Композиция для теплоаккумулирующего материала

 

Использование: для защиты от многократного нагрева приборов и оборудования в различных областях техники. Сущность изобретения: композиция для теплоаккумулирующего материала на основе сополимера и фазопереходного вещества - смеси твердых углеводородов парафинового ряда, содержит сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена, а в качестве смеси углеводородов парафинового ряда - церезин, дополнительно содержит стеариновую кислоту, оксид цинка, тетраметилтиурамдисульфид, серу, меркаптобензтиазол и диэтиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена 100, оксид цинка 4-6, стеариновая кислота 0,5-1,5, тетраметилтиурамдисульфид 1-2, сера 1,5-2,5, меркаптобензтиазол 0,5-1,5, диэтиленгликоль 5-15, церезин 250-350. 1 табл.

Изобретение относится к составам для получения теплоаккумулирующих материалов и может быть использовано для защиты от многократного нагрева приборов и оборудования в различных областях техники.

К таким материалам предъявляют следующие требования: формоустойчивость при перегреве выше рабочей температуры материала, достаточно высокая прочность, относительное удлинение и теплота плавления.

Известен материал, используемый в качестве теплоаккумулирующего, содержащий, мас. %: полиэтилен 15-33, стеариновая кислота до 100 (1). Однако материал имеет существенные недостатки - очень низкую прочность и малую формоустойчивость, он не выдерживает перегрева выше температуры плавления наполнителя.

Наиболее близким из известных теплоаккумулирующих материалов по назначению является композиция для получения теплоаккумулирующего материала, состоящая из полиолефиновой матрицы с введенным в нее фазопереходным веществом в количестве от 0 до 50% типа кристаллического алкилзамещенного углеводорода (2). Однако данный материал имеет существенные недостатки - низкий суммарный эндотермический тепловой эффект и недостаточную формоустойчивость (при 185^oC).

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание теплоаккумулирующего материала, обладающего высоким суммарным эндотермическим тепловым эффектом и формоустойчивостью при температурах от 120 до 250^oC.

Задача была решена следующим образом. Предлагается композиция для теплоаккумулирующего материала на основе сополимера этилена, пропилена и дициклопентадиена, фазопереходного вещества - высокоплавкого церезина, и дополнительно композиция содержит стеариновую кислоту, оксид цинка, тетраметилтиурамдисульфид, серу, меркаптобензтиазол и диэтиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена - 100 Оксид цинка - 4,0-6,0 Кислота стеариновая - 0,5-1,5 Тетраметилтиурамдисульфид - 1,0-2,0 Сера - 1,5-2,5 Меркаптобензтиазол - 0,5-1,5 Диэтиленгликоль - 5-15 Церезин - 250-350 В качестве фазопереходного вещества использовался церезин синтетический высокоплавкий (ГОСТ 7658-74), представляющий собой смесь твердых углеводородов метанового ряда, преимущественно нормального строения.

Церезин имеет следующие характеристики:
внешний вид: однородная масса светло-желтого цвета
температура каплепадения, ^oC: не ниже 100
массовая доля механических примесей, %: не более 0,05
В составе используется сополимер этилена (40-60 мас.ч.), пропилена (60-40 мас.ч.) и дициклопентадиена (0,01-0,02 моль/л циклического диена или 0,06 моль/л алифатического диена) ТУ 38-108252-72; кислота стеариновая техническая ГОСТ 9419-72; тетраметилтиурамдисульфид ГОСТ 740-67; оксид цинка плотностью 5,5-5,6 г/см³, удельная поверхность 16 м²/г, ГОСТ 2 02- 76; сера техническая плотность 2,07 г/см³ ГОСТ 127 -76; диэтиленгликоль ТУ 6-09-61-31-68. Молекулярная масса сополимера составляет 80000-250000, плотность 0,86-0,87 г/см³.

Неожиданным эффектом заявляемого изобретения является то, что материал сохраняет форму при нагреве до температуры 250^oC, несмотря на то, что рабочая температура материала и температура фазового перехода наполнителя составляет 80^oC.

Технология изготовления предлагаемого материала заключается в последовательном введении компонентов в сополимер на вальцах по стандартной технологии. После смешения на вальцах материал прессуют при температуре 143±5^oC в течение 40-60 минут при удельном давлении 10 кгс/см².

Пример 1. Сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена в количестве 100 г и стеариновую кислоту в количестве 0,9 г перемешивают на вальцах в течение 5 минут. Замет в смесь последовательно добавляют оксид цинка (4,8 г), тетраметилдиурамдисульфид (1,3 г), серу (2,2 г), меркаптобензтиазол (0,9 г) и перемешивают 23 минуты. После этого в смесь в течение 15 минут вводят церезин одновременно с диэтиленгликолем (8 г). Покрытие изготавливают из полуфабриката прессованием при температуре 143±5^oC в течение 40-60 минут при удельном давлении 10 кгс/см².

Состав и свойства заявляемого материала и прототипа по примерам 1-4 приведены в таблице.

Из представленной таблицы видно, что предлагаемый материал обладает большей прочностью, теплостойкостью, суммарным тепловым эндотермическим эффектом и меньшей потерей массы, чем материал - прототип. Кроме того, заявляемый материал сохраняет форму при значительном перегреве выше рабочей температуры (порядка 190-250^oC), в то время, как материал - прототип выдерживает перегрев только до температуры 185^oC.

Испытания материала на прочность проводились на разрывной машине РМИ-60 при скорости нагружения 500 мм/мин. Формоустойчивость материала оценивалась по сохранению образцами формы при нагреве их в подвешенном состоянии. Потеря массы определялась после прогрева вулканизованных образцов при температуре 110^oC в течение 60 минут. Теплостойкость материала - рабочая температура материала.

Предложенный состав удовлетворяет всем требованиям для применения его в качестве теплоаккумулирующего материала для защиты от многократного нагрева приборов и оборудования в различных областях техники. Он обеспечивает тепловую защиту при температуре 80^oC, обладает более высокой по сравнению с прототипом формоустойчивостью (250^oC), что позволяет использовать его при температурах, значительно превышающих температуру фазового перехода, позволяет защищать приборы и оборудование от значительных тепловых потоков за счет высокого суммарного эндотермического теплового эффекта.

Формула изобретения

Композиция для теплоаккумулирующего материала, включающая сополимер на основе этилена, пропилена, фазопереходное вещество смесь твердых углеводородов парафинового ряда, оксид металла, отличающаяся тем, что она содержит сополимер этилена, пропилена и дициклоцентадиена, в качестве смеси твердых углеводородов она содержит высокоплавкий церезин, в качестве оксида металла оксид цинка и дополнительно стеариновую кислоту, тетраметилтиурамдисульфид, серу, меркаптобензтиазол и диэтиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена 100
Стеариновая кислота 0,5 1,5
Оксид цинка 4 6
Тетраметилтиурамдисульфид 1 2
Сера 1,5 2,5
Меркаптобензтиазол 0,5 1,5
Диэтиленгликоль 5 15
Церезин 250 350

РИСУНКИ

Рисунок 1