除冰组合物的制作方法

除冰组合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及除冰组合物，所述除冰组合物包含：(i)选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠、甲酸钾的除冰剂，(ii)木质素衍生物和(iii)糖蜜。此外，它涉及制备所述除冰组合物的方法和使用所述除冰组合物将表面除冰的方法。
【专利说明】除冰组合物
[0001]本发明涉及除冰组合物和所述除冰组合物的制备方法。此外，它涉及表面除冰的方法和用于所述方法中的试剂盒。最后，它涉及木质素衍生物和糖蜜的组合在改进除冰组合物的效率中的用途。
[0002]冬季条件以雪或黑冰形式提供道路和交通的不方便。显然，消除道路和公路上的雪、霜和冰是具有巨大的安全益处。氯化钠(NaCl)常用于控制道路、公路和人行道上的雪和冰形成。氯化钠通过溶于道路上的沉淀物中并降低冰点而用作除冰剂，由此融化冰和雪。可用作除冰剂的其它盐包括例如氯化钙和氯化镁。这些化合物将水的冰点降至甚至比氯化钠更低的温度。氯化钾有时也用作除冰剂。另外，通常已知的道路盐的替代物为乙酸镁钙。其它较少知道的除冰剂盐包括乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾。
[0003]冬季条件还导致对浙青、浙青和混凝土表面的损害。这些表面具有多孔结构。浙青特别包含大量表面下通道。当空气/底面温度变得足够低时，存在于浙青通道中的水溶液会在冷冻时膨胀，因此在浙青中产生机械应力。尤其是在重复冷冻和解冻以后，浙青会破裂，导致坑洼。不仅每年必须耗费大量金钱修补损害的道路和公路，坑洼还可导致危险的交通情况。此外，所需额外的维护会导致另外的交通拥堵。
[0004]因为90年代一类新浙青，所谓的高孔浙青的引入，由于冷冻和解冻循环期间水和水基溶液的膨胀和收缩导致对道路和公路的损害问题变得甚至更大。该高孔浙青混凝土可包含至多20%空洞。这具有雨水和融水通过表面下通道从浙青表面快速流入土壤中的优点。浙青路面本身实际上不保留水分，因此不平滑和光滑，甚至在重降雨量的情况下。尽管这类浙青的使用对多雨条件下的安全性具有巨大的有利影响，缺点是在冬季条件下，在冬季期间需要更多除冰剂以保持道路不含雪和冰，因为除冰剂会随着融水从路面上流去。
[0005]本发明的目的是提供具有改进除冰性能的除冰组合物。更特别地，本发明的目的是提供经更长的时间保持有效的除冰组合物，使得更小频率地应用除冰剂并降低对尤其高孔路面的损害。
[0006]令人惊讶地，该目的通过将两类添加剂，即木质素衍生物和糖蜜的组合加入除冰剂中而满足。更详细地，本发明涉及除冰组合物，所述除冰组合物包含:(i)选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂，(?)木质素衍生物，和(iii)糖蜜。
[0007]发现本发明除冰组合物具有改进的性能。发现通过使用糖蜜和木质素衍生物的具体组合，除冰剂会经更长的时间保持活性。
[0008]另外，发现本发明除冰组合物的使用降低在重复冷冻和解冻以后对路面的损害。
[0009]发现本发明除冰组合物比常规除冰组合物具有更小腐蚀性。
[0010]由于与单独使用除冰剂相比，除冰组合物更好的附着性能，较少的除冰剂可能被吹离，且除冰剂更长时间地保留在道路上。
[0011]存在于本发明除冰组合物中的除冰剂选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾。然而，优选除冰剂为氯化物盐，即它优选选自氯化钠、氯化钙、氯化镁和氯化钾。更优选，氯化钙在本发明组合物中用作除冰剂。最优选，氯化钠在本发明组合物中用作除冰剂，因为它是便宜的并可以以大量得到。
[0012]本发明除冰组合物可以为含水形式、固体形式或者淤浆形式。
[0013]如果除冰组合物为含水组合物，则除冰剂优选以至少5重量％，更优选至少10重量％，最优选至少20重量％ (基于除冰组合物的总重量)的量存在。优选，这类含水除冰组合物包含至多饱和浓度的除冰剂。
[0014]本发明除冰组合物也可以为包含浓度高于饱和浓度的除冰剂的淤浆的形式。
[0015]如果除冰组合物为固体的形式，则它可包含与5重量％ —样少的除冰剂(基于除冰组合物的总重量)，如果将它例如与粗砂如砂混合。然而，优选本发明固体除冰组合物包含至少50重量％除冰剂，又更优选至少70重量％，最优选至少96重量％除冰剂(基于除冰组合物的总重量)。
[0016] 存在于除冰组合物中的生物聚合物木质素为与纤维素有关的无定形聚合物，其提供刚度并与纤维素一起形成植物的木质细胞壁和期间的粘结材料。它通常具有至少10，000道尔顿的平均分子量。木质素最通常在木中找到，但也可在植物和藻类中找到。它由单木质醇香豆醇、松柏醇和芥子醇组成。这些单体以变化的量并入。
[0017]木质素可通过使它暴露于酸性或碱性条件下或者将它漂白(用例如H2O2或次氯酸盐处理)而赋予水溶性，因此提高脂族和芳族羟基和羧酸官能的数目或者将它水解成较低分子碎片。在中性条件下，木质素可通过亚硫酸盐浆料，同时引入磺酸盐或磺酸官能而亲水化。
[0018]如在整个说明书中所用术语“木质素衍生物”意欲表示使用刚刚描述的程序中的至少一种源自木质素且在25°C下在水中具有至少10g/l的溶解度的所有化合物(包括盐)。可存在其它化学官能，条件是它们不损害整体水溶性。优选，本发明木质素衍生物具有至少5kDa，更优选至少IOkDa的分子量。更优选，木质素衍生物包含羧酸官能，而最优选它带有磺酸盐或磺酸基团(即它为木素磺酸盐)。
[0019]本发明木素磺酸盐为源自生物聚合物木质素的磺化木质素。在亚硫酸盐的存在下的木浆化方法期间，木素磺酸盐作为副产物产生。可将产物(化学)提纯和喷雾干燥，但根据本发明，对于良好的效力而言，不需要这些步骤。木素磺酸盐具有非常宽的分子量分布(它们是非常多分散的)。例如，对于软木，报告了 1，000-140，000道尔顿的范围。对于硬木，报告了具有较低值的木素磺酸盐。
[0020]适用于本发明组合物中的木质素衍生物优选为源自木、植物或藻类的木质素衍生物。也可使用源自不同来源的木质素衍生物的混合物。最优选使用源自木的木质素衍生物。所有类型的木质素衍生物可用于本发明组合物中，即包括Na、K、Ca、Mg或NH4盐。
[0021]木质素衍生物通常以至少IOppm,更优选至少IOOppm,最优选至少500ppm的量存在于本发明除冰组合物中。它优选以小于10，OOOppm的量，更优选以小于8，OOOppm的量，最优选以小于5，OOOppm的量存在。
[0022]木质素衍生物浓度以ppm表示，其定义为mg木质素衍生物每kg总除冰组合物。
[0023]存在于本发明除冰组合物中的糖蜜可以为常用于除冰目的的任何糖蜜。应当指出可使用已经受一个或多个提纯步骤，例如亚硫酸盐、二氧化硫、灰、微生物活体或其它不溶物的脱除的糖蜜，因为这些污染物的脱除对除冰组合物的性能不具有不利影响。此外，应当指出可使用化学、生物、物理或其它处理的糖蜜，例如但不仅仅是脱糖甜菜糖蜜、酸/碱处理糖蜜、羧酸化糖蜜(其中存在于糖蜜中的糖已用常规技术羧化)，包含一种或多种添加剂的糖蜜。优选糖蜜选自源自玉米的糖蜜(糖浆)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
[0024]术语“糖蜜”包括所有以上类型的处理或未处理糖蜜。
[0025]优选糖蜜为包含20-80重量％糖，又更优选包含40-60重量％糖，优选45_55重量％糖的甜菜或蔗糖糖蜜。
[0026]糖蜜通常以至少IOppm,更优选至少IOOppm,最优选至少500ppm的量存在于本发明除冰组合物中。它优选以小于50，OOOppm的量，更优选以小于10，OOOppm的量，最优选以小于5，OOOppm的量存在。[0027]糖蜜浓度以ppm表示，其定义为mg糖蜜每kg总除冰组合物。
[0028]此外，本发明涉及制备本发明除冰组合物的方法。所述方法包括将包含木质素衍生物和糖蜜的含水处理溶液喷雾到选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂上。优选将含水处理溶液以这样的量喷雾到除冰剂上使得所得除冰组合物包含至少IOppm,更优选至少IOOppm,最优选至少500ppm木质素衍生物和至少lOppm，更优选至少lOOppm，最优选至少500ppm糖蜜。优选所得除冰组合物包含不多于10，OOOppm,更优选不多于8，OOOppm,最优选不多于5，OOOppm木质素衍生物。优选所得除冰组合物包含不多于50，OOOppm，更优选不多于10，OOOppm，最优选不多于5，OOOppm糖蜜。
[0029]如上所述，木质素衍生物源自植物或藻类。它也可以为源自不同来源的木质素衍生物的混合物。糖蜜优选选自源自玉米的糖蜜(糖浆)、源自糖用甜菜的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
[0030]此外，本发明涉及将表面除冰的方法。所述表面可以以多种方法除冰。
[0031 ] 在一个实施方案中，将本发明除冰组合物涂布在所述表面上。
[0032]在另一实施方案中，表面除冰的方法包括步骤:将选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的固体除冰剂与包含木质素衍生物和糖蜜的含水处理溶液混合，和将因此所得混合物涂布在所述表面上。该方法是优选的实施方案，因为极大地降低除冰组合物被吹离的风险。此外，得到除冰组合物在路面上更好的附着力。
[0033]在又一实施方案中，表面除冰的方法包括步骤:制备包含5重量％至饱和浓度的选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的固体除冰剂、木质素衍生物和糖蜜的水溶液，和将所述混合物施涂于，例如通过喷雾施涂于所述表面上。该方法也是优选的实施方案，因为在该方法中也极大地降低除冰组合物被吹离的风险。此外，得到除冰组合物在路面上更好的附着力。
[0034]在本发明又一实施方案中，表面除冰的方法包括如下步骤:将选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂以固体或含水形式涂布在所述表面上，并将木质素衍生物和糖蜜以固体或含水形式单独地涂布于所述表面上。
[0035]待除冰的表面优选为选自无孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、砖路、砾石路、卵石路、未铺砌路和公路的表面。[0036]优选每m2所述表面，引入至少Ig除冰剂、至少0.01mg木质素衍生物和至少0.01mg糖蜜。优选每m2待除冰表面，引入不多于50g除冰剂。优选每m2待除冰表面，引入不多于500mg木质素衍生物和不多于2500mg糖蜜。
[0037]在本发明又一方面中，它涉及用于表面除冰方法中的试剂盒。试剂盒包含:包含选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂的防冰组合物作为组分(a)，和包含O %至其饱和浓度的除冰剂、IOppm至其饱和浓度的木质素衍生物和IOppm至其饱和浓度的糖蜜的水溶液作为组分(b)。优选组分(a)形成试剂盒的60-99.99重量％，且组分(b)形成试剂盒的0.01-40重量％ (组分(a)和(b)合计为100% )0组分(a)可以为水溶液、淤浆或固体的形式(见上文)。
[0038]组分(b)可以为木质素衍生物和糖蜜的固体混合物。因此，本发明还涉及用于本发明表面除冰方法中的试剂盒，所述试剂盒包含:包含选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂的防冰组合物作为组分(a)，和包含木质素衍生物和糖蜜的固体组分作为组分(b)。优选组分(a)形成试剂盒的90-99.9重量％，且组分(b)形成试剂盒的0.1-10重量％ (组分(a)和(b)合计为100%)。组分(a)可以为水溶液、淤浆或固体的形式(见上文)。优选它为固体的形式。
[0039]最后，本发明涉及木质素衍生物和糖蜜的组合在改进除冰组合物在表面除冰中的效率中的用途，所述除冰组合物包含选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂。如所述，所述表面优选选自无孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、砖路、砾石路、卵石路、未铺砌路和公路。
[0040]通过以下非限定性实施例和对比例进一步阐述本发明。
实施例
[0041]实施例1:结冻试验
[0042]材料
【权利要求】
1.除冰组合物，其包含: (i)选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂， (ii)木质素衍生物，和 (iii)糖蜜。
2.根据权利要求1的除冰组合物，其中糖蜜选自源自玉米的糖蜜(糖浆)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
3.根据权利要求1或2的除冰组合物，其中除冰组合物为: -包含基于除冰组合物的总重量至少5重量％除冰剂的含水除冰组合物， -包含基于除冰组合物的总重量至少50重量％除冰剂的固体除冰组合物，或 -包含高于其饱和浓度的量的除冰剂的淤浆形式的除冰组合物。
4.根据权利要求1-3中任一项的除冰组合物，其中木质素衍生物以10-10，OOOppm的量存在，且糖蜜以10-50，OOOppm的量存在。
5.根据权利要求1-4中任一项的除冰组合物，其中糖蜜选自源自玉米的糖蜜(糖浆)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
6.根据权利要求1-5中任一项的除冰组合物，其中除冰剂为氯化钠。
7.根据权利要求1-6中任一项的除冰组合物，其中木质素衍生物为木素磺酸盐。
8.制备根据权利要求1-7中任一项的除冰组合物的方法，其包括如下步骤:将包含木质素衍生物和糖蜜的含水处理溶液喷雾在选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂上。
9.根据权利要求8的方法，其中除冰剂为氯化钠且木质素衍生物以10-10，OOOppm的量存在于所得除冰组合物中，且糖蜜以10-50，OOOppm的量存在于所得除冰组合物中。
10.根据权利要求8-9中任一项的方法，其中糖蜜选自源自玉米的糖蜜(糖浆)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
11.将表面除冰的方法，所述方法包括: (i)如下步骤:将根据权利要求1-6中任一项的除冰组合物涂布在所述表面上；或者(?)如下步骤:将选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的固体除冰剂与包含木质素衍生物和糖蜜的含水处理溶液混合并将因此所得混合物涂布在所述表面上，或者 (iii)如下步骤:制备包含5重量％至饱和浓度的选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的固体除冰剂、木质素衍生物和糖蜜的水溶液并将所述混合物施涂于所述表面上，或者 (iv)如下步骤:将选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂以固体或含水形式涂布在所述表面上，并单独地将木质素衍生物和糖蜜以固体或含水形式涂布于所述表面上。
12.根据权利要求11的方法，其中除冰剂为氯化钠。
13.根据权利要求11或12的方法，其中糖蜜选自源自玉米的糖蜜(糖浆)、源自糖用甜菜的糖蜜、源自甘蔗的糖蜜和源自葡萄的糖蜜。
14.根据权利要求11-13中任一项的方法，其中表面选自无孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、砖路、砾石路、卵石路、未铺砌路和公路。
15.根据权利要求11-14中任一项的方法，其中每m2所述表面，引入l-50g除冰剂、0.01-500mg木质素衍生物和0.01-2, 500mg糖蜜。
16.用于根据权利要求11-15中任一项的方法中的试剂盒，所述试剂盒包含: -包含选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂的防冰组合物作为组分(a)，和 -α)包含O %至其饱和浓度的除冰剂、IOppm至其饱和浓度的木素磺酸盐和IOppm至其饱和浓度的糖蜜的水溶液，或者(ii)包含木质素衍生物和糖蜜的固体组分作为组分(b)。
17.根据权利要求16的试剂盒，其中组分(b)为包含0%至其饱和浓度的除冰剂、IOppm至饱和浓度的木质素衍生物和IOppm至其饱和浓度的糖蜜的水溶液，且其中组分(a)形成试剂盒的60-99.99重量％，组分(b)形成试剂盒的0.01-40重量％。
18.木质素衍生物和糖蜜的组合在改进除冰组合物在表面除冰中的效率中的用途，所述除冰组合物包含选自氯化钠、乙酸镁钙、氯化钙、氯化镁、氯化钾、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠和甲酸钾的除冰剂，所述表面优选选自无孔浙青路、浙青路、多孔浙青路、混凝土路、含浙青路、砖路、砾石 路、卵石路、未铺砌路和公路。
【文档编号】C09K3/18GK103917620SQ201280055086
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2011年11月9日
【发明者】W·马斯洛, E·R·德容, R·L·M·德默尔 申请人:阿克佐诺贝尔化学国际公司