环保型融雪玻璃水的研究和制备

环保型融雪玻璃水的研究和制备

高夏南,杨锦运,陶帅帅,贺鹏

沈阳科技学院，110167

摘要

本次发明涉及环保型汽车用玻璃水的制备方法。在反应釜中将水迅速升温﹐在搅拌状态下加入脂肪醇聚氧乙烯醚、铜银缓蚀剂BTA和防雾剂,待搅拌后冷却,向混合液中依次加入乙酸、乙二醇和乙醇混合均匀,得到环保型融雪玻璃水。制备的环保型融雪玻璃水具有绿色环保、不污染环境，以及具有良好的清洁性,能有效地清除挡风玻璃上黏稠物质及顽固污渍,且该玻璃水具有良好的抗腐蚀能力、抗静电和防冻性能。

关键词：玻璃水；融雪；环保

1. 研究目的

2020年我国全面建成小康社会，家用汽车陆续增多，车辆的保护与清洁开始受到重视。北方常年积雪，温度常低于零下十几度，冰雪不易融化，车主们最大的困扰便是雨雪天。现有玻璃水有个致命弱点：融雪问题。南方积雪少，北方积雪严重，车挡风玻璃易形成积雪，不易处理，北方用车族生活受到阻碍。国内现有除雪方式：人力除雪和化学除雪。人力除雪耗资大，效果不佳。化学除雪耗资小，具有腐蚀性，危害大。所以玻璃水的融雪效果与环保性尤为重要，这也是一些玻璃水公司的科研重点，但目前的玻璃水山寨品往往徒有其形。所以融雪效果的良优成为评判玻璃水的关键条件。本次所研究的是以融雪效果为主要突破点，该特性可使车挡风玻璃的积雪快速融化，更加便利车主们的用车生活。就目前而言本次研究采用的环保型融雪剂是最为妥当的，在理论基础上，不论是各项效果特别是融雪功能，还是环保上都是最优秀的。

2. 研究内容

本产品最大特点是在原有特点上加入融雪功能，使所研究的新型玻璃水单环保而言领先绝大多玻璃水，融雪物质选用乙醇与乙酸的配比来达到融雪效果。冰雪是由氢键构成，破坏氢键便可加快冰雪融化，其中乙酸中的负羧酸根可以破坏氢键的结构，改变冰雪熔沸点，快速融化。乙醇是常见的融雪剂但价格高，而乙酸价格低廉。乙酸与乙醇都是绿色环保型的有机物，它们使冰雪融化的产物无污染，是非常良好的融雪物质。使用环保型融雪物质加速积雪融化，可减少产物的污染性，更加便利用车生活。

3. 药品和仪器

实验药品及其配比：水50%、乙醇22%、乙酸32%、乙二醇12.50%、脂肪醇聚氧乙烯醚1.60%、聚丙烯酸胺5.20%、铜银缓蚀剂BTA 4.60%、烷醇酰胺4%、卵磷脂4%。

实验仪器：玻璃棒、量筒、烧杯、温度计、磁力搅拌器、电热套、恒温水浴锅、高压反应釜、三颈圆底烧瓶、球形冷凝管。

4.项目原理

利用项目中的乙酸和乙二醇两种物质，分别起到降低冰点和除雪的作用。当温度处于零下10℃时，乙二醇降低冰点的效果会减弱，这时则需添加乙酸，乙酸是一元单分子有机酸，它与乙二醇进行酯化反应会生成二元脂与一氧化二氢，此时一元有机酸通过水解释放负羧酸根作用于一氧化二氢分子间的二聚体，使一氧化二氢分子的范德华力快速降低。加入乙酸可使冰点降到零下30多度，进一步使乙二醇除雪加快，乙酸与乙二醇反应放热，再次加快雪融化。但在产品中要避免乙酸与乙二醇直接接触，所以可用乙酸钠，代替乙酸，乙酸钠水解，进而产生乙酸与乙二醇反应，还可以向其中加入催化剂和阻断剂。

5.实验步骤

环保型融雪玻璃水的制备方法及特征,包括以下步骤:

1.按质量比聚丙烯酸铵:烷醇酰胺:卵磷脂:乙二醇:水=3：1：0.4:6:45取料; 

2.将烷醇酰胺和卵磷脂加入水中搅拌,混合均匀,再加入聚丙烯酸铵和乙二醇于50-60℃加热1-2小时,得防雾剂;

3.在反应釜中将迅速将水升温至73-95℃,在搅拌状态下加入脂肪醇聚氧乙烯醚1.5-5.0%、铜银缓蚀剂BTA2.0-4.2%和防雾剂2.0-6.5% ,将转速调至100-200r/min,搅拌2-3h后冷却至40-55℃,得混合溶液;

4.向混合液中依次加入乙酸30.2-32.0%、乙二醇1.0-15.6%、乙醇20.0-25.0%于40-55℃混合均匀,得玻璃水。

制备防雾剂的过程中需注意,由于聚丙烯酸铵特有的基团,需要先加入烷醇酰胺和卵磷脂,再加入聚丙烯酸铵和乙二醇才能够制备得到最佳的防雾剂。在制备玻璃水的过程中,因加料顺序会影响产品的综合性能,需先加入脂肪醇聚氧乙烯醚和铜银缓蚀剂BTA。

6. 样品

样品1

按质量比聚丙烯酸铵:烷醇酰胺:卵磷脂:乙二醇:水=3：1：0.4:6:45取料;

将烷醇酰胺和卵磷脂加入水中搅拌,混合均匀,再加入聚丙烯酸铵和乙二醇于60℃加热2小时,得防雾剂;

在反应釜中迅速将水升温至80℃,搅拌状态下加入脂肪醇聚氧乙烯醚1.60%、铜银缓蚀剂BTA4.60%和防雾剂4.0%,转速200r/min ,搅拌3h冷却至55℃,得混合液;

向混合液中依次加入乙二醇12.50%、乙醇22.0%和乙酸32%于45℃混合均匀,得玻璃水。

样品2

按样品一同种物料及质量比取料，以及相同步骤得到防雾剂;

在反应釜中迅速将水升温至75℃,搅拌状态下加入脂肪醇聚氧乙烯醚1.60%、铜银缓蚀剂BTA4.60%和防雾剂4.0%,转速200r/min ,搅拌3h冷却至55℃,得混合液;

向混合液中依次加入乙二醇12.5%、乙醇22.0%和乙酸32%于55℃混合均匀,得玻璃水。   

样品3

按样品一同种物料及质量比取料，以及相同步骤得到防雾剂;

在反应釜中迅速将水升温至75℃,搅拌状态下加入脂肪醇聚氧乙烯醚5.0%、铜银缓蚀剂BTA4.2%和防雾剂6.0%,转速200r/min ,搅拌3h后冷却至55℃,得混合液;

向混合液中依次加入乙二醇12.6%、乙醇25.0%和乙酸26%于55℃混合均匀,得玻璃水。

样品4

在反应釜中迅速将水升温至73-95℃,搅拌状态下加入脂肪醇聚氧乙烯醚1.8%、铜银缓蚀剂BTA4.0%、乙二醇12.50%、乙醇22.0%和乙酸32%转速200r/min ,搅拌3h后冷却至室温,得玻璃水。

7.优点

1.最大优点，含有环保型融雪物质，减少产物的污染，可以放心使用，无需担忧产物的危害。

2.清洗性：车窗净由多种表面活性剂及添加剂组成，具有润湿、渗透、增溶等功能，起到清洁效果；

3.防冻性：含酒精、乙二醇，能显著降低液体的冰点，从而起到防冻的作用；

4.防雾性：玻璃表面形成一层单分子保护层。这层保护膜可防止形成雾滴，保证玻璃清澈透明，视野清晰；

5.抗静电性：车窗净清洗后，吸附在玻璃表面的物质能消除玻璃表面电荷；

6.润滑性：玻璃上含有乙二醇，粘度较大，起润滑作用，减少雨刷器与玻璃间的摩擦，防止产生划痕；

7.防阻塞性：本产品物质多以小分子物质组成，可有效防止汽车喷口阻塞。

参考文献

[1]吴海霞主编，精细化学品化学.[M].化工学报,1992

[2]丁志平主编，精细化工概论.北京:化工工业出版设.2005

[3]张倩，郭学华主编，玻璃清洗液配方及指标控制研究，河北唐山，开滦煤化工研发中心，063611，2020

[4]吴曲波主编，浅谈车用玻璃水市场现状及发展趋势，中国油气开发利用公司，北京，100029，2005

[5]林军主编，车用玻璃水的生产及市场分析.内燃机与配件.2016

作者简介：高夏南，女，辽宁抚顺人，硕士研究生，副教授，研究方向：无机化学