用于协助清洗的方法和剥离涂料组合物技术

本发明专利技术提供了一种促进从基材上去除含沥青泥浆的方法，所述方法包括用包含纳米粒子和水的组合物涂覆所述基材，由此使得附着到涂覆的基材上的所述含沥青泥浆从所述基材上去除会比从未涂覆的基材上去除更容易。在一个实施方案中，所述组合物有助于水性萜烯型洗涤剂更高效地清洗油砂作业用卡车的涂漆钢底盘上的含沥青泥浆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本公开涉及清洗，更具体地涉及用于促进从表面上去除污染物的方法和组合物。油砂是一类非常规的石油沉积物，其中包含的油主要呈固相。在油砂中，油包含在焦油或沥青中，并继而包含在油砂或泥土中。沥青是油砂中的油。沥青是天然存在的粘稠的烃类混合物，具有一致的摩尔质量并且美国石油学会(API)重力指标为8-14。沥青分子包含数千个碳原子。这使得沥青成为自然界中发现的最复杂分子之一。平均而言，沥青由约83.2％的碳、10.4％的氢、0.94％的氧、0.36％的氮和4.8％的硫构成。油砂是亲水性的(即，水湿性的)。每一粒砂都覆盖有水膜，其被重油(即，沥青)包围。在地表采矿应用中，使用具有例如400吨载重量的大型自卸卡车(称作“铲泥车”)将沥青/泥土混合物从产地运出。在运输油砂的过程中，卡车底盘上累积了大量不需要的物质。这些物质有时被称为“泥浆”，可能包括诸如沥青、粘土和/或石灰石等岩屑。泥浆堆积在卡车下方的热点、前轮背面、橡胶软管上以及其他部件上最为严重。泥浆的累积导致：a)卡车重量增加，造成可用载货量下降；以及b)维护过程中难以触及底盘的部件。燃油和燃气卡车需要在现场定期清洗。对铲泥车而言，卡车几乎需要每月清洗一次。含沥青的泥浆一旦附着到基材，非常难以去除，对于钢基材尤其如此，部分原因在于沥青具有疏水性，部分原因在于沥青的粘性使得泥浆与基材之间发生较强的粘合。因此，清洗卡车费力费时，每辆卡车需要数小时的清洗时间。清洗卡车的时间增加了总维护时间，从而延长了卡车的停工时间。
技术实现思路
根据以上所述，需要缩短油砂作业中所用的车辆诸如卡车及其他重型设备的清洗时间。此前曾尝试利用超疏水涂层解决沥青堆积的问题。然而，与超疏水技术相关的主要缺点之一在于其耐久性不足。已知超亲水涂层也存在耐久性不足的问题。然而，发现本文所述的剥离涂料组合物具有极好的耐久性。发现根据本专利技术所述甚至不含粘结剂的水性剥离涂料组合物能够承受一次以上的清洗循环，并且在需要重新施涂剥离涂料之前通常能够承受多达三次或更多次的清洗循环。根据本专利技术所述的水性涂层据信相当薄(即，约小于1微米厚)。由于这些水性组合物相当薄，并且由于它们不含用于增强其耐久性的粘结剂，因此可以预期它们在清洗过程中能够快速溶解并冲掉，或者在苛刻的操作条件下(例如，泥浆或油砂单独的磨蚀作用或与喷洗相结合的磨蚀作用)能够从基材上去除。本专利技术所述的剥离涂料组合物特别是不含粘结剂的那些组合物具有出乎意料的更长耐久性。由于本专利技术所述的亲水涂层具有优于先前涂层的耐久性，因此它们比先前已知的涂层能够更好地提供持续的清洗协助作用。在一个方面，本专利技术提供了一种促进从基材上去除含沥青泥浆的方法。该方法包括用包含纳米粒子和水的组合物涂覆基材或以其他方式处理基材。以这种方式进行涂覆时，附着到涂覆的基材上的含沥青泥浆从基材上去除会比从未涂覆或未经处理的基材上更容易。在更具体的方面，纳米粒子可以为下列中的至少一种：二氧化硅纳米粒子、氧化铝纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、氧化铝涂覆的二氧化硅纳米粒子以及它们的混合物。在另一方面，纳米粒子可以包括煅制二氧化硅和胶态二氧化硅中的至少一种。在一个具体实施方案中，纳米粒子可以为球形二氧化硅纳米粒子。在一个实施方案中，可以浓缩形式提供剥离涂料组合物，在另一个实施方案中，可以稀释形式提供剥离涂料组合物。以浓缩形式提供时，剥离涂料组合物可包含至少约10重量％、至少约15重量％或至少约20重量％的纳米粒子，但至多约45重量％、至多约50重量％或至多约55重量％的纳米粒子。以稀释形式提供时，组合物可包含至少约0.001重量％、0.01重量％或0.02重量％的纳米粒子至不大于约10重量％、15重量％或20重量％的纳米粒子。在一个具体实施方案中，剥离涂料组合物包含约2重量％至约15重量％的球形二氧化硅纳米粒子。在一个更具体的实施方案中，球形二氧化硅纳米粒子可具有小于约60纳米、小于约150纳米或小于约300纳米的平均直径。在另一方面，球形二氧化硅纳米粒子可包括具有不同平均粒径的纳米粒子的混合物。在另一方面，纳米粒子的混合物可包含大于约50％的具有介于约50纳米和约70纳米之间的平均粒径的球形二氧化硅纳米粒子以及小于约50％的具有小于约10纳米的平均粒径的球形二氧化硅纳米粒子。在另一方面，组合物还包含表面活性剂。合适的表面活性剂可包括阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或它们的组合。在另一方面，剥离涂料组合物具有约2至约10的pH。在一个更具体的方面，组合物具有约3至约9的pH。在另一方面，组合物可包含足以将pH调节至约3至约9的范围的足量酸。在一个具体实施方案中，酸包括磷酸。在其他方面，该方法还包括利用水或水性洗涤剂的喷淋从基材上去除含沥青的泥浆。在一个更具体的方面，水性洗涤剂可包含萜烯烃、二醇和非离子表面活性剂。在一个实施方案中，可喷淋水洗涤剂以接触涂覆的基材和/或附着到涂覆的基材上的含沥青泥浆。在一个更具体的实施方案中，可使用加压水在涂覆的基材和/或涂覆的基材上附着的含沥青泥浆与水性洗涤剂接触之后清洗基材上的含沥青泥浆。在一个更具体的实施方案中，在水性洗涤剂与其上附着含沥青泥浆的基材接触过程中或接触之后，水性洗涤剂可与一批组合物混合。在具体的方面，水性洗涤剂可包含在水中的≤10重量％的萜烯烃、≤15重量％的二醇和≤10重量％的非离子表面活性剂的共混物。在一个方面，基材可包括金属、玻璃、橡胶或塑性表面。该表面还可包括涂层。涂层可包括例如环氧树脂、瓷釉、氨基甲酸酯或漆。在一个方面，基材可以为用于回收含沥青材料的车辆的组成部分。在其他方面，基材可以为任何暴露于沥青类材料诸如焦油或沥青的表面。在一个具体的方面，含沥青的泥浆可包含至少约0.1重量％、至少约1％或至少约2重量％的沥青至不大于约15重量％、不大于12％或不大于约10重量％的沥青。在另一方面，当基材涂覆有剥离涂料组合物时，基材可以呈湿态。在另一方面，本专利技术提供了一种用于暴露于含沥青材料的设备上的剥离涂料组合物，其中组合物可包含二氧化硅纳米粒子、表面活性剂和水，并且表面活性剂可为阴离子表面活性剂，酸可为磷酸，并且组合物可具有2-9的pH。在另一方面，本专利技术涉及用于回收含沥青材料的施工车辆，其中车辆具有经包含二氧化硅纳米粒子的剥离涂料组合物处理的暴露表面。本文所述的组合物和方法不应限制于任何特定类型的车辆。然而，本文所述的组合物和方法特别适合促进从例如施工设备和车辆的底盘上去除含沥青的泥浆，施工设备和车辆诸如卡车、铲泥车以及用于油砂作业的其他设备。另外的特征将有所描述，或者在下面详细说明的过程中将变得显而易见。应当理解，本文所述的每个特征可与其他所述特征的任何一者或多者以任意组合方式使用，并且每个特征不必依赖于另一个特征的存在，除非是对于本领域技术人员而言明显的情况。附图说明为了更清楚地理解，现在将以举例方式结合附图详细描述优选的实施方案，其中：图1A示出涂有黄色醇酸树脂漆并覆盖以16g含2重量％沥青的泥浆的钢板；图1B示出涂有黄色醇酸树脂漆、涂覆以球形二氧化硅纳米粒子组合物并覆盖以12g含2重量％沥青的泥浆的钢板；图2A示出在80℃的烘箱中干燥30分钟后的图1A的钢板；图2B示出在80℃的烘箱中干燥30分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进从基材上去除含沥青泥浆的方法，所述方法包括用包含纳米粒子和水的组合物涂覆所述基材，其中附着到涂覆的基材上的所述含沥青泥浆从所述基材上去除会比从未涂覆的基材上去除更容易。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.07 US 61/990,073;2015.03.24 US 62/137,5031.一种促进从基材上去除含沥青泥浆的方法，所述方法包括用包含纳米粒子和水的组合物涂覆所述基材，其中附着到涂覆的基材上的所述含沥青泥浆从所述基材上去除会比从未涂覆的基材上去除更容易。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包括下列中的至少一种：二氧化硅纳米粒子、氧化铝纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、氧化铝涂覆的二氧化硅纳米粒子、煅制二氧化硅纳米粒子以及它们的混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子包括煅制二氧化硅和胶态二氧化硅中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米粒子为球形二氧化硅纳米粒子。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述组合物包含2重量％-15重量％的球形二氧化硅纳米粒子。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述二氧化硅纳米粒子具有小于约300纳米的平均直径。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述球形二氧化硅纳米粒子包括具有不同平均粒径的纳米粒子的混合物。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述纳米粒子的混合物包含大于约50％的具有介于约50纳米和约70纳米之间的平均粒径的球形二氧化硅纳米粒子以及小于约50％的具有小于约10纳米的平均粒径的球形二氧化硅纳米粒子。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述组合物还包含表面活性剂。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或它们的组合。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·T·J·范博梅尔，景乃勇，莫希特·马利克，托尼·R·卡罗泽拉，贝瑟尼·A·图罗韦切，布雷德利·M·贝尔文，S·M·易卜拉欣·阿尔拉菲亚，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US