA二钠盐(TW-204)(0.1-10％)的一种、两种、三种或几种组成。复合型高效融冰除雪剂的单一和复合型配方如下(1)Ca(NO3)2·4H2O+Mg(NO3)2·6H2O+NH2-CO-NH2(2)CaCl2·2H2O+MgCl2·6H2O+NH2-CO-NH2(3)Ca(NO3)2·4H2O+MgCl2·6H2O+NH2-CO-NH2(4)CaCl2·2H2O+Mg(NO3)2·6H2O+NH2-CO-NH2(5)Ca(NO3)2·4H2O+NH2-CO-NH2(6)CaCl2·2H2O+NH2-CO-NH2(7)Mg(NO3)2·6H2O+NH2-CO-NH2(8)MgCl2·6H2O+NH2-CO-NH2(9)Ca(NO3)2·4H2O(10)Mg(NO3)2·6H2O(11)在上述配方中加入3～10％的缓蚀剂(按上述主材配方的重量％)钼酸钠(0.1-10％)、钨酸钠(0.1-10％)、磷酸钠(0.1-10％)、偏硅酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钠(0.1-10％)、亚硝酸钡(0.1-10％)、苯并三氮唑(BTA)(0.1-3％)、苯甲酸钠(0.1-10％)、EDTA二钠盐(TW-204)(0.1-10％)的一种、两种、三种或几种组成。(12)复合型高效融冰除雪剂为1-8mm的多边形自然晶体颗粒状。
全文摘要
复合型高效融冰除雪剂属于化学范畴，为复合无机盐技术领域。本发明能有效地解决国内目前使用的融雪剂对金属和水泥混凝土的腐蚀以及危害植物生长问题。其具有技术方案简便易行，融冰除雪速度快，环保性能好等特征。本发明由二水氯化钙、六水氯化镁、四水硝酸钙、六水硝酸镁、尿素中的一种、两种或三种组成复合配方，并在上述配方中加入3％～10％的钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钡、苯并三氮唑(BTA)、苯甲酸钠、EDTA二钠盐(TW－204)中的两种、三种或几种复合配方作为缓蚀剂。本发明为1－8mm自然晶体颗粒状，适合北方城市－33℃以上温度使用。主要用于各种道路、桥梁、广场、庭院等处的融冰除雪，适合于大规模机械化抛撒作业。
文档编号C09K3/18GK1544568SQ20031010516
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者杨毅男 申请人:杨毅男