КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1998 года по МПК C09K5/06 

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.

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.

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