本发明涉及一种防冻隔离乳液，特别是涉及一种超低温纳米防冻隔离乳液及其制备方法。
背景技术：
煤炭是我国的主要能源之一，而煤炭的资源分布与经济发展极不平衡，北方多南方少、西部多东部少。为了降低煤炭的硫含量和灰分，煤炭在运输前大多经过了洗煤过程，洗过的煤含水量一般在8～13％左右。在北方的冬季，含水量大的煤炭在装载、运输过程会发生冻结，特别是会和运煤车厢冻结在一起，从而影响卸车速度，造成压车、压港等现象。如果冻车后卸车不净还会造成空车偏重，严重影响行车安全，在机车转弯时极易造成翻车事故。
为了解决冻车问题，铁路部门进行了防冻液的研究。2008年起，铁路采取在运煤列车中喷洒专有防冻液来防止冻车，并编制了详细的喷洒作业规程。该防冻液以氯化钙为主要成分，具有冰点低、价格低廉、使用方便等特点，在一定程度上解决了列车的冻车问题。为保证运煤列车的运行速度，防止因冻车造成的压车、压港现象做出了很大贡献。
但随着氯化钙防冻液的长期使用，在作业过程中暴露出的一些问题也引起了人们的重视，主要表现在：
铁路运输的精洗煤含水量在8～13％之间，喷洒的防冻液被煤炭中的水稀释，降低了防冻液的含量，遇到极寒天气，冻煤、冻车还有发生的可能。另外，一旦氯化钙防冻液出现质量问题会造成含有氯离子的水溶液滴漏在铁路沿线(每节车厢喷洒量约80～160kg)，会对金属车体以及路基、道床造成腐蚀。煤炭中的氯离子会对煤质产生影响。 煤炭科学研究院研究表明，煤炭在使用过程中，氯离子含量过高会对燃煤设施、通风管道造成腐蚀。炼钢时，煤中氯离子的含量也影响钢铁的品质。
现行的水性防冻液，由于喷洒作业部分采用人工喷洒方式，会喷洒不均匀，造成冻车。冻车问题，实质上是低温下煤炭与车厢间隙的水分发生了相变。现有的防冻液以水性溶液为主，低温下容易发生相变结冰，导致煤炭与车厢冻结。以某车务段为例，2010年冬季到达港口卸车数83702车，其中清理冻车1575车，冻车比例为1.88％。冻车的产生不仅影响卸车效率，而且清理冻车需耗费大量的人力物力。如清理不及时，则对铁路行车安全构成隐患。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述冻车问题，提出一种超低温纳米防冻隔离乳液，使其在超低温下依然具有较高的稳定性、优良的防腐性能，以有效解决列车冻车的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种超低温纳米防冻隔离乳液，包括100重量份矿物油脂和/或生物油脂、0.1～1重量份的助剂A、1～2重量份的助剂B以及13～50重量份的水，
所述助剂A包括乙烯/醋酸乙烯共聚物、丙烯酸酯聚合物、马来酸酐共聚物、聚氧乙烯烷基胺或以上几种中任意两种以上的混合物，
所述助剂B包括山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、异硬脂酸单甘油酯、单烯基丁二酰亚胺、多烯基丁二酰亚胺或以上几种中任意两种以上的混合物。
优选地，所述矿物油脂包括白油、煤油、润滑油、烷基苯、液体石蜡、增塑剂、柴油、润滑油、基础油或以上几种中任意两种以上的混合物。
优选地，所述生物油脂包括动物油脂和/或植物油脂。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的倾点小于-46℃。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的闪点大于61℃。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的粘度大于10mPa·s。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的密度为0.800～1.000g.cm-3，所述超低温纳米防冻隔离乳液的酸值小于5mgKOH/g；并且在20℃时，所述超低温纳米防冻隔离乳液的表面张力小于42mN/m。
本发明的另一目的在于提供一种超低温纳米防冻隔离乳液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)在100重量份矿物油脂和/或生物油脂中加入0.1～1重量份的助剂A、1～2重量份的助剂B，搅拌均匀，其中所述助剂A包括乙烯/醋酸乙烯共聚物、丙烯酸酯聚合物、马来酸酐共聚物、聚氧乙烯烷基胺或以上几种中任意两种以上的混合物，所述助剂B包括山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、异硬脂酸单甘油酯、单烯基丁二酰亚胺、多烯基丁二酰亚胺或以上几种中任意两种以上的混合物；
2)提高转速搅拌，加入13～50重量份的水；
3)搅拌20min后，混合物变成白色或浅黄色即完成制备。
优选地，所述步骤1)中搅拌转速为500r/min。
优选地，所述步骤2)中搅拌转速3000r/min。
优选地，所述矿物油脂包括白油、煤油、润滑油、烷基苯、液体石蜡、增塑剂、柴油、润滑油、基础油或以上几种中任意两种以上的混合物。
优选地，所述生物油脂包括动物油脂和/或植物油脂。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的倾点小于-46℃。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的闪点大于61℃。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的粘度大于10mPa·s。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的密度为0.800～1.000g.cm-3，所述超低温纳米防冻隔离乳液的酸值小于5mgKOH/g；并且在20℃时，所述超低温纳米防冻隔离乳液的表面张力小于42mN/m。
本发明的又一目的在于提供一种防止运煤列车车厢冻结的方法，在运煤列车车厢装煤之前，在车厢内表面上喷洒或涂抹0.036～0.091 kg/m2超低温纳米防冻隔离乳液。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明的超低温纳米防冻隔离乳液为油性物质，且具有倾点低、疏水、腐蚀性低等特点。将本发明的超低温纳米防冻隔离乳液喷洒在运煤列车车厢内后，可以在车厢与煤炭之间形成一层阻水的隔离膜，保证在运输过程中车厢与厢体中的煤炭不粘连，可以有效解决运煤车冻车的问题。
本发明的超低温纳米防冻隔离乳液不仅可以起到防冻、隔离效果，还可以起到对车厢、路轨的保护作用，减缓腐蚀的发生。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本发明的提出了一种超低温纳米防冻隔离乳液，其在超低温下依然具有较高的稳定性、优良的防腐性能，以有效解决列车冻车的问题。
具体地，所述超低温纳米防冻隔离乳液包括100重量份矿物油脂和/或生物油脂、0.1～1重量份的助剂A、1～2重量份的助剂B以及13～50重量份的水。
所述助剂A包括乙烯/醋酸乙烯共聚物、丙烯酸酯聚合物、马来酸酐共聚物、聚氧乙烯烷基胺或以上几种中任意两种以上的混合物。所述助剂B包括山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、异硬脂酸单甘油酯、单烯基丁二酰亚胺、多烯基丁二酰亚胺或以上几种中任意两种以上的混合物。所述助剂A为降凝剂，可以减低产品的凝点。助剂B为乳化剂，起分散作用，形成油包水的分子结构。
优选地，所述矿物油脂包括白油、煤油、润滑油、烷基苯、液体石蜡、增塑剂、柴油、润滑油、基础油或以上几种中任意两种以上的混合物；所述生物油脂包括动物油脂和/或植物油脂。
优选地，所述超低温纳米防冻隔离乳液的倾点小于-46℃，超低 温下的流动性依然能够得到保障。所述超低温纳米防冻隔离乳液的闪点大于61℃，安全性较高。所述超低温纳米防冻隔离乳液的粘度大于10mPa·s。进一步，本发明的超低温纳米防冻隔离乳液还具有以下物理化学指标，所述超低温纳米防冻隔离乳液的密度为0.800～1.000g.cm-3，所述超低温纳米防冻隔离乳液的酸值小于5mgKOH/g，所述超低温纳米防冻隔离乳液的表面张力小于42mN/m(在20℃时)。
具体技术指标如下表所示：
检验单位为铁道部产品质量监督检验中心铁路运输包装检验站、报告编号为(2014)YB字第W140号。
本发明的超低温纳米防冻隔离乳液为油性物质，且具有倾点低、疏水、腐蚀性低等特点。将本发明的超低温纳米防冻隔离乳液喷洒在运煤列车车厢内后，可以在车厢与煤炭之间形成一层阻水的隔离膜，保证在运输过程中车厢与厢体中的煤炭不粘连，可以有效解决运煤车冻车的问题。
进一步，为了验证本发明的超低温纳米防冻隔离乳液对腐蚀性液体的腐蚀隔离效果，所以在试验中选择了未添加缓蚀剂的33％氯化钙水溶液。
将金属试片直接浸泡在33％氯化钙水溶液中(对应下表检验结果1#)；金属试片表面先涂抹本发明的超低温纳米防冻隔离乳液，后浸泡在33％氯化钙水溶液中(对应下表检验结果2#)。试验条件为：室温(19～21℃)，试验时间168h。具体试验结果如下表所示：
由上表可知，钢的腐蚀性平均值0.013mm/a降至0.000，铜的腐蚀性平均值0.010mm/a降至0.000，铝的腐蚀性平均值0.016mm/a降至0.002。金属表面涂抹防冻隔离剂后，腐蚀性大大降低。换而言之，本发明的超低温纳米防冻隔离乳液不仅可以起到防冻、隔离效果，还可以起到对车厢、路轨的保护作用，减缓腐蚀的发生。
本发明的又一目的在于提供一种防止运煤列车车厢冻结的方法，在运煤列车车厢装煤之前，在车厢内表面上喷洒0.036～0.091kg/m2超 低温纳米防冻隔离乳液。将本发明的超低温纳米防冻隔离乳液喷洒在运煤列车车厢内后，可以在车厢与煤炭之间形成一层阻水的隔离膜，保证在运输过程中车厢与厢体中的煤炭不粘连，可以有效解决运煤车冻车的问题。
实施例2
本发明的另一目的在于提供一种超低温纳米防冻隔离乳液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)在100重量份矿物油脂和/或生物油脂中加入0.1～1重量份的助剂A、1～2重量份的助剂B，搅拌均匀，其中所述助剂A包括乙烯/醋酸乙烯共聚物、丙烯酸酯聚合物、马来酸酐共聚物、聚氧乙烯烷基胺或以上几种中任意两种以上的混合物，所述助剂B包括山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、异硬脂酸单甘油酯、单烯基丁二酰亚胺、多烯基丁二酰亚胺或以上几种中任意两种以上的混合物；
2)提高转速搅拌，加入13～50重量份的水；
3)搅拌20min后，混合物变成白色或浅黄色即完成制备。
优选地，所述步骤1)中搅拌转速为500r/min，所述步骤2)中搅拌转速3000r/min。
优选地，所述矿物油脂包括白油、煤油、润滑油、烷基苯、液体石蜡、增塑剂、柴油、润滑油、基础油或以上几种中任意两种以上的混合物，所述生物油脂包括动物油脂和/或植物油脂。
具体地，将35kg矿物油脂加入反应容器，分别加入0.25kg丙烯酸酯聚合物、0.4kg聚甘油脂肪酸酯，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度14.3mPa·s、倾点-46℃，超低温下性能良好。
实施例3
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg矿物油脂加入反应容器，分别加入0.15kg丙烯酸酯聚合物、0.4kg聚甘油脂肪酸酯，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度13.7mPa·s、倾点-43℃，超低温下性能良好。
实施例4
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg矿物油脂加入反应容器，分别加入0.35kg丙烯酸酯聚合物、0.4kg聚甘油脂肪酸酯，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度15.1mPa·s、倾点-50℃，超低温下性能良好。
实施例5
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg矿物油脂加入反应容器，分别加入0.25kg丙烯酸酯聚合物、0.5kg聚甘油脂肪酸酯，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度16.8mPa·s、倾点-47℃，超低温下性能良好。
实施例6
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg矿物油 脂加入反应容器，分别加入0.25kg丙烯酸酯聚合物、0.6kg聚甘油脂肪酸酯，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度17.3mPa·s、倾点-48℃，超低温下性能良好。
实施例7
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg矿物油脂加入反应容器，分别加入0.25kg丙烯酸酯聚合物、0.7kg聚甘油脂肪酸酯，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度17.9mPa·s、倾点-49℃，超低温下性能良好。
实施例8
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg矿物油脂加入反应容器，分别加入0.35kg丙烯酸酯聚合物、0.7kg单烯基丁二酰亚胺，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度19.5mPa·s、倾点-50℃，超低温下性能良好。
实施例9
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg生物油脂加入反应容器，分别加入0.5kg(乙烯/醋酸乙烯共聚物、丙烯酸酯聚合物的组合，质量比3:2)、0.4kg(山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪 酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯的组合，质量比2:1:1)，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度16.3mPa·s、倾点-51℃，超低温下性能良好。
实施例10
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg生物油脂加入反应容器，分别加入0.5kg(马来酸酐共聚物、聚氧乙烯烷基胺的组合，质量比为1:1)、0.4kg(异硬脂酸单甘油酯、单烯基丁二酰亚胺、多烯基丁二酰亚胺的组合，质量比1：1:1)，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度17.5mPa·s、倾点-52℃，超低温下性能良好。
实施例11
本实施例与实施例2的不同之处在于，本实施例将35kg(生物油脂、矿物油脂，质量比为1:1)加入反应容器，分别加入0.5kg(乙烯/醋酸乙烯共聚物、聚氧乙烯烷基胺的组合，质量比1:2)、0.4kg(山梨醇脂肪酸酯、单烯基丁二酰亚胺、多烯基丁二酰亚胺的组合，质量比1:1:1)，设定转速500r/min，搅拌均匀。之后提高转速至3000r/min以上，随后加入10kg的水，搅拌20min后体系变成白色或浅黄色，即得到超低温纳米防冻隔离乳液。
由上述制备方法制得的超低温纳米防冻隔离乳液主要技术指标为：粘度18.2mPa·s、倾点-53℃，超低温下性能良好。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。