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相变防冻液

阅读：1056发布：2020-05-29

IPRDB可以提供相变防冻液专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种相变防冻液，是由20～68%白油、8～16%非离子乳化剂、0.1～0.5%异丁叉二脲及余量的水混合调配制成。本发明相变防冻液的凝固点≤0℃，粘度(20℃)≥1mPa·s，pH值6.5～10.0，喷涂在车厢壁帮及煤炭中，能在较低温度时凝固成固态，在车厢壁与煤体之间形成隔离层，解决高含水量煤炭运输过程中的冻车问题。，下面是相变防冻液专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种相变防冻液，由下述质量百分比的组分混合调配制成：白油　　　　　　　　　　　20～68%

非离子乳化剂　　　　　　 6～16%

异丁叉二脲　　　　　　　　0.1～0.5%

水　　　　　　　　　　　　余量。

2.根据权利要求1所述的相变防冻液，其特征是所述非离子乳化剂为失水山梨醇单油酸酯与失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的复配物。

3.根据权利要求2所述的相变防冻液，其特征是所述失水山梨醇单油酸酯与失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量比为1∶4～5。

4.根据权利要求1所述的相变防冻液，其特征是在所述相变防冻液中还加入有防腐剂，所述防腐剂的加入量为相变防冻液总质量的0.5～1.5%。

5.根据权利要求4所述的相变防冻液，其特征是在所述的防腐剂为苯甲酸钠。

6.根据权利要求1所述的相变防冻液，其特征是在所述相变防冻液中还加入有相变防冻液总质量5～20%的防锈剂。

7.根据权利要求6所述相变防冻液，其特征是所述防锈剂为三乙醇胺油酸皂、石油磺酸钠或环烷酸锌。

8.一种相变防冻液的制备方法，是将白油、防锈剂与水混合，加热至80～90℃，搅拌混合均匀，降温至60～65℃，加入防腐剂搅拌均匀，再加入非离子乳化剂和异丁叉二脲搅拌均匀，静置冷却得到相变防冻液。

9.根据权利要求1所述的相变防冻液，其特征是将相变防冻液稀释10～20倍，喷涂在车厢内。

10.根据权利要求9所述的相变防冻液，其特征是所述喷涂量为0.02～0.03Kg/m2。

说明书全文

相变防冻液

技术领域

[0001] 本发明属于防冻液技术领域，涉及散装颗粒物铁路运输用防冻液，特别是涉及一种适合于高水分含量煤炭在铁路运输中使用的防冻液。

背景技术

[0002] 煤炭和矿粉等散装颗粒物中含有一定的水分，尤其是为了提高煤炭质量而进行洗选处理的洗精煤，含水量更高。这些散装物料在冬季铁路运输时极易在车厢内发生冻结，给冬季铁路运输和卸车带来了极大困难，不仅严重影响车辆的周转和运输效率，也给铁路、煤矿、港口和煤炭用户造成了巨大的经济损失。

[0003] 目前铁路运输中普遍采用向物料上喷洒防冻液的方法来解决上述问题。铁道部根据运输实际，提出并施行了铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》，其中主要性能指标规定：冰点≤-46℃，粘度2～9mPa·s。

[0004] 但是，受到煤炭开采过程和洗煤工序的影响，煤炭中的水分含量大多在8～20%，甚至更高，尤其是洗煤过程中脱水不彻底，洗精煤水份含量往往都大于22%，有些甚至可以达到26～28%，客观上形成了对防冻液的稀释作用，使防冻液的冰点在实际应用过程中达不到≤-46℃的指标要求，粘帮、冻车现象常有发生。另外，由于列车高速运行，速度和风向使得车厢壁和车厢内温度和湿度都有不同程度的降低，-46℃的冰点指标已经不能满足运输要求，也是造成冻车的主要原因。

[0005] 现有防冻液大都是无机盐水溶液，粘度一般为4～5mPa·s，虽然符合TB/T 3208-2008中粘度2～9mPa·s的指标要求，但由于防冻液本身的流体性质和受煤中所含水分的稀释作用，喷洒在车厢壁上的防冻液容易流失至车厢底部，不能存留在车厢壁帮。这是造成粘帮、冻车的另一个主要原因。

[0006] 尽管近年各铁路局要求将防冻液的粘度指标提高到6～9mPa·s，但由于一些认识上的误区、TB/T 3208-2008标准要求的限制，以及价格上的影响，各生产厂家的防冻液始终不敢突破9mPa·s的粘度限制，再加上不能足量喷洒防冻液等原因，造成每年冻车现象时有发生。

[0007] CN 103242804A公开了一种挂壁防冻液，由0.1～2%水溶性高分子聚合物、35～60%具低冰点特性的无机盐、1～5%防腐剂、5～20%具低冰点特性的水溶型有机物以及余量的水混配制成，其中的水溶性高分子聚合物为可溶性纤维素衍生物、可溶性淀粉衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的复配物。其产品冰点≤-56℃，粘度(20℃)8～18mPa·s，均显著高于TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》指标要求。

[0008] 但在使用过程中发现，虽然该挂壁防冻液能显著改善粘帮冻车现象，但其中的水溶性高分子聚合物在遇到金属离子时存在产生软沉淀和耐盐性低的现象，不仅有粘度降低的倾向，而且产生的软沉淀在喷洒过程中容易引起喷头堵孔，造成防冻液喷淋不均，甚至喷不出来的现象。

[0009] 因此，使用冰点足够低、粘度较高且便于喷洒作业的防冻液，是解决散装物料铁路运输中冻车、粘帮技术难题的一种途径，但并非唯一途径。利用一些物质的相变原理，将其配制成水乳液喷洒在火车车厢内，使其在较低温度时凝固，在散装物料与车厢之间形成一层隔离层，同样能够解决铁路运输中的冻车、粘帮技术难题。

[0010] 但是，将相变材料配制成水乳液后，其凝固点会显著提高，有可能在喷洒环境下就发生凝固，无法完成喷洒作业。因此，有必要降低相变材料水乳液的凝固点，使其适合于作为防冻液使用。

发明内容

[0011] 本发明的目的是提供一种相变防冻液，本发明的相变防冻液能够在较低温度时凝固成固态，在车厢壁与煤体之间形成隔离层，解决高含水量煤炭运输过程中的冻车问题。

[0012] 本发明的相变防冻液是采用白油作为主要原料，经过乳化剂的乳化作用配制成乳化液，喷洒在车厢壁帮及煤炭中，利用白油遇冷变为蜡状(油状)的特性，使凝固的白油粘附于车箱上，将含水煤炭与车厢壁隔离，从而起到防止车厢壁上沾粘煤炭导致冻车、卸车不彻底的作用。

[0013] 具体地，本发明所述的相变防冻液是由下述质量百分比的组分混合调配制成的：白油　　　　　　　　　　　20～68%
非离子乳化剂　　　　　　 6～16%
异丁叉二脲　　　　　　　　0.1～0.5%
水　　　　　　　　　　　　余量。

[0014] 其中，所述的白油又称石蜡油、矿物油，是由石油所得精炼液态烃的混合物，主要为饱和的环烷烃与链烷烃的混合物。

[0015] 本发明中，所述的非离子乳化剂为失水山梨醇单油酸酯Span-80与失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚Tween-80的复配物。

[0016] 优选地，所述非离子乳化剂是Span-80与Tween-80按照1∶4～5的质量比复配得到的复配物。

[0017] 本发明中加入的少量异丁叉二脲是作为降凝剂使用的。异丁叉二脲的加入量可以根据环境温度的不同，在0.1～0.5%之间调整。

[0018] 本发明在相变防冻液中加入很少量的降凝剂，一方面是有效降低了相变防冻液的凝固点，使其降至0℃以下，改善了相变防冻液在0℃以上生产环境中产生凝固，无法喷洒作业的问题，使其只有在0℃以下的极端环境中才会发生凝固。另一方面，少量降凝剂的加入，还可以消除运输物料中较高的含水量对于相变防冻液凝固点的影响，防止较高的水份改变相变防冻液的凝固点，影响防冻效果。

[0019] 进一步地，本发明在所述相变防冻液中还可以加入防腐剂苯甲酸钠，所述防腐剂的加入量为相变防冻液总质量的0.5～1.5%。

[0020] 更近一步地，本发明还在相变防冻液中加入了一定量的防锈剂。所述防锈剂为三乙醇胺油酸皂、石油磺酸钠或环烷酸锌，其加入量为相变防冻液总质量的5～20%。

[0021] 防腐剂和防锈剂的加入，也可以防止高含水量物料对车厢的破坏作用。

[0022] 本发明所述的相变防冻液可以按照下述方法制备得到。

[0023] 将白油、防锈剂与水混合，加热至80～90℃，搅拌混合均匀，降温至60～65℃，加入防腐剂搅拌均匀，再加入非离子乳化剂和异丁叉二脲，搅拌均匀，静置冷却得到相变防冻液。

[0024] 本发明制备的相变防冻液主要技术指标为：凝固点≤0℃；粘度(20℃)≥1mPa·s；pH值6.5～10.0；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。将本发明制备的相变防冻液加水稀释10倍后，在35℃静置720h，无分层、无析水，相变防冻液乳化性能稳定。

[0025] 本发明的相变防冻液可以使用普通铁路运输防冻液喷洒装置进行喷洒，将相变防冻液稀释10～20倍后，均匀喷涂在车厢壁即可，喷涂量一般为0.02～0.03Kg/m2，根据喷涂时的气温和湿度进行适当调整，以达到经济的目的。

[0026] 另外，当煤炭中水分含量≥22%，环境温度≤-20℃时，在车厢中喷涂相变防冻液的前提下，还可以在煤炭中喷洒1.0～1.5kg/吨煤的普通防冻液，以防止高含水量煤炭在车厢内冻成一个整体，难以卸料。

[0027] 本发明提供的相变防冻液有效解决了运煤列车在装运高含水量煤炭只喷洒普通防冻液，到港后仍存在车帮粘冻煤、冻车难于卸车的问题，相变防冻液凝固形成的隔离层能有效将高含水量煤炭与车厢壁间隔开，便于卸车，不仅减少了到港后煤炭的损失，节约了运煤成本，而且提高了列车周转率。

[0028] 本发明制备的相变防冻液无毒、无味，符合环保要求，生产成本低廉，而且pH值适中，对车厢壁腐蚀性小。

具体实施方式

[0029] 下述实施例仅为本发明的优选技术方案，并不用于对本发明进行任何限制。对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0030] 实施例1。

[0031] 称取42g白油，130g水加入三口瓶中，加热至80℃，搅拌15min充分混合；降温至65℃，加入3g苯甲酸钠，搅拌40min；再加入26g T-80和6g S-80，0.3g异丁叉二脲，搅拌40min，冷却静置，得到相变防冻液。

[0032] 相变防冻液产品的主要技术指标：密度(20℃)1.002g/cm3；粘度(20℃)2.2mPa·s；pH值6.61；凝固点-2℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。

[0033] 将上述相变防冻液加水稀释10倍，以0.025Kg/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22%的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。

[0034] 当煤水分≥22%时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0～1.5Kg/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。

[0035] 实施例2。

[0036] 称取85g白油，10g石油磺酸钠，20g水，加入三口瓶中，加热至80℃，搅拌15min充分混合；降温至65℃，加入0.75g苯甲酸钠搅拌40min；再加入8g T-80和2g S-80，0.3g异丁叉二脲，搅拌40min，冷却静置，得到相变防冻液。

[0037] 相变防冻液产品的主要技术指标：密度(20℃)1.01g/cm3；粘度(20℃)2.2mPa·s；pH值9.64；凝固点-10℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。

[0038] 将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.025Kg/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22%的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。

[0039] 当煤水分≥22%时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0～1.5Kg/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。

[0040] 实施例3。

[0041] 称取85g白油，10g油酸三乙醇胺皂，20g水，加入三口瓶中，加热至80℃，搅拌15min充分混合；降温至65℃，加入0.75g苯甲酸钠搅拌40min；再加入8g T-80和2g S-80，0.5g异丁叉二脲，搅拌40min，冷却静置，得到相变防冻液。

[0042] 相变防冻液产品的主要技术指标：密度(20℃)0.995g/cm3；粘度(20℃)1.3mPa·s；pH值8.76；凝固点-20℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。

[0043] 将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.02Kg/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22%的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。

[0044] 当煤水分≥22%时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0～1.5Kg/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。

[0045] 实施例4。

[0046] 称取85g白油，10g油酸三乙醇胺皂，20g水加入三口瓶中，加热至80℃，搅拌15min充分混合；降温至65℃，加入0.75g苯甲酸钠搅拌40min；再加入8g T-80和2g S-80，0.2g异丁叉二脲，搅拌40min，冷却静置，得到相变防冻液。

[0047] 相变防冻液产品的主要技术指标：密度(20℃)0.991g/cm3；粘度(20℃)1.3mPa·s；pH值8.96；凝固点-8℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。

[0048] 将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.019Kg/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22%的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。

[0049] 当煤水分≥22%时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0～1.5Kg/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。

[0050] 实施例5。

[0051] 称取40g白油，10g环烷酸锌，12g水加入三口瓶中，加热至80℃，搅拌15min使其充分混合；降温至65℃，加入0.75g苯甲酸钠，搅拌40min；再加入8g T-80和2g S-80，0.3g异丁叉二脲，搅拌40min，冷却静置，得到相变防冻液。

[0052] 相变防冻液产品的主要技术指标：密度(20℃)1.00g/cm3；粘度(20℃)2.8mPa·s；pH值9.47；凝固点-18℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。

[0053] 将上述相变防冻液加水稀释20倍，以0.025Kg/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22%的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。

[0054] 当煤水分≥22%时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0～1.5Kg/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。

[0055] 实施例6。

[0056] 称取85g白油，10g油酸三乙醇胺皂，20g水加入三口瓶中，加热至90℃，搅拌15min充分混合；降温至65℃，加入0.75g苯甲酸钠搅拌40min；再加入8g T-80和2g S-80，0.4g异丁叉二脲，搅拌40min，冷却静置，得到相变防冻液。

[0057] 相变防冻液产品的主要技术指标：密度(20℃)0.995g/cm3；粘度(20℃)2.5mPa·s；pH值9.10；凝固点-18℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。

[0058] 将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.02Kg/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22%的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。

[0059] 当煤水分≥22%时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0～1.5Kg/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。

[0060] 实施例7。

[0061] 称取85g白油，10g石油磺酸钠，20g水，加入三口瓶中，加热至80℃，搅拌15min充分混合；降温至65℃，加入0.75g苯甲酸钠搅拌40min；再加入8g T-80和2g S-80，0.4g异丁叉二脲，搅拌40min，冷却静置，得到相变防冻液。

[0062] 相变防冻液产品的主要技术指标：密度(20℃)0.997g/cm3；粘度(20℃)2.2mPa·s；pH值9.32；凝固点-18℃；加水稀释10倍，35℃静置720h不分层；其它指标符合铁道部行业标准TB/T 3208-2008《散装颗粒货物运输用防冻液技术条件》要求。

[0063] 将上述相变防冻液加水稀释12倍，以0.02Kg/m2的用量喷涂在车箱壁及车底部，在车厢四壁形成一层蜡状膜。车厢内装载水分含量22%的洗精煤，在-20℃环境温度下运输到港后，煤炭无冻底，无粘邦，易卸车。

[0064] 当煤水分≥22%时，在喷涂上述用量相变防冻液的同时，向煤中喷洒1.0～1.5Kg/吨煤的普通防冻液，煤炭同样无冻底，无粘邦，易卸车。

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