Теплоаккумулирующий материал

 

Описывается теплоаккумулирующий материал, состоящий из полимерного связующего и теплоаккумулирующего вещества. Он отличается тем, что в качестве полимерного связующего он содержит композицию на основе гидроксилсодержащего олигодиена СКДП-Н, полиизоцианата, глицерина и катализатора уретанообразования, а в качестве теплоаккумулирующего вещества - кристаллогидрат неорганической соли, обеспечивающий содержание кристаллизационной воды, не менее 17% в теплоаккумулирующем материале, при следующем соотношении компонентов, мас. ч. : гидроксилсодержащий олигодиен СКДП-Н 100, полиизоцианат 20-38, глицерин 1-5, катализатор уретанообразования 0,01-3,0, кристаллогидрат неорганической соли, обеспечивающий содержание кристаллизационной воды в материале не менее 17% 50-200. Технический результат - разработка состава теплоаккумулирующего материала, позволяющего получить покрытия, устойчивые к действию высокотемпературных нагрузок, возникающих при пожаре. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к эластичным материалам, назначение которых защита узлов и конструкций от высокотемпературных тепловых потоков и полей, может быть использовано в приборо- и машиностроении, строительстве.

Известен теплоаккумулирующий состав на основе (NH4)2CO3, в который входит Ba(OH)28H2O, содержащий кристаллизационную воду.

(А.с. 1214707, C 09 K 5/02, 1986 г.).

Однако температурный интервал работы этого состава лежит в диапазоне 29,0-147,5oC, что ограничивает область его применения при воздействии высоких температур до 150oC.

Известны теплоаккумулирующие составы на основе кристаллогидратов различной природы.

(Тепло- и холодоаккумулирующие материалы/ В.Н. Данилин, Л.В. Боровская, А.Г. Долесов и др. - Краснодар: КПИ, 1981, с. 36-53).

Однако температурный интервал их работы лежит в диапазоне 17-75oC, и они представляют собой высоконаполненные неэластичные композиции.

Наиболее близкими являются теплоаккумулирующие материалы разового действия, которые представляют собой композиции на основе полимерного связующего (эпоксидная смола или смесь на основе двух типов силиконового каучука) и теплоаккумулирующего вещества (-полиформальдегид или полиоксиметилен). Тепловой эффект фазового перехода полиоксиметилена - 170 кДж/кг, разложения - 1500 кДж/кг. Тепловой эффект разложения -полиформальдегида - 2700 кДж/кг.

(Тепло- и холодоаккумулирующие материалы/ В.Н. Данилин, Л.В. Боровская, А.Г. Долесов и др. - Краснодар: КПИ, 1981, с. 75-76).

Однако указанные материалы обладают следующим недостатком: в температурном интервале 105-360oC они разлагаются с образованием легко воспламеняемых продуктов, что ограничивает область их применения.

Задачей предлагаемого изобретения является: - возможность разрабатывать эластичные теплозащитные покрытия, а именно разработка состава теплоаккумулирующего материала, позволяющего получить покрытия, устойчивые к действию высокотемпературных нагрузок возникающих при пожаре.

При осуществлении изобретения получают следующий технический результат: повышается устойчивость теплоаккумулирующего материала к действию высокотемпературных тепловых полей в температурном интервале 100-600oC в условиях контакта с воздухом.

Указанный технический результат достигается тем, что теплоаккумулирующий материал, состоящий из полимерного связующего и теплоаккумулирующего вещества, содержит в качестве полимерного связующего композицию на основе гидроксилсодержащего олигодиена СКДП-Н, представляющего собой сополимер бутадиена с пипериленом, полиизоцианата, глицерина и катализатора уретанообразования, а в качестве теплоаккумулирующего вещества - кристаллогидрат неорганической соли, обеспечивающей содержание кристаллизационной воды, не менее 17% в теплоаккумулирующем материале, в качестве кристаллогидрата неорганической соли он содержит нонагидрат нитрата алюминия, гексагидрат хлорида никеля, гептагидрат сульфата магния или дигидрат фторида калия, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: гидроксилсодержащий олигодиен СКДП-Н, представляющего собой сополимер бутадиена с пипериленом, 100, полиизоцианат 20-38, глицерин 1-5, катализатор уретанообразования 0.01-3.0, кристаллогидрат не органической соли, обеспечивающий содержание кристаллизационной воды в материале не менее 17%, 50-200.

Сущность изобретения заключается в том, что при действии высокотемпературного теплового поля кристаллогидрат претерпевает ряд физико-химических превращений, сопровождающихся эндотермическими эффектами. Причем наибольший вклад вносят энтальпия потери кристаллизационной воды ( Hдегидр.), энтальпия нагрева связанной воды ( Hнагр. и энтальпия ее испарения ( Hисп.), при этом их можно выстроить в ряд: Hисп. > Hдегидр. > Hнагр. В ходе этих превращений кристаллизационная вода аккумулирует тепло и тем самым защищает полимерную матрицу от тепловой нагрузки.

Таким образом, использование кристаллогидратов неорганических солей позволяет получить эффективные теплоаккумулирующие материалы, устойчивые к высокотемпературному действию.

Приведенный заявителем анализ техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определяемые из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявляемое изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Для получения предлагаемого теплоаккумулирующего материала готовят составы с различным содержанием кристаллогидрата. Композицию изготавливают на основе гидроксилсодержащего олигодиена СКДП-Н (ТУ 38.303-01-29-90), полиизоцианата (ТУ 6-03-375-75), глицерина (ГОСТ 6259-75) и катализатора уретанообразования - третичного амина.

В качестве полимерного связующего используют композицию на основе гидроксилсодержащего олигодиена СКДП-Н, представляющего собой сополимер бутадиена с пипериленом (А. с. 1229214. Композиция для покрытий/ В.П. Медведев, А.М. Огрель, Е.З. Краснов): Гидроксилсодержащий олигодиен СКДП-Н, представляющий собой сополимер бутадиена с пипериленом - 100 Полиизоцианат - 24 Глицерин - 3 Третичный амин - 0,6 Приготовление предлагаемого теплоаккумулирующего материала осуществляют в лопастной мешалке, обеспечивающей тщательное перемешивание ингредиентов смеси. Смесь заливают в форму и выдерживают при комнатной температуре (17-25oC) в течение 3-х суток. Затем из формы с помощью ножа вынимают образцы, которые в дальнейшем подвергают испытанию. Размеры формы должны обеспечивать получение образцов соответствующих требованиям ГОСТ 21207-81. Так как в момент высокотемпературного теплового воздействия (до 600oC) в условиях контакта с воздухом теплоаккумулирующий материал начинает деструктировать и гореть, то удобной характеристикой для анализа эффективности работы теплоаккумулирующего материала однократного действия является линейная скорость горения (Vг). Линейная скорость горения и длина обуглившейся части образца (L) определяются в соответствии с ГОСТ 21207-81. Если образец самозатухал до достижения метки на образце, то время, в момент его затухания принималось за время самозатухания (tс).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами: Пример 1. В лопастную мешалку помещают 100 г гидроксилсодержащего олигодиена ЦКДП-Н, 24 г полиизоцианата, 3 г глицерина, 0.6 г третичного амина и 100 г нонагидрата нитрата алюминия. Смесь тщательно перемешивают в течение 30 мин. Затем заливают в форму и выдерживают при комнатной температуре (17-25oC) в течение 3 суток. Готовые образцы вынимают из формы с помощью ножа.

Состав и свойства теплоаккумулирующего материала по примеру 1 приведены в таблице (состав 1).

Пример 2. По указанной в примере 1 технологии готовят теплоаккумулирующие материалы, состав которых дан в таблице.

Как видно из данных таблицы, использование кристаллогидратов неорганических солей позволяет получить эффективные теплоаккумулирующие материалы. При этом с увеличением количества кристаллизационной воды в материале (составы 1-6, см. таблицу), возрастает устойчивость материала к высокотемпературному воздействию. Это обусловлено эндотермическим эффектом физико-химических процессов, протекающих в кристаллогидрате и связанных с водой, которая в нем содержится. В ходе таких превращений вода аккумулирует тепло и тем самым защищает полимерное связующее от тепловой нагрузки.

Выбранный состав полимерного связующего связан с необходимостью получения теплоаккумулирующего материала с необходимым комплексом свойств. Заявляемые дозировки ингредиентов, входящих в полимерное связующее, обусловлены технологическими факторами при получении теплоаккумулирующего материала.

Использование других типов кристаллогидратов неорганических солей (составы 7-13) не позволяет получить эффективные теплоаккумулирующие материалы. Как видно из данных таблицы, они в ходе воздействия высокотемпературного теплового потока воспламеняются и горят. Кроме того, для них наблюдается каплепадение, что является нежелательным с точки зрения сохранения формы и конструкции изделия.

Как видно из данных табл., для получения более эффективных теплоаккумулирующих материалов нужно использовать кристаллогидраты неорганических солей выбранных из группы нонагидрат нитрата алюминия, гексагидрат хлорида никеля, гептагидрат сульфата магния, дигидрат фторида калия.

Использование указанных кристаллогидратов позволяет устранить каплепадение, которое является нежелательным с точки зрения сохранения формы и конструкции изделия.

Увеличение дозировки кристаллогидрата до 200 мас.ч. (состав 5) позволяет получить материал с L = 0 мм и tс = 0 сек, при этом каплепадение отсутствует. Однако при увеличении дозировки кристаллогидрата более 200 мас.ч. ухудшаются технологические свойства композиции.

Снижение содержания кристаллогидрата до 50 мас.ч. (состав 6) приводит к снижению содержания кристаллизационной воды в композиции, это приводит к каплепадению, что в ряде случаев является допустимым и не влияет на достижение технического результата.

Из данных таблицы видно, что кристаллогидраты неорганических солей, обеспечивающие содержание кристаллизационной воды в материале в количестве не менее 17% (составы 1-6) позволяют получить эффективные теплоаккумулирующие материалы с суммарным эндотермическим эффектом 512-2138 кДж/кг, что позволяет достигнуть заявляемый технический результат.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- заявленное изобретение позволяет разрабатывать эластичные теплозащитные покрытия;
- для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.


Формула изобретения

1. Теплоаккумулирующий материал, состоящий из полимерного связующего и теплоаккумулирующего вещества, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего он содержит композицию, включающую гидроксилсодержащий олигодиен СКДП-Н, представляющий собой сополимер бутадиена с пипериленом, полиизоцианат, глицерин и катализатор уретанообразования, а в качестве теплоаккумулирующего вещества - кристаллогидрат неорганической соли, обеспечивающий содержание кристаллизационной воды не менее 17% в теплоаккумулирующем материале, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Гидроксилсодержащий олигодиен СКДП-Н, представляющий собой сополимер бутадиена с пипериленом - 100
Полиизоцианат - 20 - 38
Глицерин - 1 - 5
Катализатор уретанообразования - 0,01 - 3,0
Кристаллогидрат неорганической соли, обеспечивающий содержание кристаллизационной воды в материале не менее 17% - 50 - 200
2. Теплоаккумулирующий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве кристаллогидрата неорганической соли он содержит нонагидрат нитрата алюминия, гексагидрат хлорида никеля, гептагидрат сульфата магния или дигидрат фторида калия.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к материалам-покрытиям, предназначенным для защиты различных объектов от мощных тепловых воздействий (нежелательного перегрева, пламени, короткого замыкания, различных излучений и т.д.), в результате которых может иметь место пожар или выход из строя приборов, оборудования и т

Изобретение относится к составам для получения термоиндикаторного покрытия и может быть использовано для цветовой индикации температуры твердых тел, например для идентификации ценной бумаги или товара, снабженного этикеткой (ярлыком) с меткой из упомянутой краски
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах терморегулирования и теплоснабжения

Изобретение относится к композициям для получения формоустойчивых теплоаккумулирующих материалов, используемых в качестве покрытий, обеспечивающих многоразовую защиту от перегрева приборов и оборудования в различных областях техники

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

Изобретение относится к смеси солей для аккумулирования тепловой энергии в виде теплоты фазового превращения, к применению этих смесей солей в качестве средства аккумулирования скрытой теплоты для накопления и использования тепла отработавших газов двигателей безрельсовых сухопутных транспортных средств с моторным приводом (далее везде "транспортных средств"), а также к соответствующему тепловому аккумулятору для использования в вышеназванных транспортных средствах

Изобретение относится к полимерным материалам, конкретно к полимерным теплоаккумулирующим материалом, и может быть использовано для сохранения тепла и нагрева объектов, в частности для прогрева тканей при медицинских тепловых процедурах

Изобретение относится к теплоаккумулирующим материалам, которые применяются в термостабилизирующих устройствах, например, для системы обогрева тепловозов в период отстоя и для аккумулирования солнечной энергии

Изобретение относится к области теплотехники и может быть применено для аккумулирования тепла с использованием теплоты фазового перехода в высокотемпературных аккумуляторах энергетических установок с рабочей температурой до 1400oC

Изобретение относится к теплоаккумулирующим материалам, которые могут быть применены для термостатирования объекта в условиях извне, в частности, для транспортировки медицинских объектов: плазмы, донорской крови, биопрепаратов, вакцин, пищевых продуктов

Изобретение относится к составам полиуретановых композиций, предназначенных для изготовления крупногабаритных эластичных изделий
Изобретение относится к технологии получения композиций для изготовления изделий или слоя эластичного пенополиуретана (ППУ) в различных изделиях методом формования, путем смешивания готовых полиэфирных и полиизоцианатных компонентов, вспенивания и отверждения вспененной массы

Изобретение относится к изоцианат- и полиолсодержащей реакционноспособной смоле, а также к его применению в качестве связующего для зернистого материала, предназначенного для изготовления формованных изделий с открытыми порами

Изобретение относится к композициям на основе нефтяных битумов, предназначенных в качестве вяжущих в составах асфальтобетонных смесей, используемых для строительства автодорожных и аэродромных покрытий

Изобретение относится к композициям для получения жесткого пенополиуретана как методом заливки, так и методом напыления непосредственно на месте применения и используемого в качестве теплоизоляционного материала в различных областях народного хозяйства

Изобретение относится к получению полимерных полиолов с высоким содержанием сухого вещества, которые являются особенно пригодными для получения высокоэластичных пенополиуретанов или высокоэластичных пенополиуретанов с модифицированной горючестью и для их использования в производстве пенополиуретанов

Изобретение относится к жидким отвердителям предполимеров, используемых для получения литьевых изделий из полиуретановых эластомеров, полиуретановых покрытий и др

Изобретение относится к изготовлению композиционных полимерных материалов на базе фенолформальдегидных смол резольного типа и может быть использовано в промышленном строительстве в качестве конструкционного и теплоизоляционного материалов

Изобретение относится к эластичным материалам, назначение которых защита узлов и конструкций от высокотемпературных тепловых потоков и полей, может быть использовано в приборо- и машиностроении, строительстве

Наверх