JPH10237428A - 航空機除氷/防氷汎用流体 - Google Patents

航空機除氷/防氷汎用流体

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JPH10237428A
JPH10237428A JP9078762A JP7876297A JPH10237428A JP H10237428 A JPH10237428 A JP H10237428A JP 9078762 A JP9078762 A JP 9078762A JP 7876297 A JP7876297 A JP 7876297A JP H10237428 A JPH10237428 A JP H10237428A
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fluid
thickener
aircraft
glycol
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JP9078762A
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English (en)
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Hobart Carder Charles
チャールズ、ホバート、カーダー
Christopher Gursuca Daniel
ダニエル、クリストファー、ガースカ
Duan Jenkins Richard
リチャード、デュアン、ジェンキンズ
Joseph Mcguinness Mark
マーク、ジョセフ、マックギネス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
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Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】航空機除氷/防氷汎用流体を提供する。 【解決手段】粘度及びその他の、熱及び/又は剪断に露
出することにより生ずる重要な性質の劣化に対して良好
な抵抗性を有するグリコール及び/又はグリセリンをベ
ースとする「汎用」航空機流体(すなわちタイプI、I
I、III 又はIVの各流体の何れとしても使用することが
出来る)を開示する。該流体は随意的に濃縮物として製
造し、その後に種々の用途の現場において有意に希釈す
ることが出来る。この改良された性能は疎水物含有高分
子増粘剤のラテックスを塩基、好ましくはアルカリ金属
水酸化物により、そして好ましくは弱酸の塩のような弱
塩基と、増粘剤と会合する界面活性剤との組み合わせに
おいて、中和することにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【関係出願】下記は関係する通常譲渡特許明細書及び特
許出願明細書である。米国特許出願通番第887,645
号、米国特許出願通番第887,646号、米国特許出願
通番第887,642号、米国特許出願通番第887,67
3号、米国特許出願通番第887,672号、米国特許出
願通番第887,641号、米国特許出願通番第887,6
48号、米国特許出願通番第887,647号、米国特許
出願通番第887,644号及び米国特許出願通番第88
7,671号各明細書。これらの全てを参考として本明細
書に組み入れる。
【0002】
【発明の要約】
【技術分野】本発明は、以後場合により総体的に「航空
機流体(aircraft fluid)(AF)」とも言うグリコール
又はグリセリンをベースとする航空機除氷(ADFs)
/防氷流体(AAFs)に関し、ここに該流体は疎水性
部分間の会合機構を介してAFsを増粘する疎水物担持
マクロモノマーを含有する或る種の重合体により増粘さ
れるものである。更に詳しくは本発明は、改良された熱
安定性を有し、それ故除氷剤としてより大きな有用性を
有する(高められた温度において貯蔵され、使用され
る)、上記のタイプのADF/AAFsに関する。本発
明のAFsは除氷流体及び防氷流体の両方としての有用
性を有するので、以後場合により総体的に「汎用航空機
流体(UAFs)」と言う。
【0003】
【発明の背景】地上に駐機しているか、又はフライト間
に地上にある航空機は、いずれも寒い冬の気象下におい
て雪、氷、着氷性雨又は霜を航空機表面上に蓄積するこ
とがある。このような沈着物の、特に翼面上における、
存在は上昇を抑制し、かつ妨害することがある点におい
て一般的に不安全翼状態であり、或いは少なくとも離陸
中及び初期飛行時間中において非常に望ましくないこと
である。何故ならば、たとえ少量の蓄積であっても翼の
空力性能特性(airfoil aero-dynamic performance cha
racteristics)の激しい低下をもたらし、時には離陸/
上昇の際に墜落し、生命の損失を生ずることがあるから
である。
【0004】グリコールは雪、氷、着氷性雨及び霜の付
着物を航空機表面から除去するための除氷剤として航空
機上に吹き付けられる種々の濃度の水溶液の状態で永く
使用されて来た。これらのグリコールをベースとする航
空機除氷流体は、より効果的に氷の結合を破壊し、又は
雪を融かす為に通常には加熱して使用する。典型的な航
空機除氷流体はアルカリ性グリコール(典型的にはエチ
レングリコール、プロピレングリコール及び/又はジエ
チレングリコール)と水(溶媒)との混合物(大体にお
いて等重量部、pHは約7.3ないし9.0)から構成さ
れ、イオン腐食抑制剤と難燃剤と吹きつけ中に航空機上
の該流体の湿潤を促進する界面活性剤とを含有する。随
意的には、これらのADFs類はグリコールの代わりに
同様な態様においてグリセリンで処方することが出来
る。以後の記述においてグリコールベースのADFs類
又はAAFs類又はUAFs類は全て1種又はそれ以上
のグリコールの代わりに、又はそれらに加えてグリセリ
ンにより処方された流体をも包含するものとする。
【0005】高温の流体が航空機表面に接近して施さら
れるならば、加熱された流体の使用により雪及び氷の除
去に必要な量が最小化されるであろう。また除氷流体は
高圧流の状態で施して雪及び氷の沈着物を航空機表面か
ら、どっと流すことも出来る。
【0006】この処理後においてADFは被膜として航
空機表面上に残留し、継続して氷結防止保護を行い、か
つ航空機表面上における雪、氷、着氷性雨又は霜の沈着
物のそれ以上の形成又は付着を延期させる防氷剤として
の役目をすることが望ましい。同一のAFが種々の濃度
において除氷機能及び防氷機能の両方に対して使用出来
ることは理想的である。然しながら除氷流体は増粘剤を
使用しなければ、両翼及び尾部の傾斜した面ならびに胴
体及び後部垂直安定板のほぼ垂直な面から流れ去る傾向
がある。それ故、該除氷流体は増粘剤なしでは限定され
た防氷保護のみを行うのである。
【0007】それ故、AFsは防氷保護をより効果的に
するために典型的には増粘剤を含有し、かつ望ましくは
下記の特性(それらの何れもが除氷剤としてのそれらの
使用を除外するものではない)、すなわち、(i)垂直
な後部垂直安定板のような離陸/上昇中における航空機
の空力性能に重要な非水平の航空機表面上であってさえ
も、慣用の吹きつけ装置により該防氷剤を施した後に実
質的連続性の被膜を形成し、しかも胴体表面の平滑性を
妨げないこと;(ii)拡張された保護的防氷作用;及び
(iii)効果的強力保護被膜の形成を促進し、更に航空機
のローテイションに先立って離陸中のウインドシアー
(wind-shear)力の結果として防氷流体の被覆が航空機
の翼面から流れ去ることが出来るようにする粘度特性及
びレオロジー特性、を有する。
【0008】先行技術のAAFsは典型的には、分子の
からみ合い及び分子間摩擦により増粘する非常に大きな
分子(例えば、キサンタンゴム、又はある種のアクリル
類のような種々の有機重合体類)を使用して増粘され
る。このような増粘剤は全天候条件下の使用及び地域輸
送用航空機(commuter aircraft)のような比較的に緩速
のターボプロップ航空機に対して最適の非ニュートン挙
動を提供しない(すなわち、それら増粘剤の粘度はウイ
ンドシアー力下に十分に急速に、かつ/又は大きく減少
することが出来ない)点において不十分である。更にそ
の上、このような増粘剤はAFを航空機に施すのに使用
される吹付けノズルにより課される厳しい剪断力の結果
として粘度が不当に低下する。
【0009】AAF技術に重要な進歩が米国特許第5,4
61,100号明細書及び1993年5月20日出願の同
時係属共同譲渡米国特許出願通番第08/065,237
号明細書に開示され特許請求されている組成物により得
られた。上記両明細書は参考として本明細書に組み入れ
る。これらの発明は、疎水物間の会合により増粘する或
る種のマクロモノマー含有高分子増粘剤がグリコールを
ベースとする航空機防氷流体に対する増粘剤として特別
の有効性を有するという予想外の発見に基づいたもので
ある。これらの流体は従来のAAFsにより得ることの
出来る保護時間よりも有意に永い保護時間を有する防氷
流体を提供するけれど、それらは従来のAAFsのよう
に除氷剤としての使用は制限されることがわかった。な
ぜなら与えられる保護時間は、除氷操作中に遭遇する温
度において長時間にわたり加熱することにより減少する
傾向があるからである。
【0010】本発明は上記防氷流体の処方を、それらの
熱安定性を有意に改善し、それらを除氷(ならびに防
氷)流体としてより一層有用にするように改良すること
が出来るという予想外の発見に基づくものである。
【0011】
【発明の開示】本発明により、防氷保護に対する有用性
を保持し、しかも除氷流体としてより一層有用な防氷流
体が提供される。この防氷流体は実質的に全組成物の約
5重量%以下の量の疎水物担持重合体、好ましくはマク
ロモノマー含有重合体により増粘したグリコール及び/
又はグリセリンをベースとする溶液である。該重合体
は、該流体を増粘して該流体を静止航空機に施した場合
に該流体の航空機表面への密着を促進し、しかもローテ
イションに先立つ離陸滑走中におけるウインドシアーに
起因する該流体の除去を可能にもするのに十分な量にお
いて該除氷/防氷流体中に存在する。改良された熱安定
性は、適当な種類及び量の中和塩基を使用すること、好
ましくは安定塩を添加すること、及びグリコール及び/
又はグリセリンの含量ならびに流体のpHを調節するこ
とにより与えられる。
【0012】したがって本発明は、グリコール及び/又
はグリセリンと、水と、そして主として疎水物基間の分
子間会合機構により増粘する疎水物担持の、好ましくは
アルカリ膨張性の高分子増粘剤とを混合物形態において
包含する高度に熱安定性の航空機除氷/防氷流体であっ
て、ここに該流体は停止状態の航空機の翼面に密着する
のに十分に粘性であるけれど、航空機が離陸速度又はそ
の付近にある時はウインドシアー力の影響下において翼
面から流れ去るのに十分に流動性となるものである前記
航空機除氷/防氷流体を提供する。増粘剤は疎水物がフ
レキシブル側鎖(flexible pendant chain)により結合
されている高分子主鎖を包含するものであることが好ま
しく、この場合、該フレキシブル側鎖が1種又はそれ以
上の親水性重合体を包含するものであることが特に好ま
しい。またフレキシブル側鎖が十分に長くて疎水物が主
鎖の何れものカルボキシル環境の範囲外に、すなわち主
鎖に結合している何れものカルボキシル部分の何れもの
有意の電子効果の範囲外に置かれることも好ましい。本
発明の増粘剤はそれらの分子構成に関係して分子量を適
当に変えることが出来る(確かに、このことはそれら増
粘剤の利点の一つである)けれど、各繰り返し単位が約
6,000以下、好ましくは約3,000以下の分子量を有
することが好ましい。
【0013】本発明のUAFの性質は性能:すなわち散
水耐久時間(WSET)、境界層押しのけ厚さ(bounda
ry layer displacement thickness,BLDT)、及び粘
度、に対するエアライン標準試験に従って好都合に表す
ことも出来る。従って、本発明は散水耐久時間が少なく
とも約30分、好ましくは少なくとも約80分であるけ
れど、境界層押しのけ厚さが−20℃において約11m
m以下、好ましくは約10mm以下、更に好ましくは約
8mm以下であるUAFを提供する。
【0014】本発明は更に、本発明の増粘剤をグリコー
ル/水又はグリセリン/水の除氷/防氷流体と混合する
ことを包含する該流体の増粘方法を提供する。そのほか
本発明は、本発明の増粘剤を含有するADF/AAFを
航空機の翼面に施すことより成る、航空機に対して防氷
/除氷保護をする方法を包含する。
【0015】本発明の増粘剤は疎水物担持マクロモノマ
ーと共重合している重合性カルボン酸から誘導されるこ
とが好ましい。すなわち、本発明に有用な好ましいマク
ロモノマー含有重合体は: (A)1種又はそれ以上のα、β−モノ−エチレン性不
飽和カルボン酸、典型的にはメタクリル酸約1〜99.9
重量%、好ましくは約10〜70重量%; (B)1種又はそれ以上のモノエチレン性不飽和単量
体、典型的にはエチルアクリレート約0〜98.9重量
%、好ましくは約30〜85重量%; (C)1種又はそれ以上のモノエチレン性不飽和マクロ
モノマー約0.1〜99重量%、好ましくは約5〜60重
量%;及び (D)1種又はそれ以上のポリエチレン性不飽和単量
体、典型的にはトリメチロールプロパントリアクリレー
ト約0〜20重量%、好ましくは約0〜10重量%、を
包含する。
【0016】好ましくは、該マクロモノマー部分は重合
体の少なくとも約5重量%を構成する。
【0017】該流体は好ましくは、約5重量%以下の量
のマクロモノマー含有重合体で増粘されたソサエティー
オブ オートモーティブ エンジニーアズ(Society
of Automotive Engineers)(SAE)/インターナショ
ナル スタンダード オルガニゼイション(Internatio
nal Standard Organization)(ISO)のタイプIIの除
氷/防氷流体である。該マクロモノマー含有重合体増粘
剤は望ましくは約0.05ないし4重量%、好ましくは約
0.1ないし2重量%の量において存在する。
【0018】該流体のグリコール成分又はグリセリン成
分は単独か、又はジエチレングリコールもしくはプロピ
レングリコールのような他のグリコール類と組み合わさ
れているかの何れかであるエチレングリコール、及び/
又はグリセリンであることが好ましい。該流体のグリコ
ール成分又はグリセリン成分は少なくとも約40重量
%、好ましくは約50ないし95重量%、更に好ましく
は約60ないし70重量%の量において存在することが
望ましい。他のグリコール及びグリセリンに対しては氷
点曲線が異なるので、好ましい濃度はエチレングリコー
ルに対するものとは相違するが、しかしそれは当業者が
定める範囲内である。
【0019】所望のアルカリ性pHは中和塩基と混合す
ることにより得られる。該中和塩基は、アルキルアミン
もしくはアルカノールアミンのようなアミン、又は好ま
しくはアルカリ金属水酸化物、或いはそれらの組み合わ
せであることが出来る。単独で使用される、すなわちア
ミンを用いないアルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸
化ナトリウムが特に好ましい。該中和塩基の使用量は溶
液のpHを少なくとも約7.1、好ましくは約8.5ないし
9.5のpHとするのに十分であるべきである。pHが高
ければ高いほど実際に該流体の熱安定性が改良されるけ
れど、上記よりも更に高いpHの流体はアルミニウムに
対し、より大きく腐食性であるので好ましくない。
【0020】望ましくは該UAFは補助塩基又は安定用
塩としての役目をするアルカリ金属水酸化物と弱酸との
塩を含有することもできる。塩は分子量が低ければ低い
ほどより一層効果的である。塩分子のアルカリ金属部分
が中和用塩基と同一であることは好ましいけれども必要
ではない。例えば、酢酸ナトリウムは水酸化ナトリウム
と共に良好に作用する。低水準の塩が好ましい。なぜな
ら高水準(たとえ、それら水準は熱安定性を更に改善す
るとはいえ)の塩は防氷形態で使用される場合に流体の
保護時間を減少させる傾向があるからである。安定塩の
水準は0ないし約0.10重量%が好ましく、0.0005
ないし約0.02重量%が更に好ましい。
【0021】したがって本発明は、流体を増粘させて、
静止航空機に施した場合に該流体を航空機表面に密着さ
せるけれど離陸中にウインドシアーに起因する該流体の
除去を可能にさせもするのに十分な量の高分子増粘剤及
び/又は中和後のその塩で増粘させたグリコール及び/
又はグリセリン水溶液を包含する航空機処理用防氷/除
氷組成物において、前記重合体は該重合体の重量を基準
にして、 (A)1種又はそれ以上のα、β−モノエチレン性不飽
和カルボン酸約1〜99.9%; (B)1種又はそれ以上のモノエチレン性不飽和単量体
0ないし約98.9%; (C)少なくとも1個の側鎖疎水物部分、好ましくは複
合疎水物部分を有する1種又はそれ以上のモノエチレン
性不飽和単量体約0.1〜99%;及び (D)1種又はそれ以上のポリエチレン性不飽和単量体
0ないし約20%、を包含し、前記組成物は全該組成物
の重量を基準にして、(1)1種又はそれ以上のグリコ
ールもしくはグリセリン又はそれらの混合物少なくとも
約40%,(2)増粘剤少なくとも約0.05%、(3)
少なくとも約7のpHを与えるのに十分な量の水酸化
物、好ましくは1価水酸化物、更に好ましくはアルカリ
金属水酸化物、好ましくはアミンの不存在下におけるも
の、(4)該増粘剤と会合しており、該増粘剤の増粘効
果を増加させるのに十分な量の界面活性剤、(5)随意
的に、腐食抑制剤の有効量、(6)随意的に、1種又は
それ以上の染料、及び(7)残余分である水、を包含す
る、前記組成物を提供する。
【0022】好ましい実施態様において上記組成物は有
効量の、好ましくは少なくとも約0.0005%の補助塩
基、好ましくはアセテート、ホスフェート、及びそれら
の類似物のような弱塩基をも含有する。
【0023】更に本発明は、上記の調製方法に従って成
分を混合することから得られる上記防氷/除氷組成物を
包含する。
【0024】なお本発明は、上記の調製方法に従って成
分を混合することを包含する上記防氷/除氷組成物の製
造方法を包含する。
【0025】本発明の組成物は所望により随意的に、防
氷性能もしくは除氷性能、又はそれらの両方に対する任
意所定の要求をも満たすために希釈に適する濃縮物とし
て調製することが出来る。
【0026】
【発明の詳述】先に示したように、ADFsは航空機表
面から氷、霜又は積雪もしくは半解け雪を除去するのに
使用され、一方AAFsは氷、雪、着氷性雨及び同様の
形態の凍結した凝縮物/蓄積物が除氷後の清浄な平面に
付着するのを防止する。典型的な航空機除氷流体はアル
カリ性のエチレン、プロピレンもしくはジエチレンの各
グリコール又はグリセリンと水(溶媒)との混合物〔そ
のまま使用される(ready-to-apply)流体としては重量
基準でほぼ等量部で、或いは現場で希釈される濃縮物と
しては約80重量%以上のグリコール又はグリセリンと
混合することが出来る〕により構成される。pHは約7.
1ないし9.5、好ましくは約8.5ないし9.5である。該
流体はイオン腐食抑制剤、難燃剤、染料、及び吹き付け
塗布中の航空機上の該流体の湿潤を促進する界面活性
剤、ならびに意図する目的に対する該流体の作用を妨げ
ないことのみを条件として当業界の技術の範囲内である
他の随意的物質をも含有することが出来る。
【0027】典型的な航空機防氷流体は上記の典型的A
DFの成分を含有するけれど、レオロジー調節剤をも含
有する。航空機防氷流体に使用される普通のレオロジー
調節剤は橋かけ結合したポリアクリレート、カルボキシ
ポリメチレン、及び多糖類〔キサンタンゴム及びカラギ
ーナン(Carrageenan)〕を包含する。忙しい空港におい
て営業し、氷、雪、着氷性雨又は霜に対する長い保護時
間を必要とする世界的の航空会社はこれらの防氷流体を
使用する。
【0028】理想的な増粘剤は、航空機が停止している
間にAAFを増粘して、除氷後の露出翼上における着氷
性雨、雪、半解け雪又は氷の蓄積を防止し、かつ流体の
垂直面への密着を促進する。揚力損失を最小化させるた
めにAAFは剪断下において劇的に薄くなり、その為に
ローテーション〔翼の揚力がパイロットにとって離陸す
るのに十分である点:これは約10パスカル(Pa)の程
度の剪断応力に相当する〕以前の離陸滑走中にAAFが
航空機の翼から容易に流れ去る。AAF粘度は温度変化
又は水による希釈に伴って大きく変動すべきでない:水
による希釈と共に変化しないか、又は僅かに増加する粘
度はホールドオーバー タイム(hold-over time)(飛
行機が悪天候下に、もう1回の除氷処理を必要とせずに
耐え得る時間の長さ)と相関する。本発明のAFが先行
技術を改良する一つの重要な手段は、性能特性を尚も十
分に維持しつつ実質的希釈を許容する組成物を提供する
ことによるものである。本発明のUAFは、僅かに希釈
して大きな固定翼航空機もしくはコンミューター航空機
(commuter aircraft)を除氷するのに使用することが出
来、しかもすべての形式の航空機に対して除氷剤として
(加熱を施して)使用するために更に希釈することが出
来る。本発明の流体は、所望の性能の総体的バランスを
尚も維持しつつ熱安定性を改善するように処方を選択し
た点、及び希釈された流体が尚も低凝固点を有し、該流
体を厳しい気象条件下において有用にする点において従
来の防氷流体と異なる。
【0029】本発明の除氷/防氷流体はその望ましい性
能特性と共に、流体増粘剤としてのマクロモノマー含有
重合体の使用を経て、最も慣用のグリコール及び/又は
グリセリンをベースとする流体を使用して得ることが出
来る。該マクロモノマー含有重合体は航空機用に慣用の
グリコール及び/又はグリセリンをベースとする除氷/
防氷流体における主要な増粘剤としての使用が意図され
る。ソサエティー オブ オートモーティブ エンジニ
ーアズ(Society of Automotive Engineers)(SAE)
/インターナショナル スタンダーズ オルガニゼーシ
ョン(International Standards Organization)(IS
O)タイプII流体と言はれる航空機除氷/防氷流体は増
粘剤を含有するものであり、本明細書に記載のマクロモ
ノマー含有重合体はこれらの流体における増粘剤として
使用するのに特に好適である。
【0030】グリコールをベースとする除氷及び防氷流
体は周知であり、約10年間にわたって航空機の除氷及
び防氷用として使用されて来た。該流体の、その除氷及
び防氷の性質を与える主成分は水溶性グリコール化合物
である。グリコールをベースとする流体は典型的には、
エチレングリコール、プロピレングリコール及びジエチ
レングリコール、ならびにそれらの混合物から選択され
る1種又はそれ以上のグリコールを含有する。他のグリ
コール類、グリセリン、又は凝固点低下性を有するポリ
オール類もまた上述のグリコール類と共に、又はそれら
の代わりに使用することが出来る。
【0031】好ましい流体処方物は主グリコール成分と
してエチレングリコール、望ましくは少なくとも約80
重量%のエチレングリコールを含有する。該グリコール
をベースとする流体にはプロピレングリコール及び/又
はジエチレングリコールもまた存在することができる。
プロピレングリコールと組み合わされたジエチレングリ
コールは本発明に使用するのに適したもう一つのグリコ
ール処方物である。グリセリンもまたグリコール成分と
置き換えることが出来、或いは1種又は多種のグリコー
ルとの混合物の状態において使用することが出来る。グ
リコールをベースとする流体中に存在する特定のグリコ
ールの選択及び相対量は流体に所望されるそれぞれの除
氷、防氷及び不凍の各性質、例えば凝固点特性、流動点
などに応じて変わる。
【0032】該除氷/防氷流体は水溶液、すなわち水で
希釈されたエチレングリコールもしくは他の適当なグリ
コール又はグリセリンである。グリコール又はグリセリ
ンは水溶液中に少なくとも約40重量%の量で存在すべ
きであり、好ましくは少なくとも約50重量%、そして
約95重量%までの量で存在する。最も好ましいグリコ
ール又はグリセリンの水準範囲は約60〜75重量%で
ある。組み合わされたグリコール(又はグリセリン)と
水との流体成分は、好ましくは全組成物の少なくとも約
90重量%を構成し、更に好ましくは全組成物の少なく
とも約97重量%を構成する。
【0033】グリコール又はグリセリンの量は、約−1
0℃以下、更に好ましくは約−30℃以下である該流体
の凝固点を生ずるのに十分であることが望ましい。純粋
状態及び希釈状態の両方で使用される流体に対しては、
純流体においてグリコール又はグリセリン水準を、希釈
物(もまた)が低凝固点を示すように高く保つことが特
に重要である。
【0034】中和剤はアミン、アルカノールアミン、ア
ルカリ金属水酸化物又は或る種のそれらの組み合わせで
あることが出来る。アルカリ金属水酸化物単独の使用が
好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。例えばト
リエタノールアミン、モノエタノールアミン、トリエチ
ルアミンなどのようなアミン類は差し支えないけれど、
或る種のアミン類(例えばトリエタノールアミン)の使
用は好ましくない。何故ならそのようなアミン類は熱安
定性を減少させると思われるからである。中和塩基の使
用量は溶液のpHを少なくとも約7.1、好ましくは約8.
5ないし9.5のpHとするのに十分であるべきである。
pHに対する臨界的上限はないけれど、航空機表面の腐
食が生ずる可能性のある点以下にpHを保たなければな
らないということが理解されるであろう。如何なる特定
の理論に拘束されるものではないけれど、本発明の会合
性増粘剤の疎水性部分の加水分解を最小化するためには
高いpHが望ましいと思われる。上記加水分解は疎水性
会合の損失を導き、この故に劣化された低剪断粘度をも
たらす傾向がる。
【0035】本発明の随意的ではあるけれど高度に好ま
しい面は、安定化用塩又は緩衝剤とも考えることの出来
る補助塩基の使用である。このような塩はアルカリ金属
水酸化物と弱酸との任意の塩であることが出来る。しか
し低分子量の塩がより一層効果的である。好ましい弱塩
基はアセテート、ホスフェート及びそれらの類似物であ
る。塩分子のアルカリ金属部分が強中和塩基のカチオン
と同じであることが好ましく、例えば酢酸ナトリウムは
水酸化ナトリウムと一緒に良好に作用する。然しながら
その他の又は混合された、カチオンの塩も屡々同様に効
果的に使用されることが出来る。一般的ガイドラインと
して、補助塩基は約10以下、好ましくは約5以下の共
役酸pKaを有することが推奨される。
【0036】本発明の組成物の製造方法は厳密に臨界的
ではなく、良好な混合が行われ、しかも会合的増粘が行
われるのに十分な時間(典型的には少なくとも約15〜
20分間)にわたるかくはん下に種々の成分を単に混合
することを包含することが出来る。本発明の組成物の好
ましい製造方法は、(a) グリコール(及び/又はグ
リセリン)/水溶媒の全所望量の約1ないし約20重量
%に界面活性剤及び増粘剤をかくはんしながら添加する
ことにより濃縮物を調製し;(b) 前記(a)の濃縮
物を溶媒の残余分にかくはんしながら添加し、次いで十
分にかくはんして均質スラリーを生成させ;(c) 中
和剤を前記(b)のスラリーにかくはんしながら添加
し、次いで十分にかくはんして均質溶液を生成させるこ
とを包含する。この好ましい方法は単なる混合を行うよ
りも、より効果的な混合及び増粘を生ずる傾向がある。
【0037】本発明において有用なマクロモノマー含有
重合体及びそれらの製造方法の例が、参考として本明細
書に組み入れる同時係属米国特許出願通番第887,64
7号明細書に開示されている。
【0038】本発明において有用な重合体中には大きな
割合の1種又はそれ以上のα,β−モノエチレン性不飽
和カルボン酸単量体が存在することができる。アクリル
酸、メタクリル酸、エタクリル酸、α−クロロアクリル
酸、クロトン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン
酸、イタコン酸、マレイン酸、及びそれらの類似物のよ
うな種々のカルボン酸単量体ならびにそれらの混合物を
使用することが出来る。メタクリル酸が好ましく、特に
重合体の少なくとも約40重量%の濃度におけるものが
好ましい。膨潤又は溶解する重合体構造を提供し、しか
も例えば水酸化ナトリウムのようなアルカリと反応した
場合に増粘剤を提供する為には大きな割合のカルボン酸
単量体が望ましい。
【0039】本発明に有用な重合体は有意割合の1種又
はそれ以上のモノエチレン性不飽和単量体を含有するこ
とも出来る。好ましい単量体は単独重合した場合に水不
溶性重合体を提供するものであり、エチルアクリレー
ト、ブチルアクリレート又は対応するメタクリレートの
ようなアクリレート又はメタクリレートのエステルによ
り例示される。使用することの出来るその他の単量体は
スチレン、アルキルスチレン、ビニルトルエン、ビニル
アセテート、ビニルアルコール、アクリロニトリル、ビ
ニリデンクロリド、ビニルケトン及びそれらの類似物で
ある。単数のエチレン性基を重合条件下に反応性の唯一
の基とする単量体である非反応性単量体が好ましい。し
かしながら焼成条件下に反応性であるか、又は酸化亜鉛
のような2価金属イオンと反応性である基を包含する単
量体を、ヒドロキシエチルアクリレートのように、或る
境遇下において使用することが出来る。。
【0040】本発明に有用なその他のモノエチレン性不
飽和単量体の例としては、例えばプロピルメタクリレー
ト、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレー
ト、n−アミルメタクリレート、第2−アミルメタクリ
レート、ヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレ
ート、ステアリルメタクリレート、エチルヘキシルメタ
クリレート、クロチルメタクリレート、シンナミルメタ
クリレート、オレイルメタクリレート、リシノレイルメ
タクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒド
ロキシプロピルメタクリレート、ビニルプロピオネー
ト、ビニルブチレート、ビニル第3−ブチレート、ビニ
ルカプレート、ビニルステアレート、ビニルラウレー
ト、ビニルオレエート、ビニルメチルエーテル、ビニル
エチルエーテル、ビニルn−プロピルエーテル、ビニル
イソ−プロピルエーテル、ビニルn−ブチルエーテル、
ビニルイソ−ブチルエーテル、ビニルイソ−オクチルエ
ーテル、ビニルフェニルエーテル、a−クロロビニルフ
ェニルエーテル、ビニルb−ナフチルエーテル、メタク
リオニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N
−アルキルアクリルアミド類、N−アリールアクリルア
ミド類、N−ビニルピロリドン、N−ビニル−3−モル
ホリノン類、N−ビニル−オキサゾリドン、N−ビニル
イミダゾール、及びそれらの類似物が、それらの混合物
を包含して挙げられる。
【0041】本発明において有用なマクロモノマーは
式:
【化1】 (式中、R1 は置換又は非置換の疎水物化合物の1価残
基であり;各R2 は同一か、又は異なり、置換又は非置
換の2価炭化水素残基であり;R3 は置換又は非置換の
2価炭化水素残基であり;R4 ,R5 及びR6 は同一
か、又は異なり、水素であるか、又は置換もしくは非置
換の1価炭化水素残基であり;zは0又はそれよりも大
きい値である)により表すことが出来る。
【0042】本発明において有用なマクロモノマー化合
物は、本明細書に記載の複合疎水物化合物を包含する事
を除いて、多数の慣用の方法で製造することが出来る。
該方法の例が、例えば米国特許第4,514,552号、第
4,600,761号、第4,569,965号、第4,384,0
96号、第4,268,641号、第4,138,381号、第
3,894,980号、第3,896,161号、第3,652,4
97号、第4,509,949号、第4,226,754号、第
3,915,921号、第3,940,351号、第3,035,0
04号、第4,429,097号、第4,421,902号、第
4,167,502号、第4,764,554号、第4,616,0
74号、第4,464,524号、第3,657,175号、第
4,008,202号、第3,190,925号、第3,794,6
08号、第4,338,239号、第4,939,283号、及
び第3,499,876号各明細書に記載されている。該マ
クロモノマーは同時係属米国特許出願通番第887,64
5号明細書に記載の方法によっても製造することが出来
る。この明細書は参考として本明細書に組み入れる。本
発明において有用であることの出来るその他のマクロモ
ノマー化合物は同時係属米国特許出願通番第887,64
6号明細書に開示されている複合疎水物担持オリゴマー
を包含する。該明細書は参考として本明細書に組み入れ
る。
【0043】上式IのR1 により表される疎水物残基は
単純疎水物もしくは複合疎水物、又はそれらの混合物で
あることが出来る。しかしながら複合疎水物が好まし
い。異種の疎水物が同一分子上に存在することが出来、
或いはそれら異種疎水物を異種の重合体の物理的混合に
よって得ることが出来る。単純疎水物とは、一般的に入
手可能な市販の疎水物を意味し、典型的には米国特許第
4,426,485号明細書の表Iに例示されているように
約30個以下の炭素原子で構成されているものである。
複合疎水物とは下記ならびに米国特許第5,292,828
号明細書の表2及び表3に記載の疎水物を意味する。
【0044】上記式IにおいてR2 により表される置換
又は非置換の2価炭化水素残基の例としては、下記の式
(i)及び(ii)において、それらと同種の置換基に対
して記述されているものを包含する。上式IにおいてR
4,、R5 及びR6 により表される置換及び非置換の1価
炭化水素残基の例としては、下記式(i)及び(ii)に
おいてそれらと同種の置換基に対して記述されているも
のを包含する。
【0045】R3 の例には例えばエーテル、エステル、
ウレタン、アミド、尿素、ウレタン、無水物及びそれら
の類似物の有機残基が、それらの混合物を含めて包含さ
れる。R3 置換基は一般的に複合疎水物担持の界面活性
剤又はアルコールとマクロモノマー化合物の不飽和部分
との間の「結合」であると言うことが出来る。好ましい
結合には下記:イソシアネートとヒドロキシル担持界面
活性剤との反応からのウレタン結合類;イソシアネート
とアミン担持界面活性剤との反応からの尿素結合類;界
面活性剤と不飽和カルボン酸又は不飽和無水物とのエス
テル化生成物のような、界面活性剤の不飽和エステル
類;アルコールの不飽和エステル類;エチルアクリレー
ト オリゴマー、アクリル酸オリゴマー、及びアリル含
有オリゴマーの各エステル類;界面活性剤と無水マレイ
ン酸との反応により生成されるもののような界面活性剤
の半エステル類;ビニルベンジルクロリドと界面活性剤
とを反応させることにより、又はアリルグリシジルエー
テルと界面活性剤、アルコールもしくはカルボン酸とを
反応させることにより生成される不飽和エーテル類;が
包含される。
【0046】マクロモノマー化合物(I)に包含される
オキシアルキレン部分は直鎖又は枝分かれのアルキレン
オキシドの単独重合体、又はブロック共重合体もしくは
ランダム共重合体であることが出来る。エチレンオキシ
ド及びプロピレンオキシドのようなアルキレンオキシド
類の混合物を使用することも出来る。zの全ての正値に
対する個々の置換基における各R2 基は同一でも異なっ
てもよいことを理解すべきである。エチレンオキシドが
好ましいけれど、大量のエチレンオキシドは増粘された
AFの熱安定性及び/又は希釈安定性に有害な効果を有
することがあるということが観察されている。
【0047】本発明に有用なマクロモノマー化合物の製
造に有用な活性水素の少なくとも1個を有する本発明に
有用な複合疎水物化合物は式:
【化2】 (式中、R1 及びR2 は同一か又は異なり、水素又は置
換もしくは非置換の1価炭化水素残基であり;R3 は置
換又は非置換の2価又は3価の炭化水素残基であり;各
4 は同一か又は異なり、置換又は非置換の2価炭化水
素残基であり;各R5 は同一か又は異なり、置換又は非
置換の2価炭化水素残基であり;R6 は水素、又は置換
もしくは非置換の1価炭化水素残基、又はイオン置換基
でり;a及びbは同一か又は異なり、0又は1の値であ
り;そしてx及びYは同一か又は異なり、0又はそれよ
りも大きい値である。ただし、R1,、R2 、R3
4 、R5 及びR6 の少なくとも二つは、R1 、R2
びR6 の場合に2個よりも多くの炭素原子を有する炭化
水素残基であり、又はR3 、R4 及びR5 の場合に2個
よりも多い側鎖炭素原子を有する炭化水素残基であ
る。)により表すことが出来る。
【0048】本発明に有用なマクロモノマー化合物の製
造に有用であり、少なくとも1個の活性水素を有する、
その他の複合疎水物化合物は式:
【化3】 (式中、R7 及びR8 は同一か又は異なり、水素又は置
換もしくは非置換の1価炭化水素残基であり;R11及び
14は同一か、又は異なり、水素、置換もしくは非置換
の1価炭化水素残基、又はイオン置換基であり;R9
びR12は同一か又は異なり、置換又は非置換の2価又は
3価の炭化水素残基であり;各R10は同一か又は異な
り、置換又は非置換の2価炭化水素残基であり;各R13
は同一か又は異なり、置換又は非置換の2価炭化水素残
基であり;R15は置換又は非置換の2価炭化水素残基で
あり;d及びeは同一か又は異なり、0又は1の値であ
り、そしてf及びgは同一か又は異なり、0又はそれよ
りも大きい値である。ただし、R7 、R8 、R9
10、R11、R12、R13、R14及びR15のうちの少なく
とも二つは、R7 、R8 、R11及びR14の場合に2個よ
りも多い炭素原子を有し、又はR9 、R10、R12、R13
及びR15の場合に2個よりも多い側鎖炭素原子を有する
炭化水素残基である)により表されることが出来る。
【0049】実例的な置換及び非置換の1価炭化水素残
基は1ないし約50個又はそれ以上の炭素原子を有する
ものであり、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロ
ピル、アミル、第2−アミル、第3−アミル、2−エチ
ルヘキシル及びそれらの類似物のような直鎖又は枝分か
れの第1、第2もしくは第3アルキルラジカルを包含す
るアルキルラジカル類;フェニル、ナフチル、及びそれ
らの類似物のようなアリールラジカル類;ベンジル、フ
ェニルエチル、トリフェニルメチルエタン、及びそれら
の類似物のようなアリールアルキルラジカル類;オクチ
ルフェニル、ノニルフェニル、ドデシルフェニル、トリ
ル、キシリル及びそれらの類似物のようなアルキルアリ
ールラジカル類;シクロペンチル、シクロヘキシル、シ
クロヘキシルエチル及びそれらの類似物のようなシクロ
アルキルラジカル類から選択されるものである。許容し
得る炭化水素残基はフッ素、ケイ素、又はその他の非炭
素原子を含有することができる。
【0050】置換又は非置換の炭化水素残基は、約1な
いし30個、もしくはそれ以上の炭素原子を有するアル
キル ラジカル及びアリール ラジカルから選択される
ことが好ましい。アルキル ラジカルは1ないし18個
の炭素原子を有することが更に好ましく、一方において
アリール、アリールアルキル、アルキルアリール及びシ
クロアルキルの各ラジカルは6ないし18個、又はそれ
以上の炭素原子を有することが好ましい。
【0051】本発明の好ましい実施態様においてR1
2 、R7 及びR8 は独立的に式:
【化4】 (式中、R16及びR17は上記においてR1 、R2 、R7
及びR8 対して定義した通りであり、h及びiは同一か
又は異なり、0又は1の値であり、そしてR18は上記に
おいてR3 に対して定義した通りである)により表され
る炭化水素ラジカルであることが出来る。式(i)及び
(ii)により表される化合物に対しては、所定の化合物
における各式(iii)のラジカルは同一か又は異なること
が出来、R16基及び/又はR17基はそれら自体が式(ii
i)のラジカルであって、下記に記載のようにデンドライ
ト性(dendritic)及びカスケード性 (cascading)を有す
る複合疎水物を与えることが出来るということがわか
る。更にR4 、R5 、R10及びR13は独立的に式:
【化5】 (式中、R19は上記R4 、R5 、R10及びR13に対し定
義した通りであり、R20は上記R6 、R11及びR14に対
して定義した通りであり、そしてjは0又はそれよりも
大きい値である)により表される炭化水素ラジカルであ
ることが出来る。
【0052】R6 、R11、R14及びR20に対するイオン
置換基の例としてはサルフェート、スルホネート、ホス
フェート及びそれらの類似物のようなカチオン性及びア
ニオン性の各置換基を包含する。好ましくはR6
11、R14及びR20は、1個又はそれ以上のヒドロキシ
ルか、窒素誘導体か、エポキシドか、又は不飽和を有し
ても有しなくてもよいその他の反応性基かを持つ有機残
基であることが出来る。
【0053】R6 、R11、R14及びR20により示される
末端基のその他の例としては、例えば、末端アルコール
(R6 、R11、R14及びR20=H)とグリシジルメタク
リレート、イソシアナトエチルメタクリレート、α,α
−ジメチル−m−イソプロペニルベンジルイソシアネー
ト(m−TMI)及びそれらの類似物との間の反応生成
物のような、アリル性もしくはビニル性不飽和、アクリ
ルもしくはメタクリル官能性、スチリルもしくはα−メ
チルスチリル官能性などを有することのある炭化水素残
基を包含する。末端基のその他の例としては、アルキ
ル、アリール、アルアルキル、アルカリール及びシクロ
アルキルの各ラジカルの炭化水素残基を包含し、これら
炭化水素残基は1種又はそれ以上の下記:ヒドロキシ
ル、カルボキシル、イソシアナト、アミノ、モノ置換も
しくはジ置換アミノ、第四級アンモニウム、サルフェー
ト、スルホネート、ホスフェート、エポキシ及びそれら
の類似物、により置換されても、されなくてもよく、ま
たケイ素又はフッ素を包含するその他の非炭素原子を含
有しても、しなくてもよい。また2価シロキシラジカル
も包含することも出来る。他の非炭化水素末端基はサル
フェート、ホスフェート及びそれらの類似物を包含する
ことが出来る。
【0054】上式において、R3 、R4 、R5 、R9
10、R12、R13、R15、R18及びR19により表される
2価炭化水素残基の例としては、アルキレン、−アルキ
レン−オキシ−アルキレン−、−アリーレン−オキシ−
アリーレン−、アリーレン、脂環式ラジカル、フェニレ
ン、ナフチレン、−フェニレン−(CH2)m (Q)n
(CH2)m −フェニレン−、及び−ナフチレン−(CH
2)m (Q) n (CH2) m −ナフチレンーの各ラジカル
から選択される置換及び非置換のラジカル類を包含し、
ここに上式中のQは独立的に−CR2122−、−O−、
−S−、−NR23−、−SiR2425−、及び−CO−
(上式中、R21及びR22は独立的に水素ならびに1ない
し12個の炭素原子を有するアルキル、フェニル、トリ
ル及びアニシルから選択されるラジカルを表し;R23
24及びR25は独立的に水素及びメチルから選択される
ラジカルを表す)から選択される置換又は非置換の2価
橋かけ基を表し、各m及びnは独立的に0又は1の値を
有する。R3 、R4 、R5、R9 、R10、R12、R13
15、R18及びR19により表される2価ラジカルの更に
特別の例としては、例えば1,1−メチレン、1,2−エチ
レン、1,3−プロピレン、1,6−ヘキシレン、1,8−オ
クチレン、1,12−ドデシレン、1,4−フェニレン、1,
8−ナフチレン、1,1’−ビフェニル−2,2’−ジイ
ル、1,1’−ビナフチル−2,2’−ジイル、2,2’−ビ
ナフチル−1,1’−ジイル及びそれらの類似物を包含す
る。アルキレンラジカルは2ないし12個又はそれ以上
の炭素原子を有することが出来、その一方においてアリ
ーレンラジカルは6ないし18個又はそれ以上の炭素原
子を有することが出来る。好ましくはR3 、R4
5 、R9 、R10、R12、R13、R15、R18及びR19
アルキレンラジカル又はアリーレンラジカルである。許
容し得る2価炭化水素残基はフッ素、ケイ素又は他の非
炭素原子を有することが出来る。
【0055】上式においてR3 、R9 、R12及びR18
より表される3価炭化水素残基の例としては、
【化6】 (式中、R26は本明細書に記載のような置換又は非置換
の1価炭化水素残基であり、そしてR27は本明細書に記
載のような置換又は非置換の2価炭化水素残基である)
から選択される置換ラジカル及び非置換ラジカル、なら
びにそれらの類似物を包含する。
【0056】勿論、上式における炭化水素残基は任意の
許容し得る置換基で置換することも出来るということを
更に理解すべきである。置換基の例としてはアルキル、
アリール、アラルキル、アルカリール及びシクロアルキ
ルの各ラジカルのような1ないし18個の炭素原子を有
するラジカル類;アルコキシ ラジカル類;−Si(R
283 及び−Si(OR28)3のようなシリル ラジカル
類;−N(R28)2ラジカルのようなアミノ ラジカル
類;−C(O)R28のようなアシル ラジカル類;−O
C(O)R28のようなアシロキシ ラジカル類;−CO
OR28のようなカルボニルオキシ ラジカル類;−C
(O)N(R28)2及び−N(R28) COR28のようなア
ミド ラジカル類;SO2 28のようなフルフォニルラ
ジカル類;−SO(R28)2のようなスルフィニル ラジ
カル類;−SR28のようなチオニルラジカル類;−P
(O)(R28)2のようなホスホニル ラジカル類;なら
びにハロゲン、ニトロ、シアノ、トリフルオロメチル及
びヒドロキシの各ラジカル類を包含する。この場合、各
28はアルキル、アリール、アルカリール及びシクロア
ルキルの各ラジカルのような1価の炭化水素基であるこ
とが出来る。ただし−N(R28)2のようなアミノ置換基
においては、各R28は両方が窒素原子と共に複素環を形
成する2価橋かけ基を中継(compromise)することも出
来、−C(O)N(R28)2及び−N(R28)COR28
ようなアミド置換基においては、Nに結合する各R28
水素であることが出来、そして−P(O)(R28)2のよ
うなホスホニル置換基においては、1個のR28は水素で
ることが出来るということを条件とする。個々の置換基
における各R28基は同一でも異なってもよいということ
を理解すべきである。上記のような炭化水素置換基ラジ
カルは既に本明細書において上記に概説したような許容
し得る置換基と順次置き換えることが出来る。
【0057】式(i)及び(ii)により表される複合疎
水物化合物におけるランダム又はブロックのオキシアル
キレン単位を提供することの出来る好ましいアルキレン
オキシドはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,
2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド、1,2
−及び2,3−ペンチレンオキシド、シクロヘキシレンオ
キシド、1,2−ヘキシレンオキシド、1,2−オクチレン
オキシド、1,2−デシレンオキシド、及び高級α−オレ
フィンエポキシドのようなアルキレンオキシド類;エポ
キシ化大豆脂肪アルコール及びエポキシ化亜麻仁脂肪ア
ルコールのようなエポキシ化脂肪アルコール類;スチレ
ンオキシド及び2−メチルスチレンオキシドのような芳
香族エポキシド類;ならびにグリシドール、エピクロロ
ヒドリン及びエピブロモヒドリンのようなヒドロキシ置
換の、及びハロゲン置換のアルキレンオキシド類;を包
含する。好ましいアルキレンオキシドはエチレンオキシ
ド及びプロピレンオキシドである。置換及び非置換の、
環式エステル又はオキセタン及びテトラヒドロフランの
ような環式エーテルからの炭化水素残基もまた包含され
ることが出来る。本明細書における式(i)及び(ii)
により表される化合物はランダム及び/又はブロックの
オキシアルキレン単位、ならびにオキシアルキレン単位
の混合物を含有することが出来るということが考えられ
る。更に、x、y、z、f、g及びjのそれぞれの全て
の正値に対する個々の置換基におけるR4 、R5
10、R13及びR19は同一であるか又は異なることが出
来るということが更に理解されるであろう。
【0058】x、y、z、f、g及びjの値は厳密に臨
界的ではなく広い範囲にわたって変動することが出来
る。例えばx、y、z、f、g及びjの値は0ないし約
200又はそれ以上、好ましくは約0ないし約100又
はそれ以上、更に好ましくは約0ないし約50又はそれ
以上にわたって変動することが出来る。任意の所望量、
例えば複合疎水物化合物の重量を基準にして0ないし約
90重量%又はそれ以上のアルキレンオキシドを使用す
ることが出来る。
【0059】上記一般式(i)及び(ii)に関しては、
1 、R2 、R7 及び/又はR8 が上記式(iii)の炭化
水素残基である場合に、得られる生成物はデンドライト
形態又はカスケード形態の疎水基の任意の許容し得る数
及び組み合わせを包含することが出来るということが評
価される。上記一般式に包含される上記のような化合物
は当業者に容易に確認され得べきであある。本発明にお
いて有用な活性水素の少なくとも1個を有する複合疎水
物化合物の例及びそれらの製造方法は同時係属米国特許
出願通番第887,648号明細書に開示されており、該
明細書は参考として本明細書に組み入れる。
【0060】本発明の好ましい実施態様において、式
(iii)に示される構造物はエピクロロヒドリンと、残基
が式(iii)により示すことの出来るもののようなアルコ
ール類もしくはフェノール性アルコール又はそれらの混
合物を包含するアルコールとの間の反応生成物の残基で
あることが出来る。得られる構造物はデンドライト性又
はカスケード性の複合疎水物として記載することが出来
る。該構造物は図式的の下記:
【化7】 のように示すことが出来る。
【0061】本発明において有用な好ましいマクロモノ
マー化合物は式:
【化8】
【化9】
【化10】 (式中、R1 、R2 、R4 、R19、z及びjは本明細書
において定義した通りである)により表される化合物を
包含する。
【0062】本発明の好ましい高分子増粘剤は式:
【化11】 と一致する。
【0063】好ましい範囲は次の通りである。酸単量体
Xは10〜40%、共重合性非会合単量体Yは10〜5
0%、会合単量体Zは5〜30%で、pは20〜80の
エトキシル化(又はプロポキシル化)モル数に等しい。
疎水物Rはノニルフェノールもしくはジノニルフェノー
ルのようなアルカリールであることが出来るか、又は下
記の構造:
【化12】 (式中、R1 及びR2 はさきに定義した通りである)を
有することが出来る。
【0064】本発明に有用なマクロモノマー化合物は更
に反応して、それらの所望の誘導体を提供することが出
来る。このような許容しうる誘導(derivatization)反
応は当業界に公知の慣用の手順に従って行うことが出来
る。誘導反応の例としては、例えばエステル化、エーテ
ル化、アルコキシル化、アミノ化、アルキル化、水素
化、脱水素、還元、アシル化、縮合、カルボキシル化、
酸化、シリル化などを、それらの許容し得る組み合わせ
を含めて包含する。本発明は如何なる態様においても、
許容し得る誘導反応又は許容し得るマクロモノマー化合
物誘導体により限定されるものではない。
【0065】更に詳しくは、本発明のヒドロキシル末端
マクロマノマー化合物は任意の公知のヒドロキシル基の
反応に供されることが出来る。該反応の例はエステルを
生成する為のアシルハロゲン化物との反応;アミンを生
成する為のアンモニア、ニトリル又はシアン化水素との
反応;ジサルフェートを生成する為のアルキル酸サルフ
ェートとの反応;エステル及びポリエステルを生成する
為のカルボン酸及び酸無水物との反応;塩を生成する為
のアルカリ金属との反応;エステルを生成する為のケテ
ンとの反応;カルボン酸を生成する為の酸無水物との反
応;アルデヒド及びカルボン酸を生成する為の酸素との
反応;ラクトン、テトラヒドロフランとの開環反応;ア
ルデヒドを生成する為の脱水素;ウレタンを生成する為
のイソシアネートとの反応、などを包含する。
【0066】モノエチレン性不飽和マクロモノマー成分
は先にに示した式内における適当な変形に供される。マ
クロモノマーの本質はポリエトキシレート鎖(ある種の
ポリプロポキシレート基を包含することが出来る)を有
し、少なくとも1個のヒドロキシル基を末端とする複合
疎水物である。本発明において使用されるヒドロキシ末
端のポリエトキシレート複合疎水物と、例えばモノエチ
レン性不飽和モノイソシアネートとが反応する場合はモ
ノエチレン性不飽和ウレタンが得られ、該ウレタンにお
いては複合疎水物ポリエトキシレート構造物がウレタン
結合を介して共重合性モノエチレン性基と会合してい
る。
【0067】モノエチレン性不飽和マクロモノマーを生
成する為に使用されるモノエチレン性不飽和化合物は広
範囲に変動することが出来る。アクリレート不飽和及び
メタクリレート不飽和のような任意の共重合性不飽和を
使用することが出来る。アリルアルコールにより供給さ
れるアリル性不飽和を使用することも出来る。これらは
好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又
はブチレンオキシドのようなC2 〜C4 モノエポキシド
とアクリル酸又はメタクリル酸とを反応させてヒドロキ
シルエステルを生成させることにより得られるようなヒ
ドロキシ官能性誘導体の形態において、トルエンジイソ
シアネート又はイソホロンジイソシアネートのような有
機化合物と等モル量において反応させる。好ましいモノ
エチレン性モノイソシアネートは、α,α−ジメチル−
m−イソプロペニルベンジルイソシアネートにおけるよ
うなスチリルである。その他の適当な有機化合物として
は、例えばモノエチレン性不飽和のエステル類、エーテ
ル類、アミド類、尿素類、無水物類、その他のウレタン
類及びそれらの類似物を包含する。
【0068】本発明において有用な重合体は、当業者に
公知の種々の重合技術により製造することが出来る。重
合技術はミクロ構造、重合体主鎖にける単量体連続分布
及び分子量に影響して重合体の性能に影響を及ぼす。重
合技術の例としては例えば、バッチ法、半連続法、又は
連続法による慣用かつ公開された乳化重合、ミセル重
合、逆乳化重合、溶液重合、非水分散重合、界面重合、
乳化重合、懸濁重合及び沈殿重合を、そして遊離基法、
アニオン法、カチオン法又は金属配位法のような付加重
合を包含する。
【0069】本発明において有用な増粘剤は2種の全く
異なるタイプの増粘剤(高分子構成要素のアルカリ膨潤
又は可溶化により増粘するもの、及び会合により増粘す
るもの)の構造特性を有し、このことが本発明において
得られる優れた増粘性を明らかにすることが出来る。然
しながら、ADF/AAFsにおけるこれら増粘剤の性
能に対して臨界的である非ニュートンレオロジーを与え
る目的に対し、主機構であるのは疎水物基間の会合(及
びウインドシアーに起因する脱会合)であると思われ
る。
【0070】水性乳化共重合は当業者に慣用のものであ
る。増粘効率を評価する為に生成物を水で約1%の固体
含量に希釈し、次いでアルカリで中和することが出来
る。通常のアルカリは水酸化アンモニウムであるけれ
ど、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム、そしてトリ
エチルアミンのようなアミンさえも中和に使用すること
が出来る。中和生成物は水に溶解して粘度を増加させ
る。標準的な添加方法においては非中和増粘剤を流体に
添加し、次いで中和する。これにより増粘剤の取り扱い
が容易になる。何故なら増粘剤は中和前において、より
低い粘度を有するからである。またこの手順は処方に対
して水を、より一層効果的にもする。
【0071】本発明に有用な重合体は典型的には、単量
体を乳化する為及び得られた重合体を適当な分散状態下
に維持する為に適当な乳化剤を使用して、慣用の水性乳
化重合技術により生成する。ナトリウム ラウリルサル
フェート、ドデシルベンゼンスルホネート及びエトキシ
ル化脂肪アルコールサルフェートのような通常に使用さ
れるアニオン界面活性剤を乳化剤として使用することが
出来る。乳化剤は単量体重量の0.5ないし6%の割合に
おいて使用することができる。
【0072】好ましくは、アルカリ金属又はアンモニウ
ムのペルサルフェートのような水溶性重合開始剤を単量
体重量に対して0.01ないし1.0%の割合で使用する。
60℃と100℃との間の温度においおて採用される段
階的昇温法(gradual addition thermal process)はレ
ドックス方式よりも好ましい。
【0073】該重合系は、ヒドロキシエチルメルカプタ
ン、β−メルカプトプロピオン酸及び約4ないし22個
の炭素原子を有するアルキルメルカプタン、及びそれら
の類似物のような連鎖移動剤メルカプタンの少量(単量
体重量を基準として0.01ないし5重量%)を含有する
ことが出来る。メルカプタン調節剤を使用すると重合体
の分子量が減少し、それにより増粘効率が低減する。
【0074】本発明において有用な重合体は、かなりの
量の成分(D)、すなわち例えばジアリルフタレート、
ジビニルベンゼン、アリルメタクリレート、トリメチロ
ールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジ
アクリレート又はジメタクリレート、1、6−ヘキサン
ジオールジアクリレート又はジメチルアクリレート、ジ
アリルベンゼン及びそれらの類似物のような、橋かけ結
合に有効な1種又はそれ以上のポリエチレン性不飽和共
重合性単量体を導入することにより更に改質することが
出来る。すなわち、単量体の全重量を基準にして約0.0
5%又はそれ以下から約20%又はそれ以上までの上記
ポリエチレン性不飽和化合物を該重合体を生成する組成
物に包含させることが出来る。得られる重合体は高度に
枝分かれしているか、又は三元網状組織であるかのいず
れかである。それらの網状組織は中和された塩の形態に
おいて、水系中において膨潤して高度に効率的な増粘剤
として作用する。
【0075】本発明において有用なポリエチレン性不飽
和単量体の、その他の例としては例えばエチレン性不飽
和の2個もしくはそれ以上の非共役点又はCH2 =C=
の構造の2個もしくはそれ以上の非共役ビニリデン基を
有する任意の共重合性化合物、例えばジビニルトルエ
ン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、トリメ
チレングリコールジアクリレート又はジメタクリレー
ト、2−エチルヘキサン−1,3−ジメチルアクリレー
ト、ジビニルキシレン、ジビニルエチルベンゼン、ジビ
ニルエーテル、ジビニルスルホン、ポリヒドリック(多
価)化合物(グリセリン、ペンタエリトリトール、ソル
ビトール、スクロース、及びレゾルシノールのような)
のアリルエーテル類、ジビニルケトン、ジビニルスルフ
ィド、アリルアクリレート、ジアリルマレエート、ジア
リルフマレート、ジアリルフタレート、ジアリルスクシ
ネート、ジアリルカルボネート、ジアリルマロネート、
ジアリルオキザレート、ジアリルアジペート、ジアリル
セバケート、ジアリルタートレート、ジアリルシリケー
ト、トリアリルトリカルバリレート、トリアリルアコニ
テート、トリアリルシトレート、トリアリルホスフェー
ト、N,N−メチレンジアクリルアミド、N,N’−メ
チレンジメタクリルアミド、N,N’−エチリデンジア
クリルアミド、及び1,2−ジ−(a−メチル−メチレン
スルホンアミド)−エチレンのような共重合性化合物を
包含する。
【0076】本発明において有用であることの出来るそ
の他の重合体は同時係属米国特許出願通番第887,66
4号、同時係属米国特許出願通番第887,642号、同
時係属米国特許出願通番第887,673号、同時係属米
国特許出願通番第887,641号、同時係属米国特許出
願通番第887,672号及び同時係属米国特許出願通番
第887,646号各明細書に開示されている、それら重
合体を包含する。上記明細書の全ては参考として本明細
書に組み入れる。ウレタン単位を含む主鎖を有する重合
体は本発明の範囲内である。
【0077】該重合体は本発明の増粘剤及び増粘された
組成物を提供する為に種々の方法で使用されることがで
きる。例えば、該重合体は水性分散液又は乾燥形態にあ
る間に、増粘すべき水性系中に混入し、次いで中和剤を
添加することが出来る。その代わりとしては、該重合体
を先ず水性分散液形態において中和し、次いで水性系と
混合することが出来る。界面活性剤による共増粘(下記
に論ずる)が望ましい場合には、増粘すべき水性分散液
中に成分を別々に混入させ(乾燥成分として、又は分散
液もしくはスラリーとして)、次いで中和工程を行うこ
とが好ましい。酸形態の重合体と界面活性剤との水性濃
縮物を生成させ、次いで増粘されるべき水性分散液に必
要に応じて添加し、次いで中和することが出来るけれ
ど、このような濃縮物は、容易に取り扱う為には過度に
粘性である傾向がある。それにも拘らず乾燥混合物か、
又はポンプ使用可能もしくは流動性であるのに十分に低
粘性である水性ハイソリッド組成物かのいずれかを製造
し、次いでアルカリ性物質を添加することにより該混合
物を更に増粘することが出来る。
【0078】重合体増粘剤は多数の方法において乾燥状
態において提供することが出来る。例えば該中和されな
い重合体は噴霧乾燥又は円筒乾燥することが出来、所望
により界面活性剤共増粘剤と混合することが出来る。然
しながら、該中和された重合体増粘剤を噴霧乾燥又はさ
もなければ脱水し、次いで将来において水性増粘剤分散
液を再構成し、かくはんにより水性媒体中に入れること
も出来る。ただし、該分散液のpHがpH7又はそれ以
上に維持されることを条件とする。
【0079】水性増粘に対する本発明の分散液の、より
一層通常的な使用方法は、重合体の水性分散液を該増粘
すべき媒体に添加し、次いで混合後にアルカリ性物質を
導入して酸を中和することである。増粘効果の大部分は
中和直後に数分間で得られる。高濃度の電解質の存在下
においては粘度の増進が一層長時間を要することがあ
る。重合体を中和前の水性系に使用する本方法により、
ハイソリッド増粘剤を非粘性状態において取り扱うこ
と、均一な混合物を得ること、及び次いで簡単にアルカ
リ性物質を添加して系のpHを7又はそれ以上とするこ
とにより高度に粘性の状態に変化させることが可能とな
る。
【0080】本発明の中和された重合体により増粘され
た水溶液は、13のように高いpHにおいてさえも良好
な粘度安定性を示す。
【0081】該重合体は比較的に大量の界面活性剤の存
在のもとに組成物を酸性状態下に増粘するのに使用する
ことが出来、この場合に該増粘された組成物、例えば水
性系は7以下の、1のように低くさえもあるpHを有す
る。
【0082】増粘の強化〔本明細書において「共増粘
(co-thickning)」という〕は、重合体が中和されてい
る場合に、本発明の重合体を含有する水性系に界面活性
剤を添加する際に得ることが出来る。若干の場合におい
ては増粘は、中和された重合体単独により与えられる粘
度の約40倍まで強化されることが出来る。広範囲の界
面活性剤を使用することが出来る。重合体を構成する単
量体の重合からの残留物として痕跡量の界面活性剤が存
在することがあるけれど(例えば、単量体に対して約1.
5重量%の界面活性剤が残留することがあるとして
も)、このような量の界面活性剤はそれのみでは如何な
る有意の共増粘も生ずるとは思われない。
【0083】最適の共増粘に対する界面活性剤の有用量
は、重合体固体約0.1ないし5重量%を含有する水性系
を基準にして、全系の約0.1ないし1.0重量%である。
先に示したように重合体及び界面活性剤共増粘剤の量
は、重合体及び界面活性剤の種類ならびに増粘すべき水
性系の他の成分に応じて広範囲に、上記範囲外にさえ
も、広く変動することが出来る。然しながら共増粘は界
面活性剤を添加するにつれて最大値に達することが出
来、次いで更にそれ以上の界面活性剤を添加するにつれ
て減少する。この故に界面活性剤を規定濃度外及び重合
体/界面活性剤比の外側の量において使用することは不
経済であることがある。しかし、これはそれぞれの場合
に慣用の方法において定めることが出来る。
【0084】水性増粘の為の重合体及び界面活性剤の好
ましい使用方法は、増粘すべき媒質に重合体及び界面活
性剤を任意の順序で添加し、混合後に、アルカリ性物質
を導入して酸を中和することである。中和前の水性系に
対する重合体及び界面活性剤の使用についてのこの方法
はハイソリッド増粘剤を非粘性状態において取り扱うこ
と、均一な混合物を生成すること、及び簡単にアルカリ
性物質を添加して系のpHを7又はそれ以上にすること
により高度に粘性状態に変化させること、を可能とす
る。然しながら水性系中の重合体は界面活性剤の添加前
に中和することも出来る。
【0085】好ましく使用することの出来る界面活性剤
は単独又は組み合わせにおいて非イオン性物質及びアニ
オン性物質を包含し、それらの選択は本発明の増粘され
た又は増粘し得る分散液の他成分との相溶性に必然的に
関係する。カチオン界面活性剤又は両性界面活性剤もま
た、それらが該重合体及び該水性系の他成分と相溶性で
あることを条件として使用することが出来、或いは不相
溶性を生ずることのないような少量において使用するこ
とが出来る。
【0086】使用することの出来る適当なアニオン界面
活性剤は炭素原子8ないし18個を有するアルコールの
サルフェートのナトリウム塩又はカリウム塩のような高
級脂肪アルコールサルフェート類、炭素原子8ないし1
8個を有する高級脂肪酸のアルカリ金属塩又はアミン
塩、及びナトリウム ドデシルベンゼンスルホネートの
ようなスルホネート化アルキルアリール化合物を包含す
る。
【0087】非イオン界面活性剤の例としては、約7な
いし18個の炭素原子のアルキル基と約9ないし40個
又はそれ以上のオキシエチレン単位とを有するオクチル
フェノキシ−ポリエトキシエタノール、ドデシルフェノ
キシポリエトキシエタノールのようなアルキルフェノキ
シポリエトキシエタノール;ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、オレイン酸のような長鎖カルボン酸
のエチレンオキシド誘導体;ラウリルアルコール及びセ
チルアルコールのような長鎖アルコールエチレンオキシ
ド縮合物;及びそれらの類似物を包含する。
【0088】カチオン界面活性剤の例としては、第一脂
肪アミン及びエチレンオキシドのラウリルピリジニウム
クロリド、オクチルベンジルトリメチル−アンモニウム
クロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリドの
各縮合物、及びそれらの類似物を包含する。
【0089】前記の、及び多数のその他の有用な非イオ
ン、アニオン、カチオン及び両性の各界面活性剤が、Mc
Cutcheonのデタージェンツ アンド エマルジファイヤ
ーズ(Detergents & Emulsifiers),1981年年鑑、
北米版、米国、ニュージャージー州、07452、グレ
ンロック市、MCパブリシング社発行(参考として本明
細書に組み入れる)のような文献に記載されている。
【0090】一般的には、溶媒(又は溶媒、その他の有
機物及び揮発物の混合物)を使用して重合体含有系の粘
度を調整することが出来る。本明細書の実施例におい
て、ミネラルスピリットが如何に共増粘剤のように作用
するか、及びその他の溶媒の水溶性が、溶液が2相系に
分離する以前に添加することができるミネラルスピリッ
トの量に対し如何に影響するかについて注目することは
興味あることである。
【0091】任意の与えられた水性組成物中に溶解させ
ることの出来る重合体の量は特定の所望の粘度に関係し
て広い範囲内にある。
【0092】溶解用に任意の有効量の重合体を使用する
ことが出来るけれど、重合体を包含する最終水性組成物
の重量を基準にして典型的には約0.05ないし約20重
量%、好ましくは約0.1ないし約5重量%、最も好まし
くは約0.1ないし約3重量%を使用する。
【0093】該グリコール又はグリセリンをベースとす
る流体は、該流体に対する増粘剤として機能するマクロ
モノマー含有重合体のほかに、腐食抑制剤、界面活性
剤、酸化防止剤、難燃剤、安定剤及び染料などのような
他の機能的成分の少量を含有することも出来る。これら
の成分は各成分について通常には約2重量%以下、典型
的には約0.01〜1重量%の範囲の独立量において存在
する。
【0094】本発明の汎用流体において増粘剤として使
用されるマクロモノマー含有重合体はそれら流体の、航
空機防氷流体としての優れた性質に影響する。該マクロ
モノマー含有重合体は該グリコール ベースの流体のレ
オロジー特性を有意に改良する量で使用される。本発明
の除氷/防氷流体は慣用のニュートン流体に関連するレ
オロジー特性を示さない。
【0095】更に、本発明の汎用流体は慣用的に増粘さ
れた除氷/防氷流体と区別されるべきである。何故なら
本発明の流体は会合機構により作用するからである。橋
かけポリアクリレート及び随意的にキサンタンゴムによ
り増粘された米国特許第4,358,389号明細書のグリ
コールをベースとする除氷/防氷流体は上記のような先
行技術流体の代表例である。
【0096】流体は露出された航空機表面に施された時
点においては十分に粘性かつ/又は粘着性であり、しか
も非水平面においてさえも表面に粘着又は密着する傾向
のある十分な構造、すなわちゲル状構造を有する。航空
機が地上に停止又はタキシング(地上自力走行)してい
る間は、上記表面への氷、雪、みぞれ、着氷性雨、霜な
どの密着及び付着が防止するのに十分な厚さの被覆が形
成される。然しながら一旦航空機がその離陸滑走を開始
すると、流体は航空機の上昇が生ずる前にウインドシア
ーの影響下に航空機表面から容易に流れ去る。その結
果、滑走路からの離陸を開始する為のパイロットのロー
テーション以前において臨界(critical)航空機表面上
に、そしてその後に航空機が浮揚状態になった時に航空
機表面上には明らかな量の流体は存在しない。この結果
は高度に望ましいことである。何故なら翼面上の防氷流
体の残留物の層は、痕跡の雪、氷、着氷性雨又は霜のよ
うに航空機の上昇性能特性に有害な影響を及ぼすことが
あるからである。
【0097】本発明において使用されるマクロモノマー
含有重合体増粘剤の存在なしには、該水性グリコール流
体は比較的に低い粘性を示し、重力の影響下に全ての非
水平面から流れ去り、長時間にわたって除氷剤として効
果的に作用するには不十分な膜をあとに残す傾向がある
ことに注目すべきである。
【0098】本発明において該マクロモノマー含有重合
体増粘剤は、AFの粘性/粘着性を増加し、しかも更に
その上ゼロ剪断又は非常に低い剪断の条件下に該AFを
ゲル状物理的構造とする量において使用される。
【0099】水性ベースの流体におけるマクロモノマー
含有重合体増粘剤の量は流体の重量を基準にして約5重
量%未満であるべきである。増粘剤の量は好ましくは約
0.05〜3重量%の範囲内、更に好ましくは約0.05〜
1重量%の範囲内である。
【0100】マクロモノマー含有重合体増粘剤のこれら
の量を含有するAFを静止航空機の露出表面に施した場
合には、非水平面(すなわち、傾斜面、垂直面など)か
らの、重力に起因する流体被覆の流れは可なりの時間に
わたって大いに遅延し又は停止する。
【0101】該増粘された除氷/防氷流体は慣用の方法
で航空機表面に施された場合に被覆を生成し、この被覆
は処理された航空機表面に防氷特性又は除氷特性を与
え、露出された航空機表面上における、又は該表面への
氷、雪、みぞれなどの密着又は付着を最小化する。
【0102】本発明のグリコール又はグリセリンをベー
スとする流体におけるマクロモノマー含有重合体増粘剤
により生じた見かけ粘度は、#31スピンドルを使用し
0.3rpm及び0℃±1℃においてブルックフィールド
LVT/DVT粘度計を使用して測定して(20分の平
衡時間及び10分の測定時間後において)望ましくは約
1,000ないし100,000mPa.s,好ましくは2
0,000ないし60,000mPa.sの範囲内である。
【0103】航空機が一旦その離陸滑走を開始したけれ
どローテーション及び上昇の以前である時、AFで処理
された翼及びその他の露出面上における相対風(relati
ve wind )の衝撃、そしてまた翼及びその他の航空機表
面における機械的振動によりAF上に十分な剪断力が生
じてAFを薄め、それによりAFが比較的に非粘性の物
質のように挙動する。その後AFは翼及びその他の処理
された航空機表面から容易に流れ去る。
【0104】航空機の離陸滑走中しかもローテーション
(パイロットに対し航空機の揚力が航空機を地面から離
れて上昇させかつ飛行させるのに十分である点)以前に
おいて相対風からのウインドシアーが、本発明流体のレ
オロジー的挙動を変化させ、実質的な剪断希薄化(shea
r thinning)及び該流体を翼表面から自由に流去させる
見かけ粘度のかなりの低下をもたらす。このようにし
て、航空機表面にはいかなる付着雪又はそれらの類似物
も存在しないのみならず増粘された流体も存在せずに保
たれる(これらの両方は航空機上昇性能に有害な効果を
有するものである)。
【0105】本発明の除氷/防氷流体においてはマクロ
モノマー含有重合体が一次増粘剤として使用される。然
しながら上記に示したように、他の増粘剤を含めて他の
成分の少量をも存在させて追加の増粘機能性又はゲル化
機能性を与え、或いはレオロジー挙動を調整することが
出来る。実質的増粘成分として使用されるマクロモノマ
ー含有重合体は、望ましくは存在する増粘成分の少なく
とも約80重量%を代表し、好ましくは使用する増粘剤
の約90重量%以上を代表する。
【0106】本発明において増粘剤として使用されるゲ
ル形成マクロモノマー含有重合体は所望の上述の剪断希
薄化特性を示し、しかもポンプ及びノズルの剪断に起因
する劣化に対し抵抗性である。この特別の特徴は重要で
ある。何故なら除氷/防氷流体は典型的にはポンプ駆動
噴霧方式を組み入れた慣用の地上除氷装置を使用して施
されるからである。本発明のマクロモノマー含有重合体
で増粘された水性の、グリコールをベースとする除氷/
防氷水性流体は、慣用の航空機用地上除氷装置において
容易にポンプ輸送し得るのに十分な剪断希薄化を示す。
(対照的に、大部分の先行技術SAE/ISOタイプII
の航空機除氷/防氷流体は典型的には剪断に対して敏感
であり、従って容積移送式ポンプにより、又は空気圧力
により輸送しなければならない)。
【0107】本発明のグリコール又はグリセリンをベー
スとする水性流体は主として静止航空機を処理する為の
除氷/防氷流体として使用することを意図するものであ
るが、しかし一般的な除氷の目的、例えば自動車又は乗
り物のフロントガラス及びその他の露出表面の処理にも
同様に使用することが出来る。
【0108】下記はレオロジー調整剤の設計変数であ
る: (i)a)疎水物のサイズ及び構造; b)疎水物と二重結合との間のアルコキシル化のモル
数; c)アルコキシル化部分と反応性二重結合との間の結合
(例えばエステル、エーテル、又はウレタンの各結合)
の化学的性質; d)二重結合自体の構造(アクリル、メタクリル、クロ
トン、スチレンなど);を包含する、会合マクロモノマ
ーの構造及び濃度; (ii) 重合体中における酸単量体(例えばアクリル、メ
タクリル、クロトン、イタコンなど)の構造及び濃度; (iii)重合中に重合体を橋かけ結合する単量体(例えば
トリメチロールプロパントリアクリレート)及び重合中
に橋かけ結合することなく会合重合体に橋かけ結合官能
性を残す単量体を包含する非会合単量体(例えば2−ヒ
ドロキシエチルアクリレート)の構造及び濃度;及び (iv)重合中にメルカプタンにより調節される,重合体
の分子量。
【0109】これらのパラメータの全てが該流体の定常
剪断粘度曲線(steady shear viscosity profile)、粘
弾性、伸展性及び増粘効率に影響する。パラメータ(i
a)及び(ib)は会合結合(association junction)
の形態学、熱力学、及び動力学を調整することによりレ
オロジーを調節する。パラメータ(ic)は界面活性剤
を重合体主鎖に連結させる結合の加水分解安定性を調節
すると共に会合マクロモノマーの合成の容易性(及びコ
スト)を調節する。パラメータ(id)はマクロモノマ
ーに対して重合体中への組み入れの継続を調節し、かつ
重合中に生成される反応凝塊の量を調節するものであ
り、重合体の生成の実行可能性を定めるものである。パ
ラメータ(ii)及び(iii)は重合体主鎖の転移温度〔す
なわち連鎖剛性(chain stiffness)〕,疎水性、及び水
溶性を調節する。
【0110】該流体の粘度は該流体を水で希釈する際に
実質的に減少すべきでない(改良された残存時間及び散
水耐久性の為に)ので、該重合体の会合活性は重合体の
希釈に起因する粘度の減少と釣合をとるべきである。該
流体の粘度は温度の低下と共に実質的に増加すべきでな
いので、該重合体の流体動力学的の大きさは、エチレン
グリコールと水溶媒との混合物の粘度の増加を償うのに
十分に減少すべきである。(水分子とエチレングリコー
ル分子との間の水素結合は、温度が20℃から0℃に低
下するにつれてエチレングリコールと水との50/50
混合物の粘度を2倍にする)。
【0111】エチレングリコールと水との等重量混合物
中の0.5%重合体溶液より成るモデルADF/AAFs
の粘度についての、水による希釈及び温度変化の影響を
試験した。結果を下記表Qに示す。
【0112】水による希釈の実験は実質的には、グリコ
ール濃度が50%に達した時に重合体の濃度が0.5%で
あるように構成された、水による重合体含有グリコール
溶液の滴定である。50重量%以下の水を含有する組成
物は、水の蒸発をシミュレートした「乾燥実験(dry-ou
t experiment)」に該当する。50重量%以上の水を含
有する組成物は、滑走路上に待機している処理済み航空
機に衝突する着氷性雨の効果をシミュレートした散水耐
久試験に該当する。溶液の粘度は水を該溶液に添加する
につれて測定した。希釈に対して流体粘度が不変である
か否かはマクロモノマー中のエチレンオキシドのモル
数、会合マクロモノマーの濃度、及び重合体中のメタク
リル酸に関係する。
【0113】モデルADF/AAFの粘度が温度に関係
する程度は会合重合体の構造にも関係する。重合体のコ
イル サイズ(coil size)及び濃度に対する溶液粘度の
関係はハギンス(Huggins)の方程式:
【化13】 〔式中、hは重合体溶液の粘度であり、μは溶媒の粘度
であり、c[h]は無次元のコイル容積であり、そして定数
K’は粘度に対する重合体の相互作用の最初の効果(fi
rst effect)を特徴づけるものである〕のように形式
h/μ=f[(c[h]) の経験的主要相関(empirical master c
orrelations)の用語で屡々表される。ハギンスのパラメ
ータK’は通常には長い重合体鎖に対する重合体の分子
量に無関係であり、相互作用効果のない良好な溶媒中に
おける重合体に対して約0.4の値を有し、シータ溶媒
(theta solvent)中の重合体に対して約0.8の値を有す
る。方程式(1)のような方程式は、与えられた希釈重
合体・溶媒系に対する分子量及び濃度の広い範囲にわた
って粘度データを屡々単一化する。
【0114】エチレングリコールと水との溶媒混合物は
温度の低下と共に粘度が増加するので、溶液の全体的粘
度に対する溶媒の影響は除外することが出来、重合体が
その特別の粘度により寄与する増分のみが検討される必
要がある:
【化14】 固有粘度〔h〕は重合体コイルの流体動力学的サイズに
応じて変わり、該サイズは重合体の分子量、溶媒の品
質、及び温度に関係する。任意基準温度(arbitrary re
ference temperature)Tref において得られた固有粘度
に相対する固有粘度の比を採用することにより重合体の
与えられた分子量に対する温度の影響を隔離することが
出来る。
【0115】粘度に対する温度の相互関係は通常にはア
レニウス(Arrehnius)型方程式:
【化15】 (式中、Rは定常気体定数であり、LHは温度に関して
の粘度変化に対する活性化エネルギーである)の形を取
る。この変化に対する活性化エネルギーは防氷流体の粘
度を変化させる温度の影響力を比較する為の定量的な数
(quantitative number)を提供する。すなわち:もしも
LHがゼロであるならば、溶液の粘度は溶媒が変化する
のと全く同様に変化し;もしもLHがゼロよりも大きけ
れば、重合体コイルは膨張し、そして溶液粘度は温度の
上昇と共に増加し;もしもLHがゼロよりも小さければ
重合体コイルは収縮し、そして溶液粘度は温度の低下と
共に減少する。LHは、50/50のエチレングリコー
ル/水溶媒混合物における0.5%重合体溶液に対する比
粘度の温度依存関係を、標準最小自乗法により方程式
(3)に適合させることにより定められる。
【0116】流体粘度が温度に対し不変であるか否かは
重合体中の会合マクロモノマーの濃度、マクロモノーマ
ー中のエチレンオキシドのモル数、及び重合体中のカル
ボキシル部分の濃度による。特定のマクロモノマー含有
重合体構造が希釈効果及び/又は熱効果(それらは互い
に逆に関係する傾向がある)に対し不当に敏感であるこ
とがわかった場合には、重合体主鎖の水溶性及びガラス
転移温度を変えることにより補償を試みることが出来
る。すなわち、例えばエチルアクリレートはメチルアク
リレートで部分的に置き換えることが出来る。
【0117】重合体増粘剤と非イオン界面活性剤との共
増粘相互作用は剪断希薄化(shear-thinning)を生じさ
せ、更にはほぼ温度不変の粘度曲線を提供する。従来
は、この効果はアニオン界面活性剤を処方することによ
り達成していた。非イオン界面活性剤方式は貯蔵の目的
に対し炭素鋼槽を使用することが出来るという利点を有
する。
【0118】先行技術は氷、雪、半解け雪及び霜に対す
る長い保護時間を有するSAE/ISOタイプIIの防氷
流体を記載しているけれど、これらの流体は除氷操作中
に遭遇する75〜95℃の温度において数日間にわたっ
て加熱することにより、与えられた保護時間が減少する
傾向があるので除氷流体としての使用が制限されること
がわかった。
【0119】ポリアクリレート類又は多糖類(キサンタ
ンゴムのような)のような高分子量重合体をベースとす
る増粘剤は約75〜95℃の温度において数日間にわた
って劣化し、粘性、特に低剪断速度において測定した粘
性を失う傾向がある。この低剪断速度における粘性は防
氷保護を促進するので、これら流体の保護時間は除氷操
作中に流体が加熱されるにつれて時間と共に減少する。
【0120】本発明に開示のマクロモノマーをベースと
する増粘剤でさえも、適当な種類及び水準の塩基が劣化
を防止する為に使用されなければ、高められた温度(約
60℃以上)において劣化することがある。理論に束縛
される積もりはないけれど、この劣化はマクロモノマー
が加水分解して増粘剤としての効率がより低いマクロモ
ノマーを形成することにより生ずるということが提案さ
れる。
【0121】前述したように、アルカリ金属水酸化物、
特に水酸化ナトリウムを使用して溶液のpHを少なくと
も約7.5、好ましくは約8.5ないし9.5のpHにするこ
とにより熱安定性が、低剪断下における粘性の変化によ
り測定して、大いに高められたことが観察された。pH
が高ければ高いほど流体の熱安定性が実際に更に改良さ
れるけれど、流体のpHが高ければ高いほどアルミニウ
ムに対する腐食性が大きくなり、したがって、高いpH
は避けることが好ましい。
【0122】アルカリ金属水酸化物と弱酸との塩を適当
な塩基と組み合わせて使用することにより流体粘度の熱
安定性が更に高められることが観察された。特に酢酸ナ
トリウムは水酸化ナトリウムと共に良好に作用すること
が観察された。酢酸ナトリウムはより一層弱い塩基であ
り、したがって水酸化ナトリウム単独よりも一層弱い加
水分解を生ずる傾向があるということが理論づけられ
る。然しながら、高水準の安定塩(それが更に熱安定性
を改良するとしても)は防氷用に使用された場合に流体
の保護時間を減少させる傾向があるので低水準の安定塩
が好ましい。好ましい安定塩の水準は0ないし約0.10
重量%であり、0ないし約0.02重量%が更に好まし
い。
【0123】本明細書に使用される用語「複合疎水物」
は、例えばビス−ドデシルフェニル、ビス−ノニルフェ
ニル、ビス−オクチルフェニル、及びそれらの類似物の
ような2個又はそれ以上の疎水物基を有する全ての許容
し得る炭化水素化合物を包含することを意図するものと
する。
【0124】本発明の目的に対し、用語「炭化水素」は
少なくとも1個の水素及び1個の炭素原子を有する全て
の許容し得る化合物を包含するものとする。広い見地に
おいて該許容し得る炭化水素は非環式及び環式、枝分か
れ及び非枝分かれ、炭素環式及び複素環式、芳香族およ
非芳香族の有機化合物を包含し、それらは置換されてい
ても置換されていなくてもよい。
【0125】本明細書に使用される用語「置換された」
は別に示さない限り全ての許容し得る有機化合物の置換
基を包含するものとする。広い見地において該許容し得
る置換基は有機化合物の非環式及び環式、枝分かれ及び
非枝分かれ、炭素環式及び複素環式、芳香族およ非芳香
族の置換基を包含する。置換基の例としては、例えばア
ルキル、アルキルオキシ、アリール、アリールオキシ、
ヒドロキシ、ヒドロキシアルキル、アミノ、アミノアル
キル、ハロゲン及びそれらの類似物を包含し、それらに
おいては炭素数が1から約20個まで又はそれ以上、好
ましくは1個から約12個までの範囲にわたることが出
来るものとする。該許容し得る置換基は1個又はそれ以
上であること及び適当な有機化合物に対し同一又は異な
ることが出来る。本発明は有機化合物の許容し得る置換
基により、如何なる態様においても限定されるものでは
ない。
【0126】本発明を下記実施例に関して更に詳細に説
明する。
【0127】
【実施例1】1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プロパノールの
製造 添加ロート、温度計、窒素分散剤管、機械的かくはん
機、及び水冷コンデンサー付デカンテーション用ヘッド
を備えた5口、2リットルの丸底フラスコにノニルフェ
ノール220g(1.00モル)及びシクロヘキサン25
0mlを添加した。次いで溶液を加熱還流させ、水10ml
中の水酸化カリウム2.8g(ノニルフェノールを基準に
して1.3重量%)をゆっくりとフラスコに添加した。デ
カンテーション用ヘッドにおいて実質的に全ての水(1
0ml+生成した1ml)を回収した後、ノニルフェニルグ
リシジルエーテル250.7g(0.91モル)を滴加し
た。グリシジルエーテルの添加中は反応温度を60℃と
80℃との間に保った。添加が完了した後、溶液を4時
間にわたり還流させた。次いでフラスコの内容物をリン
酸の5%水溶液で洗浄し、有機層を水層から分離させて
脱イオン水で2回洗浄した。次いで反応混合物を1リッ
トルの丸底フラスコに入れ、残留シクロヘキサン及び未
反応ノニルフェノールを最初は大気圧、次いで0.2mm
Hgの減圧下に蒸留により回収した。生成物の変色を防
止する為に、蒸留中ケットル温度が180℃を越えない
ようにした。濃溶液を再濾過して淡黄色の液体425g
を得た。末端基MW分析により分子量506.8(理論M
W=496.8)が得られた。Ir及びnmrの各スペク
トルは該化合物について予め記録したスペクトルと同一
であった。
【0128】
【実施例2】1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プロパノールの
製造 添加ロート、温度計、窒素分散剤管、機械的かくはん
機、及び水冷コンデンサー付デカンテーション用ヘッド
を備えた5口、2リットルの丸底フラスコにシクロヘキ
サン300ml及びノニルフェノール451.7g(2.05
モル)を添加した。溶液を加熱還流させ、水60ml中の
水酸化カリウム58.9g(1.05モル)を添加ロートを
通してゆっくりと添加した。デカンテーション用ヘッド
において実質的に全ての水(60ml+生成した19ml)
を回収した後、反応物を40℃に冷却し、エピクロロヒ
ドリン92.5g(1.00モル)をゆっくりと添加した。
添加中はエピクロロヒドリンの添加速度を調節すること
により反応温度を60℃以下に保った。全部のエピクロ
ロヒドリンが添加された後、溶液を1時間かくはんし、
次いで更に3時間にわたり還流させた。次いで反応混合
物をスチーム ジャケット付きブフナー ロートを通し
て減圧下に濾過して、副生物として生成された塩化カリ
ウムを除去した。濾過操作を合計3回行って塩の大部分
を除去した。次いで反応混合物を1リットルの丸底フラ
スコに入れ、残留シクロヘキサン及び未反応ノニルフェ
ノールを、最初には大気圧において、次いで0.2mmHg
の減圧下に蒸留により回収した。生成物の変色を防止す
る為に、蒸留中にケットルの温度が180℃を越えない
ようにした。濃溶液を再濾過して淡黄色の流体275g
が得られた。末端基MW分析により分子量459.7(理
論MW=496.8)が得られた。Ir及びnmrの各ス
ペクトルは該化合物について予め記録したスペクトルと
同一であった。
【0129】
【実施例3】1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プロパノールの
5モルエトキシレートの製造 500mlのステンレス鋼製高圧オートクレーブに、実施
例1に記載ののようにして、アルコールのカリウム塩の
触媒量を含有する1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2
−プロパノール200g(0.40モル)を仕込んだ。反
応器を窒素でパージした後、アルコールをかくはんしな
がら130℃に加熱し、エチレンオキシド86.9g(2.
0モル)を2時間にわたって添加した。反応過程中は反
応温度及び反応圧力を130℃ないし140℃及び60
psigに保った。エチレンオキシドの添加の完了後、反応
混合物を更に1時間にわたって140℃に保ち、全ての
エチレンオキシドを煮沸除去(cook out)した。反応混
合物を高温の間に窒素雰囲気下に投入し、次いで酢酸で
中和して淡黄色の液体285gが得られた。
【0130】
【実施例4】ノニルフェニルグリシジルエーテルと1,3−ビス(ノニ
ルフェノキシ)−2−プロパノールの5モルエトキシレ
ートとの付加物の製造 実施例1に記載のように装備した5口、1リットルの丸
底フラスコに1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プ
ロパノールの5モルエトキシレート119.8g(0.17
モル)及びシクロヘキサン100mlを添加した。この混
合物を1時間にわたって還流(100℃)して残留水を
除去し、次いで窒素雰囲気下に50℃に冷却し、BF3
/Et2 Oの0.5gを添加した。次いでノニルフェニル
グリシジルエーテル(46.0g、0.17モル)を1時間
にわたってフラスコに添加し、反応物を加熱還流させ
た。3時間の還流後に反応混合物を高温の間に分液ロー
トに移し、次いで炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液で洗
浄した。有機層を水層から分離し、高温脱イオン水で2
回洗浄した。洗浄は2層の分離を容易にする為に50℃
で実施した。次いで水及びシクロヘキサンを減圧下に有
機層から蒸発させて淡黄色で粘性の液体145gを得
た。末端基分子量分析は880の分子量を示した(理論
分子量=993)。
【0131】
【実施例5】ポリ(ノニルフェノールグリシジルエーテル)の製造 塔頂かくはん機、窒素入口、還流コンデンサー、添加ロ
ート及び温度調節装置を備えた500mlの丸底フラスコ
にエタノール1.9g(22ミリモル)及びシクロヘキサ
ン200gを仕込んだ。この溶液を50℃とした。加熱
後直ちにBF3/Et2 Oの0.5ml(4ミリモル)を2m
lのシリンジを使用して添加した。酸の添加後直ちにノ
ニルフェノールグリシジルエーテル100.0g(362
ミリモル)を滴加して45℃ないし55℃の反応温度を
維持した。グリシジルエーテルの添加後直ちに溶液を3
時間にわたって還流し、次いで約50℃に冷却した。
【0132】高温(<60℃)の間に有機物を分液ロー
トに移し、5%炭酸水素ナトリウム溶液100mlで1回
洗浄した。水層を排出し、有機物を脱イオン水100ml
づつで更に2回洗浄した。水層をデカンテーションし、
有機物を硫酸マグネシウム上で少なくとも1時間にわた
り乾燥した。乾燥後直ちに硫酸マグネシウムを有機層か
ら濾過し、ロータリー エバポレーターを使用して溶媒
をストリップした。粘性の重合体である最終生成物は1
00gであった。GPC分子量は単分散ポリスチレン標
準を基準にして、Mw=2600及びMn=1700で
あった。
【0133】
【実施例6】ポリ(ノニルフェノールグリシジルエーテル)のエトキ
シル化 500mlのステンレス鋼製のジッパークレーブ(Zipper
clave)に、実施例5において製造された樹脂60.0g
(大体の分子量1700g/モルを基準として0.035
モル)を水酸化カリウム0.5gと共に添加した。容器を
オートメーション式エトキシル化装置に取り付け、50
℃に加熱した。該容器を15分間にわたり窒素で連続的
にパージし、次いで100℃に加熱し、そこで更に15
分間にわたり窒素で再び連続的にパージした。次いで容
器を140℃に加熱し、容器を80psi の圧力まで加圧
し、次いでガス抜きすることにより連続6回のパージを
行った。ガス抜き操作の完了後直ちに容器を窒素で20
psi に加圧した。
【0134】エチレンオキシド管路をジッパークレーブ
上の主供給管路と共に1対のモーター制御弁に対して開
放した。供給を継続し、容器圧力を55psi に、温度を
140℃に調節した。オートメーションは、エチレンオ
キシドの添加がモーター制御弁を通して進められる間、
温度及び圧力が安全運転の限度内に保持されるように設
計された。供給シリンダーの差重量(difference weigh
t)を基準にして60.0g(1.362モル)のエチレンオ
キシドが添加されるまで供給を継続させた。供給の完了
後、反応を1時間継続させ、その後に容器を60℃に冷
却し、窒素で4回パージして80psi とし、次いでコン
テナーに投入した。最終生成物収量は、理論収量が12
0gであるのに対し、115gであった。生成物のGP
C分子量は単分散ポリスチレン標準を基準にしてMw=
3550及びMn=2930であった。
【0135】
【実施例7】ポリ(フェニルグリシジルエーテル)の製造 塔頂かくはん機、窒素入り口、還流コンデンサー、添加
ロート、及び温度調節装置を備えた500mlの丸底フラ
スコにフェノール47.06g(500ミリモル)及びトル
エン100gを仕込んだ。この溶液を50℃とした。加
熱後直ちに、BF3 /Et2 Oの1.0ml(8ミリモル)
を2mlのシリンジを使用して添加した。酸の添加後直ち
に、45℃ないし55℃の反応温度を維持するようにフ
ェニルグリシジルエーテル68.18g(454ミリモ
ル)を滴加した。グリシジルエーテルの添加後直ちに、
溶液を3時間にわたり還流させ、次いで約50℃に冷却
した。
【0136】高温(<60℃)の間に有機物を分液ロー
トに移し5%炭酸水素ナトリウム溶液の100mlで1回
洗浄した。水層を排出し、有機物を脱イオン水の100
mlづつで更に2回洗浄した。水層をデカンテーション
し、有機物を硫酸マグネシウム上で少なくとも1時間に
わたり乾燥した。乾燥後直ちに、硫酸マグネシウムを有
機層から濾過し、ロータリー エバポレーターを使用し
て溶媒をストリップした。粘性重合体の最終収量は90.
3g(11%の未反応フェノールと共に)であった。G
PC分子量は単分散ポリスチレン標準を基準にして、M
w=470及びMn=310(平均して三量体)であっ
た。
【0137】
【実施例8】カスケーディング ポリオール法を使用する1,3−ビス
(フェノキシ)−2−プロパノールの製造 塔頂かくはん機、窒素入り口、還流コンデンサー、添加
ロート、及び温度調節装置を備えた1リットルの丸底フ
ラスコにフェノール94.11g(1モル)、テトラエチ
ルアンモニウムヨージド12.86g(0.05モル)、水
3.00g(0.17モル)、水酸化カリウム42.08g
(0.75モル)及びトルエン50gを仕込んだ。100
mlの添加ロートにエピクロロヒドリン23.13g(0.2
5モル)及びトルエン50gを仕込んだ。溶液を65℃
とし、この時点において、65℃±5℃の反応温度を保
ちながらエピクロロヒドリン溶液を15分間にわたって
添加した。反応を48時間にわたって進行させた。
【0138】48時間後、該溶液を室温に冷却させた。
該トルエン溶液を脱イオン水の250mlづつで2回洗浄
した。水層を排出し、トルエンをロータリー エバポレ
ーターを使用して未反応フェノールと共に除去した。生
成物の最終収量は64.5gであり、これは理論値の10
6%であった(残留物はフェノールである)。最終生成
物の純度はGPCにより示されるように約95%であっ
た。
【0139】
【実施例9】カスケーディング ポリオール法を使用する1,3−ビス
(フェノキシ)−2−プロパノールの二量化 塔頂かくはん機、窒素入り口、還流コンデンサー、添加
ロート、及び温度調節装置を備えた250mlの丸底フラ
スコに実施例8において製造した1,3−ビス(フェノキ
シ)−2−プロパノール20.03g(82ミリモル)、
テトラエチルアンモニウムヨージド2.06g(8ミリモ
ル)、水0.49g(27ミリモル)、水酸化カリウム6.
51g(116ミリモル)、及びトルエン125gを仕
込んだ。100mlの添加ロートにエピクロロヒドリン3.
61g(39ミリモル)及びトルエン25gを仕込ん
だ。この溶液を65℃とし、この時点において、65℃
±5℃の反応温度を保ちながらエピクロロヒドリン溶液
を15分間にわたって添加した。反応を48時間にわた
って進行させた。
【0140】48時間後、該溶液を室温に冷却させた。
該トルエン溶液を脱イオン水の250mlづつで2回洗浄
した。水層を排出し、ロータリー エバポレーターを使
用してトルエンを除去した。生成物の最終収量は21.6
gであり、これは理論値の101%であった。GPCは
生成物の2種の主成分を示した。第一の成分は約41%
(Mn=220)の出発物質であり、第二の成分は約5
9%(Mn=520)のカップリング生成物であった。
【0141】
【実施例10】カスケーディング ポリオール法を使用する1,3−ビス
(ヘキサデシルオキシ)−2−プロパノールの製造 塔頂かくはん機、窒素入り口、還流コンデンサー、添加
ロート、及び温度調節装置を備えた500mlの丸底フラ
スコにヘキサデカノール60.61g(0.25モル)、テ
トラエチルアンモニウムヨージド6.18g(0.024モ
ル)、水1.44g(0.082モル)、水酸化カリウム2
0.20g(0.36モル)、及びトルエン125gを仕込
んだ。100mlの添加ロートにエピクロロヒドリン11.
10g(0.12モル)及びトルエン25gを仕込んだ。
この溶液を65℃とし、この時点において、65℃±5
℃の反応温度を保ちながらエピクロロヒドリン溶液を1
5分間にわたって添加した。反応を48時間にわたって
進行させた。
【0142】48時間後、該溶液を室温に冷却させた。
該トルエン溶液を脱イオン水の250mlづつで2回洗浄
した。水層を排出し、ロータリー エバポレーターを使
用してトルエンを除去した。生成物の最終収量は70.9
gであり、これは理論値の109%であった(残留物は
ヘキサデカノールである)。
【0143】
【実施例11】1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プロパノール−
ブロック−(プロピレンオキシド)10−ブロック−(エ
チレンオキシド)10のサルフェート化 塔頂かくはん機、温度調節装置、及び真空アダプターを
備えた250mlの丸底フラスコに、実施例13からの物
質75.0g(49ミリモル)を添加した。次いでケット
ルを<20mmHgに減圧し100℃に加熱して全ての
水を除去した。1時間後にケットルを減圧下に60℃に
冷却した。60℃に達した時、減圧を窒素で破り、スル
ファミン酸5.3g(54ミリモル)を添加した。スルフ
ァミン酸の仕込み後に、ケットルを110℃に加熱し、
<20mmHgに減圧した。反応を3時間進行させた。
【0144】保持期間(hold period)の終期にケットル
を85℃に冷却し、減圧を窒素で破った。ジエタノール
アミン1.2g(11ミリモル)を窒素雰囲気下にゆっく
りと添加した。この溶液を30分間かくはんした。エタ
ノール10gをケットルに添加し、温度を55℃に調節
した。この溶液を30分間かくはんした。ケットルの加
熱を中止し、十分にかくはんしながら水30gをエタノ
ール20gと共に添加した。溶液を15分間又は室温
(<35℃)に冷却されるまでかくはんした。
【0145】生成物溶液2gを脱イオン水18gに溶解
させることによりpHを調べた。pHが6.5以下であっ
た場合には、ジエタノールアミン0.2gの増分をpHが
6.5と7.5との間になるまで添加した。
【0146】
【実施例12】1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プロパノール−
ブロック−(プロピレンオキシド)10の製造 500mlのステンレス鋼製ジッパークレーブに、実施例
1において製造された1,3−ビス(ノニルフェノキシ)
−2−プロパノール100.0g(0.202モル)を水酸
化カリウム0.7gと共に添加した。容器をオートメーシ
ョン化した装置に取り付け、次いで50℃に加熱した。
容器を窒素で15分間連続的にパージし、次いで100
℃に加熱して更に15分間再び窒素で連続的にパージし
た。次いで容器を140℃に加熱し、容器を80psi に
加圧し、次いでガス抜きすることにより連続6回のパー
ジを実行した。ガス抜き操作の終了後直ちに容器を窒素
で20psi に加圧した。
【0147】シリンダーに接続し、プロピレンオキシド
117.0g(2.02モル)を予め仕込んだ管路を、ジ
ッパークレーブ上の主供給管路と共に電動弁に対して開
放した。供給を継続し、容器圧力を55psi に、温度を
140℃に調節した。オートメーションは、エチレンオ
キシドの添加が1対の電動制御弁を通して進行している
間、温度及び圧力が安全運転限度内に保たれるように設
計されていた。プロピレンオキシドの全てが供給される
まで供給を継続させた。供給の完了後、反応を1時間継
続させ、その後に容器を60℃に冷却し、窒素で4回パ
ージして80psi とし、次いでコンテナに投入した。最
終生成物の収量は、277gの理論収量に対し、211
gであった。生成物のGPC分子量は単分散ポリスチレ
ン標準を基準にしてMw=650であり、Mn=490
であった。
【0148】
【実施例13】1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プロパノール−
ブロック−(プロピレンオキシド)10−ブロック−(エ
チレンオキシド)10の製造 500mlのステンレス鋼製ジッパークレーブに、実施例
12において製造されたプロポキシレート75.0g(0.
070モル)を水酸化カリウム0.3gと共に添加した。
容器をオートメーション化したエトキシル化装置に取り
付け、次いで50℃に加熱した。容器を窒素で15分間
連続的にパージし、次いで100℃に加熱して更に15
分間再び窒素で連続的にパージした。該容器を140℃
に加熱し、80psi まで加圧し、次いでガス抜きするこ
とにより連続6回のパージを実行した。ガス抜き操作の
終了後直ちに容器を窒素で20psi に加圧した。
【0149】エチレンオキシド管路を、ジッパークレー
ブ上の主供給管路と共に電動弁に対して開放した。供給
を継続し、容器圧力を55psi に、温度を140℃に調
節した。オートメーションは、エチレンオキシドの添加
が1対の電動制御弁を通して進行している間、温度及び
圧力が安全運転限度内に保たれるように設計されてい
た。供給シリンダーの差重量を基準にして30.7g(0.
696モル)のエチレンオキシドが添加されるまで供給
を継続した。供給の完了後、反応を1時間継続させ、そ
の後に容器を60℃に冷却し、窒素で4回パージして8
0psi とし、次いでコンテナに投入した。最終生成物の
収量は、106gの理論収量に対し、99gであった。
【0150】
【実施例14】1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルのビス(ノ
ニルフェノキシ)付加物の製造 添加ロート、温度計、窒素分散剤管、機械的かくはん
機、及び水冷コンデンサー付デカンテーション用ヘッド
を備えた5口、2リットルの丸底フラスコにノニルフェ
ノール506.8g(2.30モル)及びシクロヘキサン3
50mlを添加した。溶液を加熱還流させ、水15ml中の
水酸化カリウム6.5g(ノニルフェノールを基準にして
1.3重量%)を丸底フラスコにゆっくりと添加した。デ
カンテーション用ヘッドにおいて全ての水(15ml+生
成した2ml)を回収した後、1,4−ブタンジオールジグ
リシジルエーテル220g(1.09モル)を60℃と8
0℃との間の温度において滴加した。添加の完了後、溶
液を4時間にわたり還流した。次いでフラスコの内容物
をリン酸の5%水溶液で洗浄し、有機層を水層から分離
して脱イオン水で2回洗浄した。次いで反応混合物を1
リットルの丸底フラスコに入れ、残留シクロヘキサン及
び未反応ノニルフェノールを、最初は大気圧において、
次いで0.2mmHgの減圧下において蒸留することによ
り回収した。生成物の変色を防止する為、ケットル温度
が蒸留中に180℃を越えないようにした。次いで濃溶
液を再濾過して淡黄色液体710gを得た。末端基MW
分析による分子量は689.9(理論MW=643.0)で
あった。Ir及びnmrの各スペクトルは生成物の予期
された構造に一致した。
【0151】
【実施例15】1,3−ビス(ノニルフェノキシ)−2−プロパノールの
3モル エトキシレートの製造 500mlのジッパークレーブ反応器に窒素雰囲気下にお
いて、実施例2において製造した1,3−ビス(ノニルフ
ェノキシ)−2−プロパノールの200.1g(0.43モ
ル)及びBF3 ・Et2 Oの0.20g(0.1重量%)仕
込んだ。反応混合物を80℃に加熱し、エチレンオキシ
ド55.1g(1.25モル)を2時間にわたって反応器に
供給した。全てのエチレンオキシドを供給した後、反応
混合物を1時間にわたり加熱処理し、次いで水酸化ナト
リウムの1%水溶液160mlの入った瓶の中に窒素雰囲
気下に高温で投入した。有機層を水層から分離し、脱イ
オン水で2回洗浄した。洗浄は、2層の分離を容易にす
る為、90℃で実施した。次いで生成物を、連行剤とし
てシクロヘキサン(300ml)を使用して水の共沸除去
により乾燥した。シクロヘキサンを減圧下にストリップ
して除去し、末端基MW分析による分子量601.7(理
論MW=629)を有する淡黄色液体を得た。Ir及び
nmrの各スペクトルは生成物の予期した構造に一致し
た。
【0152】
【実施例16】1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルのビス(ノ
ニルフェノキシ)付加物の8モル エトキシレートの製
500mlのジッパークレーブ反応器に窒素雰囲気下にお
いて、実施例14において製造した1,4−ブタンジオー
ルジグリシジルエーテルのビス(ノニルフェノキシ)付
加物を150.2g(0.22モル)及びBF3 ・Et2
を0.30g(0.2重量%)仕込んだ。反応混合物を80
℃に加熱し、エチレンオキシド77.5g(1.76モル)
を2時間にわたって反応器に供給した。全てのエチレン
オキシドを供給した後、反応混合物を1時間にわたり加
熱処理し、次いで水酸化ナトリウムの1%水溶液160
mlの入った瓶の中に窒素雰囲気下に高温で投入した。有
機層を水層から分離し、脱イオン水で2回洗浄した。洗
浄は、2層の分離を容易にする為、90℃で実施した。
次いで生成物を、連行剤(entrainer) としてシクロヘキ
サン(300ml)を使用して水の共沸除去により乾燥し
た。シクロヘキサンを減圧下にストリップして除去し、
末端基MW分析による分子量1047(理論MW=99
5)を有する淡黄色液体を得た。Ir及びnmrの各ス
ペクトルは生成物の予期した構造に一致した。
【0153】
【実施例17】マクロモノマー化合物の製造 加熱マントル、ジーンスターク トラップ、コンデンサ
ー、温度計、窒素気泡管、窒素パージ管路及びかくはん
機を備えた1リットルの丸底反応フラスコにトルエン3
00gと下記表AにおいてS−1として示される界面活
性剤63gを仕込んだ。得られた溶液を窒素でパージし
ながら約110℃で加熱還流させ、次いで共沸させて痕
跡の水を除去して乾燥した。次いで溶液を90℃に冷却
し、ビスマス ヘクス ケム(Bismuth hex chem) 28
%ビスマスオクトエート触媒( 米国、オハイオ州、クリ
ーブランド市、ムーニー ケミカル社製)1.5gを仕込
み、十分に混合させ、その後に化学量論量の95%m−
TMI脂肪族イソシアネート(米国、コネチカット州、
スタンフォード市、アメリカン サイアナミド社製)を
仕込んだ。反応を95℃で1.3時間進行させた後、得ら
れた生成物を70℃に冷却し、2,6−ジ−第3−4−メ
チルフェノール(BHT)防腐剤0.03gを添加した。
乾燥を容易にする為に大きな表面積を有するステンレス
鋼製のなべに該混合物を注ぎ入れた。最終生成物はワッ
クス状物質であり、本明細書においてはマクロモノマー
M−1として示す。
【0154】
【表1】
【0155】
【実施例18〜34】マクロモノマー化合物の製造 下記表Bに示される界面活性剤及び不飽和化合物の化学
量論量を使用し、実施例17に記載の方法に類似の方法
によって他のマクロモノマーを製造した。
【0156】
【表2】
【0157】
【実施例35】アルカリ可溶性増粘剤の製造 エチルアクリレート(Aldrich 製) 、メタクリル酸(Al
drich 製)、マクロモノマーM−1、エロゾール(登録
商標)OT界面活性剤(米国、コネチカット州、スタン
フォード市、アメリカン サイアナミド社製)の75%
溶液の13g、及び3gの蒸留脱イオン水をびんに仕込
み、激しく振とうして内容物を分散させることにより単
量体混合物(300g)を調製した。エチルアクリレー
ト、メタクリル酸、及びマクロモノマーM−1を下記表
Cに示す量で添加した。別容器において、過硫酸ナトリ
ウム(Aldrich 製)0.53g及び水52.47gより成る
触媒供給物混合物を調製した。恒温水槽中に浸せきさ
れ、4枚羽根付きステンテス鋼製機械的かくはん機、ク
ライゼン接続管、水冷コンデンサー、窒素の散布及び気
泡用トラップ、温度計ならびに単量体及び触媒の添加用
入り口を備えた2リットルの樹脂製フラスコに、ビニル
スルホン酸のナトリウム塩1.20g及び水658.5gを
仕込んだ。単量体混合物を1リットルの目盛付き単量体
供給シリンダーに仕込み、触媒溶液を125mlの目盛付
き触媒供給シリンダーに仕込んだ。窒素パージ下に反応
器を70℃に加熱し、そして直ちに単量体混合物33ml
及び触媒供給物混合物3mlを反応容器に仕込んだ。次い
で反応容器を80℃に加熱した。単量体を20分間反応
させて種子生成物(seed product)を生成させた後、単
量体混合物及び触媒供給物混合物を、76℃と82℃と
の間に保った反応温度における連続的かくはん下に、そ
れぞれ1.94ml/分及び0.27ml/分の速度でFMIポ
ンプにより1/8インチのテフロン細管を経由して反応
容器に輸送した。反応を更に1時間進行させ、その後に
生成物を冷却し、200メッシュのナイロン布で濾過し
た。反応容器及び濾布から凝塊を収集した。得られた生
成物の増粘能力を、該ラテックスを0.25%,0.50%
及び0.75%固形分に希釈し、引き続き2−アミノ−2
−メチル−1−プロパノールの95%溶液(AMP−9
5、Angus Chemical Company製)で中和してpH=9.0
とすることにより、6rpmにおけるブルックフィール
ド粘度によって監視した。結果を表Cに示す。
【0158】
【実施例36〜131】アルカリ可溶性増粘剤の製造 実施例35に記載のものに類似する方法において、表C
〜Jに示される単量体を表C〜Jに示される量において
使用して他のアルカリ可溶性増粘剤を製造した。表Cは
増粘効率に対するm−TMI含有マクロモノマーの濃度
及びエトキシル化の影響を説明する。表Dは増粘効率に
対する多様なエトキシル化におけるm−TMI含有マク
ロモノマーの影響を説明する。表Eは増粘効率に対する
不飽和型ウレタン含有マクロモノマーの影響を説明す
る。表Fは増粘効率に対するマクロモノマー エステル
の構造及びエトキシル化の影響を説明する。表Gは増粘
効率に対する酸の種類及び濃度の影響を説明する。表H
は増粘効率に対する重合体のガラス転移温度及び水溶性
の影響を説明する。表Iは増粘効率に対する橋かけ結合
性単量体濃度の影響を説明する。表Jは増粘効率に対す
るメルカプタンの影響を説明する。下記表C〜Jにおい
て使用される下記の略語はそれぞれ示された意味を有す
る:MM=マクロモノマー;EA=エチルアクリレー
ト;MAA=メタクリル酸;AA=アクリル酸;MA=
メチルアクリレート;t−BA=t−ブチルアクリレー
ト;n−BA=n−ブチルアクリレート;MMA=メチ
ルメタクリレート;2−EHP=2−エチルヘキシルプ
ロピオネートメルカプタン;及び2−HEA=2−ヒド
ロキシエチルアクリレート。
【0159】
【表3】
【0160】
【表4】
【0161】
【表5】
【0162】
【表6】
【0163】
【表7】
【0164】
【表8】
【0165】
【表9】
【0166】
【表10】
【0167】
【実施例132〜187】界面活性剤による共増粘 或る種の界面活性剤を会合重合体溶液に添加することに
より共増粘効果が生ずる。下記表Lの結果は、表Lに示
されるアルカリ可溶性増粘剤の0.5%アルカリ性溶液に
表Lに示される量の下記表Kに示される或る種の界面活
性剤を完全に混合しながら添加することにより生ずる共
増粘効果をブルックフィールド粘度計により、6rpm
及びpH=9.0において測定したものとして示す。
【0168】
【表11】
【0169】
【表12】
【表13】
【表14】
【表15】
【表16】
【表17】
【表18】
【表19】
【表20】
【表21】 表12〜20及び21で表Lを構成する。
【0170】
【実施例188〜232】界面活性剤による共増粘 会合重合体溶液に添加される界面活性剤のエトキシル化
の度合いは共増粘効果に影響する。下記表Nにおける結
果は、表Nに示されるアルカリ可溶性増粘剤の0.3%
(実施例172〜189)、0.5%(実施例190〜2
15)又は0.75%(実施例216)アルカリ性溶液に
表Nに示される量の下記表Mに示される或る種の界面活
性剤を完全に混合しながら添加することにより生ずる共
増粘効果をブルックフィールド粘度計により、6rpm
及びpH=9.0において測定したものとして示す。
【0171】
【表22】
【0172】
【表23】
【0173】
【実施例233〜245】溶媒及び非溶媒による共増粘 会合重合体溶液に添加された溶媒及び非溶媒は共増粘効
果に影響する。下記表Pの結果は、表Pに示されるアル
カリ可溶性増粘剤の0.75%アルカリ性溶液に表Pに示
される量の下記表Oに示される或る種の溶媒及び非溶媒
を完全に混合しながら添加することにより生ずる共増粘
効果を、ブルックフィールド粘度計により6rpm及び
pH=9.0において測定したものとして示す。
【0174】
【表24】
【0175】
【表25】
【表26】
【表27】
【表28】 表25〜27及び28で表Pを構成する。
【0176】
【実施例246】航空機防氷流体に対する重合体溶液の特徴付け 重合体溶液を水で滴定し、恒温浴中において室温(20
℃)及び0℃の30RPMブルックフィールド粘度(セ
ンチポアズ)を測定した。結果を下記表Qに示す。添加
水0gにおける重合体溶液は表Qに示される0.5%の重
合体固形物、1:1のエチレングリコール:水溶媒混合
物を含有し、pH=9.0であった。負数gの添加水は水
の蒸発〔乾燥(dry-out )現象〕をシミュレートするも
のである。
【0177】
【表29】
【表30】
【表31】
【表32】
【表33】
【表34】 表29〜33及び34で表Qを構成する。
【0178】
【実施例247】航空機防氷流体における重合体の温度感度 恒温浴中において重合体溶液を加熱し、30RPMブル
ックフィールド粘度を種々の温度において測定した。温
度に関係する粘度変化に対し、活性化エネルギーを測定
した。50/50エチレングリコール/水の溶媒混合物
中の下記表Rに示される0.5%重合体溶液に対する比粘
度の温度依存性を本明細書における方程式(3)に当て
はめることにより、かつ標準最小自乗法によりLHを定
めた。結果を表Rに示す。
【0179】
【表35】
【0180】
【実施例248】航空機防氷流体に対する重合体溶液における共増粘の特
徴付け 恒温浴中において重合体溶液を水で滴定し、次いで室温
(20℃)及び0℃において30RPMブルックフィー
ルド粘度(センチポアズ)を測定した。結果を下記表S
に示す。添加水量0gにおける重合体溶液は、表Sに示
される重合体固形物0.5%、表Sに示される量(全溶液
を基準とする重量%)のテルギトール(Tergitol)(登
録商標)15−S−5非イオン界面活性剤、及び1:1
のエチレングリコール:水溶媒混合物を含有し、pH=
9.0であった。添加水の負数gは水の蒸発〔ドライアウ
ト(dry-out)現象〕をシミュレートしたものであった。
【0181】
【表36】
【0182】
【実施例249】航空機防氷流体の温度感度に対する添加界面活性剤の影
恒温浴中において重合体溶液を加熱し、次いで種々の温
度において30RPMブルックフィールド粘度(センチ
ポアズ)を測定した。温度に関係する粘度変化に対し、
活性化エネルギーを測定した。下記表Tにおいて示され
る0.5%重合体溶液に対する比粘度の温度依存性及び5
0/50のエチレングリコール/水溶媒混合物における
表Tに示されるテルギトール(登録商標)15−S−5
非イオン界面活性剤の量(全溶液を基準とする重量%)
を本明細書の方程式(3)に当てはめることにより、か
つ標準最小自乗法によりLHを定めた。結果を表Tに示
す。
【0183】
【表37】
【0184】界面活性剤は粘度の大きさのみならず、温
度変化に対する粘度の鋭敏性に影響する。
【0185】
【実施例250】航空機防氷流体の定常剪断粘度曲線に対する温度及び界
面活性剤の影響 温度調節装置及びムーニークエット(Mooney-Couette)
シャーリング幾何学装置を備えた標準ボーリン(Bohli
n)VORレオロメーターを使用して定常剪断粘度曲線
を得た。重合体溶液は下記表Uに示される0.4%の重合
体固形物、表Uに示されるテルギトール(登録商標)1
5−S−5非イオン界面活性剤の量(全溶液を基準にし
た重量%)及び1:1エチレングリコール:水溶媒混合
物を含有した。結果を表Uに示す。粘度はセンチポアズ
(cps)で示す。
【0186】
【表38】
【0187】
【実施例251】航空機防氷流体の正常剪断粘度曲線に対する、水による
希釈、温度、剪断速度、ならびに界面活性剤の種類及び
濃度の影響 温度調節装置及びムーニークエット(Mooney-Couette)
シャーリング幾何学装置を備えた標準ボーリン(Bohli
n)VORレオロメーターを使用して定常剪断粘度曲線
を得た。初期の流体はエチレングリコール(ポリエステ
ル級)49.75g、蒸留水38.90g、P−8重合体固
形物30重量%を含有するラテックス0.85g、及び下
記表Vに示されるテルギトール(登録商標)NP−6非
イオン界面活性剤の量を含有した。該流体を、水酸化カ
リウムの45%水溶液で約8.5のpHに調整した。結果
を表Vに示す。粘度はセンチポアズ(cps)で示す。
【0188】
【表39】
【0189】
【実施例252】航空機防氷流体の正常剪断粘度曲線に対する重合体の種
類の影響 温度調節装置及びムーニークエット(Mooney-Couette)
シャーリング幾何学装置を備えた標準ボーリン(Bohli
n)VORレオロメーターを使用して定常剪断粘度曲線
を得た。流体はエチレングリコール(ポリエステル級)
54.0g、蒸留水46.0g、下記表Wに示されるP−8
又はP−31重合体固形物30重量%を含有するラテッ
クスの量、及び下記表Wに示されるテルギトール(登録
商標)15−S−5非イオン界面活性剤の量、サンドカ
リン(Sandocarin)8132C腐食抑制剤0.25g、及
びサグ(Sag )7133腐食抑制剤0.01gを含有し
た。該流体を、水酸化カリウムの45%水溶液で約8.5
のpHに調整した。結果を表Wに示す。粘度はセンチポ
アズ(cps )で示す。
【0190】
【表40】
【0191】
【実施例253】航空機防氷流体の剪断安定性及び散水耐久性 剪断安定性試験及び散水耐久性試験を、AEA Material S
pecification of De-/Anti-Icing Fluid for Aircraft
(航空機用除氷/防氷流体のヨーロッパ航空協会仕様
書)G6807/Rに記載のようにして、剪断安定性及
び散水耐久性についての、Association of European Ai
rlines Anti-Icing Performance Test Specification
(ヨーロッパ航空協会防氷性能試験仕様書) に従って実
施した。流体はエチレングリコール(ポリエステル級)
49.75g、蒸留水38.90g、P−8重合体固形物3
0重量%を含有するラテックス0.85g、及びテルギト
ール(登録商標)15−S−5非イオン界面活性剤0.4
gを含有した。該流体を、水酸化カリウムの45%水溶
液で約8.5のpHに調整した。結果は、粘度における5
%未満の変化及び散水耐久性に対する70分を示した。
剪断安定性試験に対しては、回転速度及び混合時間が仕
様書値(7000rpmの回転速度及び10分の混合時
間)の2倍であった。
【0192】実施例254ないし293は本発明の航空
機流体の熱安定性に対する中和塩基の効果を説明する。
【0193】これらの実施例においてSAG2001と
して示される物質は米国、コネチカット州、ダンバリー
市、OSi社製の、消泡/脱泡剤として使用される特許
有機ケイ素乳濁液である。「成分S」として示される物
質は米国、コネチカット州、ダンバリー市、ユニオン
カーバイド社から商標「トリトン(Triton)X−45」
のもとに入手することの出来るオクチルフェノールの5
モル エトキシレートである。「サンドコリン(Sandoc
orin)LF」として示される物質は米国、ノースカロラ
イナ州、シャーロット市、クラリアントClariant)社か
ら入手出来る、とりわけてアクリル ターポリマー及び
約10重量%のトリエタノールアミンを含有する特許腐
食抑制剤/難燃剤である。「増粘剤」として示される物
質は米国特許第5,399,618号明細書の実施例76に
従って製造した重合体である。この開示は参考として本
明細書に組み入れる。(上記明細書の実施例43は良く
類似した物質を記載しているが、下記実施例において使
用される「増粘剤」と有意に異なる性質及び結果は期待
されない)。
【0194】下記の一般的手順に従って4種の流体を調
製した: 1クォート容器への添加: エチレングリコール 550.96g 水 355.73g マグネット式かくはん機付きビーカー#1に添加: エチレングリコール 11.57g 水 10.36g 次いで、かくはんしながらビーカー#1にゆっくりと添
加(示される順序で): SAG2001 0.17g 増粘剤 5.00g サンドコリンLF 1.50g 成分S 2.50g。
【0195】混合(最小20分間)して均質スラリーを
生成させた後、該物質をビーカー#1から1クォート容
器中のかくはん溶液に移す。
【0196】前記ビーカー#1と全く同様にしてビーカ
ー#2を調製し、前記と同様に添加する。かくはんを継
続する。 ビーカー#3に添加: エチレングリコール 14.47g 水 12.96g SAG−2001 0.17g トリエタノールアミン(TEA) 2.50g 45%水酸化カリウム 1.00g。
【0197】ビーカー#3をかくはんし、次いでその内
容物を1クォート容器にかくはんしながらゆっくりと移
す。溶液を均質になるまでかくはんする(最小15
分)。この手順により航空機流体1000gが得られ
る。
【0198】正確に上述のようにして実施例#254を
作成した。実施例256においてはKOH/トリエタノ
ールアミン混合物に置き換えてKOHのみ(45%溶液
1.35g)を使用した。実施例255においてはKOH
/トリエタノールアミン混合物に置き換えてトリエタノ
ールアミン19.17gを使用した。実施例257におい
てはKOH/トリエタノールアミン混合物に置き換えて
水酸化ナトリウムの45%溶液1.11gを使用した。
【0199】各流体のそれぞれに対し初期低剪断粘度
(ブルックフィールドLVT、#31スピンドル、0.3
rpm、0℃、小試料アダプター及び10分の読み取り
時間)を測定し、次いでそれぞれの2試料を70℃の加
熱炉に30日間入れた。次いで該流体を室温に冷却し、
低剪断粘度を再測定した。そのデータを使用して、加熱
によりもたらされた粘度の低下を4種の異なる中和塩基
に対して計算した:
【0200】
【表41】
【0201】このようにして、中和塩基としてアルカリ
金属水酸化物、好ましくは水酸化ナトリウムを使用する
ことにより、より一層熱安定性の流体が得られることが
わかる。小さな粘度低下に加えて、水酸化ナトリウムで
中和された流体の散水耐久時間(WSET)は初期にお
いて非常に長く(約150分)、しかも70℃において
30日間に僅かに9%減少した。他方において、水酸化
カリウムは有意に短い初期WSET(127分)を与
え、しかも70℃において30日間加熱した場合に大き
く減少(12.6%)した。
【0202】実施例258〜275は、航空機流体処方
物の熱安定性に対する5種の変数の効果を測定する目的
で計画実験として、全てを同時に実施した。実施例25
7に記載の手順及び物質を使用した。調査した変数は、
表IIにおいてそれぞれX1,X2などとして示した、
a)エチレングリコール対水の比、b)増粘剤の量、
c)サンドコリンLFの量、d)成分Sの量、及びe)
NaOHの量であった。設計の配置およ結果を表IIに示
【0203】
【表42】
【0204】EG/Wの記号の欄の数字はエチレングリ
コール対水の比であり、「増粘剤」、「LF」及び
「S」の各記号の欄の数字は1000g処方における最
初の2ビーカー混合物それぞれとなる成分の、gで表し
た量であり、そしてNaOHの記号の欄の数字は100
0gバッチにおけるビーカー混合物となる成分の量であ
る。HTDは加熱後の流体を表す。
【0205】結果は、改良された熱安定性(粘度低下又
はWSET減少の何れかにより測定)はエチレングリコ
ール対水の比を増加すること、より多量の増粘剤を使用
すること、より少量のサンドコリンLFを使用するこ
と、より少量の成分Sを使用すること、及びより多量の
NaOHを使用する(流体を高pHとする)ことにより
得られることを示す。実施例261の流体はこれらの提
案された指示を満たし、かつWSET又はブルックフィ
ールド粘度の何れかの維持により測定した場合に優れた
初期保護時間(WSET)ならびに優れた熱安定性を提
供した。
【0206】実施例276〜281は熱安定性に対する
pHの効果を説明する。これらの実施例に対しては、表
III の「加熱前」の項に示されるpHを達成する為にN
aOHの量を調節した点を除いて上記実施例261を繰
り返した。熱安定性の結果を表III に示す。この表にお
いて粘度は、上記に記載のようにブルックフィールド粘
度計により測定してセンチポアズで示す。用語「°ブリ
ックス(Brix)」は、米国、オハイオ州、クリーブラン
ド市、Misco Products Division 製のAO10431の
よな装置を使用して得られる屈折率の単位である。この
屈折率の単位は、流体におけるグリコール対水の比の取
得容易な(easy-to-obtain)単位(これは凝固点及びそ
の他の重要な性能特性を定める)を提供する点において
重要である。屈折率測定用に他の装置を使用することが
出来るけれど、ここに挙げた装置のタイプが当技術分野
における測定用として特に好都合でる。
【0207】
【表43】
【0208】実施例282〜285は一定pHにおける
アルカリ金属イオン濃度の効果を調べるものである。指
示量の酢酸ナトリウムを実施例261の流体に添加する
ことにより下記の組成物を得た。その後直ちに指示量の
水酸化ナトリウムを添加した。全実施例を、指示された
ようにNaOHを添加することによりpH9.5とした。
【0209】 実施例 後添加NaOHのg数 282 実施例#262 283 0.25gNaAc 1.29 284 0.50gNaAc 1.34 285 0.75gNaAc 1.40
【0210】試料を95℃において6日間にわたり熱老
化させた。熱老化の前及び後の成績を表IVに示す。
【0211】
【表44】
【0212】これらの結果は少量の酢酸ナトリウム(約
0.025%の程度)が熱安定性を更に改良する(しか
し、過大量を使用した場合には熱老化前の性質に対する
影響が過大である)ことを示唆する。
【0213】実施例282〜285において、酢酸ナト
リウムを添加した流体をpH9.5とするには僅かにより
多量のNaOHを添加する必要があるということが注目
される。それ故、実施例286〜289においては、先
ず水酸化ナトリウムを添加し(pH9.5とする)、次い
で酢酸ナトリウムを添加するように添加順序を逆にした
点を除いて実施例282〜285を繰り返した。
【0214】 実施例 286 実施例261(NaAcなし) 287 0.25gNaAc(後添加) 288 0.50gNaAc(後添加) 289 0.75gNaAc(後添加)
【0215】試料を95℃において6日間にわたり熱老
化させた。熱老化の前後における結果を表Vにしめす。
【0216】
【表45】
【0217】実施例282〜289と同様にして実施し
た追加の実験において、アルカリ水酸化物又は中和塩の
何れを最初に添加するかによっては実験誤差の範囲内に
おいて有意の差異は生じないこと、及び更にその上、本
発明のUAFsは95℃において6日間にわたり加熱し
た場合に粘度又はWSETの何れにおいても有意に減少
しないということが確認された。
【0218】実施例290〜293を実施して、更にp
Hに関する熱安定性に対するナトリウム塩の効果を評価
した。前述のように実施例261の流体を標準として使
用した。それぞれの場合にNaOHでpHを8.5に調整
し、次いで指示量の酢酸ナトリウムを添加した。
【0219】 実施例 290 実施例8(NaAcなし) 291 0.25gNaAc(後添加) 292 0.50gNaAc(後添加) 293 0.75gNaAc(後添加)
【0220】試料を95℃において6日間にわたり熱老
化させた。熱老化の前後における結果を表VIに示す。
【0221】
【表46】
【0222】これらの結果から、少量のアルカリ金属イ
オンがpH8.5における流体の熱安定性を有意に改良す
ることが出来、実際には該流体をpH9.5における流体
(アルカリ金属イオンなし)のように安定にすることが
出来るということがわかる。
【0223】実施例294〜296を実施して、着色し
た場合の流体の熱安定性を評価し、かつ水による希釈の
効果を評価した。実施例261に従って製造したpH9.
5における流体の2000gのバッチをカータゾル イ
エロー(Cartasol yellow)3GFの0.2g及びブルー(B
lue)6825−2の0.05gで着色した。純流体/水の
容量比75/25及び50/50の希釈液を調製し、熱
安定性試験を95℃の加熱炉において30日間にわたり
実施した。純(非希釈)流体に対して熱安定性試験を、
70℃の加熱炉中で30日間にわたり実施した。結果を
表VII に示す。
【0224】
【表47】
【0225】表VII に関し、実施例294の純流体はタ
イプIVの航空機流体又はタイプII(防氷用)の流体の何
れかとして有用である。(タイプIIに対するSAE試験
は70℃において30日後の粘度低下が20%以下であ
ることを要求している)。75/25の希釈液はタイプ
II流体又はタイプIII 流体の何れかとして有用である。
(SAE試験は95℃における30日後において、タイ
プIIに対し30分、タイプIII に対し20分のWSET
値を要求している)。50/50の希釈液はなおも、タ
イプI(除氷剤)流体として有用である。(WSETに
対するSAEの要求はタイプI流体に対し少なくとも3
分である)。
【0226】実施例297〜303は、先の実施例にお
いて使用された界面活性剤の「成分S」よりも更に有効
な界面活性剤の使用を研究するものである。下記の対照
組成物(実施例303)を調製した。
【0227】 部 % エチレングリコール 684.58 68.46 水 296.4 29.64 SAG2001 0.51 0.05 増粘剤(実施例8) 12 1.2 サンドコリンLF 1 0.1 成分S 4 0.4 45%NaOH 1.5 0.15 合計 999.99 100
【0228】実施例297〜302に示されるように、
実施例303の配合表を調整することにより追加の処方
物を製造した。通常の試験を行い、結果を表VIIIに示
す。
【0229】
【表48】
【0230】実施例297〜302において、界面活性
剤Nは米国、コネチカット州、ダンバリー市、ユニオン
カーバイド社から商標トリトン(Triton)N−57の
もとに入手されるノニルフェノールの5〜6モルエトキ
シレートである。
【0231】本発明を若干の、先に示した実施例により
説明したけれど、本発明はそれらに限定されるものでは
なく、むしろ本発明はこれまで開示したような一般的分
野を包含するものである。本発明はその要旨及び範囲を
逸脱することなく種々の改良及び実施態様を行うことが
出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ、ホバート、カーダー アメリカ合衆国、ウエスト・バージニア州 25002、アンマ、ボックス368エイ、ルート 4 (72)発明者 ダニエル、クリストファー、ガースカ アメリカ合衆国、ウエスト・バージニア州 25177、セイント・アルバンス、シーニッ ク・ドライブ 229番 (72)発明者 リチャード、デュアン、ジェンキンズ シンガポール、259279、ナンバー04−04 サマービル・グランデュー、サラー・ドラ イブ 9番 (72)発明者 マーク、ジョセフ、マックギネス アメリカ合衆国、ウエスト・バージニア州 25303、サウス・チャールストン、エレ ン・ドライブ 1228番

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体を増粘させて、静止航空機に施した
    場合に該流体を航空機表面に密着させるけれど離陸中に
    ウインドシアーに起因する該流体の除去を可能にさせも
    するのに十分な量の高分子増粘剤及び/又は中和後のそ
    の塩で増粘させたグリコール及び/又はグリセリン水溶
    液を包含する航空機処理用除氷/防氷組成物において、
    前記増粘剤は該増粘剤の重量を基準にして、 (A)1種又はそれ以上のα、β−モノエチレン性不飽
    和カルボン酸約1〜99.9%; (B)1種又はそれ以上のモノエチレン性不飽和単量体
    0ないし約98.9%; (C)少なくとも1個の側鎖疎水物部分を有する1種又
    はそれ以上のモノエチレン性不飽和単量体約0.1〜99
    %;及び (D)1種又はそれ以上のポリエチレン性不飽和単量体
    0ないし約20%、を包含し、前記組成物は全組成物の
    重量を基準にして、 (1)1種又はそれ以上のグリコールもしくはグリセリ
    ン又はそれらの混合物少なくとも約40%, (2)前記増粘剤少なくとも約0.05%、 (3)少なくとも約7.1のpHを与えるのに十分な量の
    アルカリ金属水酸化物を包含する中和剤、 (4)該増粘剤と会合しており、該増粘剤の増粘効果を
    増加させるのに十分な量の界面活性剤、 (5)随意的に、腐食抑制剤の有効量、 (6)随意的に、1種又はそれ以上の染料、及び (7)残余分である水、を包含することを特徴とする前
    記組成物。
  2. 【請求項2】 アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウ
    ムである請求項1の組成物。
  3. 【請求項3】 pHが約8.5ないし約9.5である請求項
    2の組成物。
  4. 【請求項4】 界面活性剤がオクチル又はノニルフェノ
    ールエトキシレートである請求項3の組成物。
  5. 【請求項5】 組成物の重量を基準にして、少なくとも
    約0.0005%の弱補助塩基を更に包含する請求項1の
    組成物。
  6. 【請求項6】 補助塩基がアルカリ金属塩である請求項
    5の組成物。
  7. 【請求項7】 アルカリ金属塩がアセテート又はホスフ
    ェートである請求項6の組成物。
  8. 【請求項8】 疎水物部分が複合疎水物部分である請求
    項1の組成物。
  9. 【請求項9】 流体を増粘させて、静止航空機に施した
    た場合に該流体を航空機表面に密着させるけれど離陸中
    にウインドシアーに起因する該流体の除去を可能にさせ
    るのに十分な量の高分子増粘剤及び/又は中和後のその
    塩で増粘させたグリコール及び/又はグリセリン水溶液
    を包含する航空機処理用除氷/防氷組成物において、前
    記増粘剤は該増粘剤の重量を基準にして、 (A)1種又はそれ以上のα、β−モノエチレン性不飽
    和カルボン酸約1〜99.9%; (B)1種又はそれ以上のモノエチレン性不飽和単量体
    0ないし約98.9%; (C)少なくとも1個の側鎖疎水物部分を有する1種又
    はそれ以上のモノエチレン性不飽和単量体約0.1〜99
    %;及び (D)1種又はそれ以上のポリエチレン性不飽和単量体
    0ないし約20%、を包含し、前記組成物は全組成物の
    重量を基準にして、 (1)1種又はそれ以上のグリコールもしくはグリセリ
    ン又はそれらの混合物少なくとも約40%, (2)前記増粘剤少なくとも約0.05%、 (3)少なくとも約7.1のpHを与えるのに十分な量の
    アルカリ金属水酸化物を包含する中和剤、 (4)該増粘剤と会合しており、該増粘剤の増粘効果を
    増加させるのに十分な量の界面活性剤、 (5)随意的に、腐食抑制剤の有効量、 (6)随意的に、1種又はそれ以上の染料、及び (7)残余分である水、を混合することにより製造され
    るものであることを特徴とする前記組成物。
  10. 【請求項10】 アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリ
    ウムである請求項9の組成物。
  11. 【請求項11】 pHが約8.5ないし約9.5である請求
    項10の組成物。
  12. 【請求項12】 界面活性剤がオクチル又はノニルフェ
    ノールエトキシレートである請求項11の組成物。
  13. 【請求項13】 組成物の重量を基準にして、少なくと
    も約0.0005%の弱補助塩基を更に包含する請求項9
    の組成物。
  14. 【請求項14】 補助塩基がアルカリ金属塩である請求
    項13の組成物。
  15. 【請求項15】 アルカリ金属塩がアセテート又はホス
    フェートである請求項13の組成物。
  16. 【請求項16】 疎水物部分が複合疎水物部分である請
    求項9の組成物。
  17. 【請求項17】 水酸化物を添加する前に補助塩基を組
    成物に添加する請求項5の組成物。
  18. 【請求項18】 水酸化物を添加する前に補助塩基を組
    成物に添加する請求項13の組成物。
  19. 【請求項19】 更にアミンを包含する請求項1の組成
    物。
  20. 【請求項20】 アミンがモノエタノールアミンである
    請求項19の組成物。
  21. 【請求項21】 更にアミンを包含する請求項9の組成
    物。
  22. 【請求項22】 アミンがモノエタノールアミンである
    請求項21の組成物。
  23. 【請求項23】 (a)グリコール(及び/又はグリセ
    リン)/水溶媒の全所望量の約1ないし約20重量%に
    界面活性剤及び増粘剤を、かき混ぜながら添加すること
    により濃縮物を調製し; (b)前記(a)の濃縮物を該溶媒の残部に、かき混ぜ
    ながら添加し、次い十分にかき混ぜて均質スラリーを生
    成させ; (c)中和剤を前記(b)のスラリーにかき混ぜながら
    添加し、次いで十分にかき混ぜて均質溶液を生成させ
    る、ことを包含する請求項1の組成物の製造方法。
  24. 【請求項24】 請求項23の方法によって製造する組
    成物。
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