RU2831648C1 - Composition of heat-accumulating coating - Google Patents
Composition of heat-accumulating coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2831648C1 RU2831648C1 RU2023133344A RU2023133344A RU2831648C1 RU 2831648 C1 RU2831648 C1 RU 2831648C1 RU 2023133344 A RU2023133344 A RU 2023133344A RU 2023133344 A RU2023133344 A RU 2023133344A RU 2831648 C1 RU2831648 C1 RU 2831648C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- accumulating
- coating
- core
- composition
- Prior art date
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009439 industrial construction Methods 0.000 abstract description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- RZJRJXONCZWCBN-UHFFFAOYSA-N octadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC RZJRJXONCZWCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 6
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N anhydrous diethylene glycol Natural products OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000001331 thermoregulatory effect Effects 0.000 description 5
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019830 sodium polyphosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920005682 EO-PO block copolymer Polymers 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 239000002519 antifouling agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- UBUHAZKODAUXCP-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[Fe+2] UBUHAZKODAUXCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920002587 poly(1,3-butadiene) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 230000028016 temperature homeostasis Effects 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к составу теплоаккумулирующего покрытия, которое может быть использовано в системах теплоизоляции и активного терморегулирования в жилищном и промышленном строительстве. Предлагаемое покрытие представляет собой композитный материал с теплоаккумулирующими и терморегулирующими свойствами, способный обратимо поглощать и выделять тепловую энергию за счет протекания процессов плавления и кристаллизации теплоаккумулирующего агента на основе инкапсулированного органического фазово-переходного компонента.The invention relates to the composition of a heat-accumulating coating that can be used in thermal insulation and active thermal regulation systems in housing and industrial construction. The proposed coating is a composite material with heat-accumulating and thermal regulation properties, capable of reversibly absorbing and releasing thermal energy due to the melting and crystallization processes of a heat-accumulating agent based on an encapsulated organic phase-transition component.
Известно антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер (патент RU 2251563, 2005). Покрытие получают из композиции, включающей полимерное связующее 5-95% об. и полые микросферы - 5-95% об. Композицию наносят по меньшей мере в виде одного слоя и проводят сушку. Полимерное связующее состоит из латексной композиции. Содержит 10-90% об. (со)полимера, выбранного из группы: гомополимер акрилата, стиролакрилатный сополимер, бутадиенстирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, поливинилхлорид, полиуретан, полимер или сополимер винилацетата или их смеси. Связующее содержит также 10-90% об. смеси воды и поверхностно-активного вещества. Полые микросферы выбраны из группы: стеклянные, керамические, полимерные, зольные или их смеси с размером 10-500 мкм и насыпной плотностью 50-650 кг/м3. Недостаток известного покрытия заключается в недостаточных теплоизолирующие свойствах и низкой удельной теплоемкости. Теплоизоляция при использовании данного покрытия достигается за счет снижения теплопроводности вследствие введения в состав композиции полых микросфер, обладающих низкой теплопроводностью. Кроме того, у данного покрытия отсутствуют также активные терморегулирующие свойства.An anticorrosive and heat-insulating coating based on hollow microspheres is known (patent RU 2251563, 2005). The coating is obtained from a composition comprising a polymer binder of 5-95% by volume and hollow microspheres - 5-95% by volume. The composition is applied in the form of at least one layer and dried. The polymer binder consists of a latex composition. It contains 10-90% by volume of a (co)polymer selected from the group: acrylate homopolymer, styrene acrylate copolymer, butadiene styrene copolymer, polystyrene, butadiene polymer, polyvinyl chloride, polyurethane, polymer or copolymer of vinyl acetate or mixtures thereof. The binder also contains 10-90% by volume of a mixture of water and a surfactant. Hollow microspheres are selected from the group: glass, ceramic, polymer, ash or their mixtures with a size of 10-500 μm and a bulk density of 50-650 kg/m3. The disadvantage of the known coating is insufficient heat-insulating properties and low specific heat capacity. Thermal insulation when using this coating is achieved by reducing thermal conductivity due to the introduction of hollow microspheres with low thermal conductivity into the composition. In addition, this coating also lacks active thermoregulatory properties.
Известна краска-покрытие тепловлагозащитная (патент RU 2310670, 2007), содержащая (% масс.): 20-30 связующего, 10-30 полых микросфер, остальное - органический растворитель. Связующее выбрано из группы, включающей кремнийорганическую смолу, акриловый (со)полимер, полиуретан. В качестве полых микросфер используют керамические или стеклянные полые микросферы с размером 20-150 микрон. В состав композиции дополнительно могут входить диоксид титана в количестве 2- 5% масс. и антипиреновая добавка в количестве 5-25% масс. Данное покрытие характеризуется довольно низкой теплопроводностью, составляющей 0,046 ВтУ(м⋅К) вследствие наличия в составе керамических или стеклянных полых микросфер, благодаря чему состав имеет теплоизолирующие и теплозащитные свойства. Недостатками известного материала являются недостаточные теплоаккумулирующие свойства из-за низкой удельной теплоемкости покрытия, что не позволяет его применять для активной терморегуляции при циклическом охлаждении и нагревании какого-либо объекта.A heat- and moisture-protective paint coating is known (patent RU 2310670, 2007), containing (% by weight): 20-30 binder, 10-30 hollow microspheres, the rest is an organic solvent. The binder is selected from the group including organosilicon resin, acrylic (co)polymer, polyurethane. Ceramic or glass hollow microspheres with a size of 20-150 microns are used as hollow microspheres. The composition may additionally include titanium dioxide in an amount of 2-5% by weight and a fire retardant additive in an amount of 5-25% by weight. This coating is characterized by a fairly low thermal conductivity of 0.046 WU (m⋅K) due to the presence of ceramic or glass hollow microspheres in the composition, due to which the composition has heat-insulating and heat-protective properties. The disadvantages of the known material are insufficient heat-accumulating properties due to the low specific heat capacity of the coating, which does not allow it to be used for active thermoregulation during cyclic cooling and heating of any object.
Более близким к предложенному теплоаккумулирующему покрытию является теплоизоляционная краска-покрытие (RU 2544854, 2015), содержащая в качестве пленкообразующего компонента водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загуститель - водную эмульсию сополимера «Акрэмос-401», диспергирующую добавку -полифосфат натрия, антифриз - диэтиленгликоль, коалесцирующую добавку - уайт-спирит, минеральный наполнитель и воду. Указанная краска дополнительно содержит стеклянные микросферы на основе натрийборсиликатного стекла, при этом в качестве минерального наполнителя краска содержит диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, (% масс.): водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101» 17,5-22,46; водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401» 4,28-5,46; диэтиленгликоль 10,27-13,10; полифосфат натрия 3,85-4,91, уайт-спирит 2,57-3,27; диатомит 6,06-13,63; белая сажа 3,06-5,12; микросферы на основе натрийборсиликатного стекла 6,06-7,50; вода - остальное. Недостатки указанного покрытия заключаются в недостаточно высокой удельной теплоемкости и теплоаккумулирующей способности. Кроме того, известное покрытие не обладает активными терморегулирующими свойствами.Closer to the proposed heat-accumulating coating is a heat-insulating paint coating (RU 2544854, 2015), containing as a film-forming component an aqueous emulsion of a copolymer of styrene and acrylic monomers "Akremos-101", a thickener - an aqueous emulsion of the copolymer "Akremos-401", a dispersing additive - sodium polyphosphate, antifreeze - diethylene glycol, a coalescing additive - white spirit, mineral filler and water. The specified paint additionally contains glass microspheres based on sodium borosilicate glass, wherein the paint contains diatomite and white carbon as a mineral filler in the following ratio of components (% by weight): aqueous emulsion of styrene and acrylic monomer copolymer "Akremos-101" 17.5-22.46; aqueous solution of acrylic copolymer "Akremos-401" 4.28-5.46; diethylene glycol 10.27-13.10; sodium polyphosphate 3.85-4.91, white spirit 2.57-3.27; diatomite 6.06-13.63; white carbon 3.06-5.12; microspheres based on sodium borosilicate glass 6.06-7.50; water - the rest. The disadvantages of the said coating are its insufficiently high specific heat capacity and heat-accumulating capacity. In addition, the known coating does not have active thermoregulatory properties.
Техническая проблема заключается в создании состава теплоаккумулирующего покрытия, обладающего активными терморегулирующими свойствами.The technical problem is to create a heat-accumulating coating composition with active thermoregulatory properties.
Указанная техническая проблема решается созданием состава теплоаккумулирующего покрытия, содержащего полимерное связующее, теплоаккумулирующий агент в виде частиц типа «ядро-оболочка» диаметром 1-100 мкм, с толщиной полиуретановой оболочки 0,1-0,5 мкм и ядром из органического фазово-переходного компонента, минеральный наполнитель, поверхностно-активное вещество, пигмент и воду при следующем соотношении компонентов, % масс.:The specified technical problem is solved by creating a composition of a heat-accumulating coating containing a polymer binder, a heat-accumulating agent in the form of core-shell particles with a diameter of 1-100 μm, with a polyurethane shell thickness of 0.1-0.5 μm and a core of an organic phase-transition component, a mineral filler, a surfactant, a pigment and water in the following ratio of components, % by weight:
полимерное связующее - 2,0-30,0;polymer binder - 2.0-30.0;
теплоаккумулирующий агент в виде частиц типа «ядро-оболочка» диаметром 1-100 мкм, с толщиной полиуретановой оболочки 0,1-0,5 мкм и ядром из органического фазово-переходного компонента - 10,0-35,0;heat-accumulating agent in the form of core-shell particles with a diameter of 1-100 μm, with a polyurethane shell thickness of 0.1-0.5 μm and a core made of an organic phase-transition component - 10.0-35.0;
минеральный наполнитель - 1,0-10,0;mineral filler - 1.0-10.0;
поверхностно-активное вещество - 1,0-3,0;surfactant - 1.0-3.0;
пигмент - 0-2,0;pigment - 0-2.0;
вода - остальное, до 100.water - the rest, up to 100.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении протекания процессов плавления или кристаллизации органического фазовопереходного компонента.The achieved technical result consists of ensuring the occurrence of melting or crystallization processes of the organic phase transition component.
Получение теплоаккумулирующего покрытия проводят следующим образом.The production of heat-accumulating coating is carried out as follows.
В качестве полимерного связующего в описываемом теплоаккумулирующем покрытии возможно использовать полиакриловую кислоту или ее производные, сополимер полиакриловой кислоты или ее производных и винилбензола, сополимер бутадиена и винилбензола, полистирол, полибутадиен, полиуретан, поливинилхлорид, поливинилацетат или их смеси. Указанное полимерное связующее имеет пленкообразующие свойства при формировании покрытия на поверхности твердого субстрата, а также повышает механическую прочность и эластичность покрытия.Polyacrylic acid or its derivatives, a copolymer of polyacrylic acid or its derivatives and vinylbenzene, a copolymer of butadiene and vinylbenzene, polystyrene, polybutadiene, polyurethane, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate or mixtures thereof can be used as a polymer binder in the described heat-accumulating coating. The said polymer binder has film-forming properties when forming a coating on the surface of a solid substrate, and also increases the mechanical strength and elasticity of the coating.
В качестве теплоаккумулирующего агента в составе композиции используют твердый порошкообразный материал в виде частиц типа «ядро-оболочка», в которых оболочка состоит из полиуретана, а ядро - из органического фазово-переходного компонента (ФПК). В качестве органического ФПК используют, например, н-октадекан, имеющий температуру плавления 28°С или другой углеводород с числом атомов углерода от 16 до 24. В качестве ФПК может быть использована также смесь указанных углеводородов. Выбор ФПК позволяет варьировать его температуру плавления с целью получения целевого материала с заданным температурным диапазоном функционирования. ФПК при нагревании выше точки плавления (охлаждении ниже температуры кристаллизации) претерпевает фазовый переход I рода - плавление (или кристаллизация), который сопровождается поглощением (или выделением) значительного количества тепловой энергии. Следовательно, ФПК играет роль активной основы, придающей целевому покрытию теплоаккумулирующие и активные терморегулирующие свойства. Предпочтительно использование теплоаккумулирующего агента в виде частиц типа «ядро-оболочка» диаметром 1-100 мкм с толщиной полиуретановой оболочки 0,1-0,5 мкм, полученных межфазной полимеризацией при взаимодействии полиизоцианата и полиола.A solid powder material in the form of core-shell particles is used as a heat-accumulating agent in the composition, in which the shell consists of polyurethane, and the core is made of an organic phase-transition component (PPC). For example, n-octadecane with a melting point of 28°C or another hydrocarbon with a number of carbon atoms from 16 to 24 is used as an organic PPC. A mixture of the specified hydrocarbons can also be used as an PPC. The choice of PPC allows varying its melting point in order to obtain a target material with a specified operating temperature range. When heated above the melting point (cooled below the crystallization temperature), the PPC undergoes a first-order phase transition - melting (or crystallization), which is accompanied by the absorption (or release) of a significant amount of thermal energy. Consequently, the PPC plays the role of an active base that imparts heat-accumulating and active thermoregulatory properties to the target coating. It is preferable to use a heat-accumulating agent in the form of core-shell particles with a diameter of 1-100 μm with a polyurethane shell thickness of 0.1-0.5 μm, obtained by interfacial polymerization during the interaction of a polyisocyanate and a polyol.
В качестве минерального наполнителя используют синтетические или природные наполнители на основе оксида кремния (например, диатомит или аэросил) или силикатов (например, тальк). Функция минерального наполнителя состоит в стабилизации целевого покрытия, повышении его плотности и механической прочности.Synthetic or natural fillers based on silicon oxide (e.g. diatomite or aerosil) or silicates (e.g. talc) are used as mineral fillers. The function of the mineral filler is to stabilize the target coating, increase its density and mechanical strength.
С целью стабилизации целевого теплоаккумулирующего покрытия в его состав вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ). В качестве ПАВ используют, например, оксиэтилированные алкилфенолы, оксиэтилированные жирные спирты или блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида.In order to stabilize the target heat-accumulating coating, surface-active substances (SAS) are introduced into its composition. For example, oxyethylated alkylphenols, oxyethylated fatty alcohols or block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide are used as SAS.
В Состав теплоаккумулирующего покрытия входит пигмент, который придает целевому покрытию необходимый цвет. В качестве пигмента возможно использовать, например, диоксид титана, литопон или гидроксид алюминия (белый цвет), моногидрат оксида железа (желтый цвет), оксид хрома (зеленый цвет).The heat-accumulating coating contains a pigment that gives the target coating the required color. For example, titanium dioxide, lithopone or aluminum hydroxide (white), iron oxide monohydrate (yellow), chromium oxide (green) can be used as a pigment.
Состав теплоаккумулирующего покрытия готовят следующим образом. В рассчитанное количество воды добавляют полимерное связующее и поверхностно-активное вещество и перемешивают в емкости с мешалкой до образования однородной дисперсии. Затем в полученную дисперсию дозируют теплоаккумулирующий агент, минеральный наполнитель и пигмент. Смесь перемешивают до однородного состояния.The composition of the heat-accumulating coating is prepared as follows. A polymer binder and surfactant are added to the calculated amount of water and mixed in a container with a stirrer until a homogeneous dispersion is formed. Then, a heat-accumulating agent, mineral filler and pigment are dosed into the resulting dispersion. The mixture is stirred until homogeneous.
Полученное теплоаккумулирующее покрытие (композицию) наносят на поверхность твердого субстрата с последующей сушкой покрытия. Указанное покрытие возможно наносить кистью, валиком, воздушным, гидравлическим или комбинированным распылением. Покрытие возможно наносить в один или несколько слоев. Толщина слоя покрытия составляет от 0,5 мкм до 500 мкм.The resulting heat-accumulating coating (composition) is applied to the surface of a solid substrate, followed by drying of the coating. The said coating can be applied with a brush, roller, air, hydraulic or combined spraying. The coating can be applied in one or more layers. The thickness of the coating layer is from 0.5 µm to 500 µm.
Заявляемый состав теплоаккумулирующего покрытия иллюстрируют следующими примерами, не ограничивающими его применение.The claimed composition of the heat-accumulating coating is illustrated by the following examples, which do not limit its application.
Состав теплоаккумулирующего покрытия содержит следующие компоненты: полимерное связующее, теплоаккумулирующий агент в виде частиц с полиуретановой оболочкой и ядром из органического фазовопереходного компонента, минеральный наполнитель, поверхностно-активное вещество, пигмент и вода, взятые в заявленных количествах.The composition of the heat-accumulating coating contains the following components: a polymer binder, a heat-accumulating agent in the form of particles with a polyurethane shell and a core of an organic phase-transition component, a mineral filler, a surfactant, a pigment and water, taken in the stated quantities.
Пример 1.Example 1.
Теплоаккумулирующее покрытие содержит в качестве полимерного связующего - сополимер бутилакрилата и метакриловой кислоты, теплоаккумулирующий агент в виде частиц с полиуретановой оболочкой и ядром из н-октадекана со средним диаметром 12,7 мкм и толщиной стенки 0,35 мкм, в качестве минерального наполнителя - гидратированный диоксид кремния (белая сажа), в качестве поверхностно-активного вещества - оксиэтилированный алкилфенол ОП-10, в качестве пигмента - диоксид титана (пигмент белого цвета).The heat-accumulating coating contains a copolymer of butyl acrylate and methacrylic acid as a polymer binder, a heat-accumulating agent in the form of particles with a polyurethane shell and a core of n-octadecane with an average diameter of 12.7 μm and a wall thickness of 0.35 μm, hydrated silicon dioxide (white carbon black) as a mineral filler, oxyethylated alkylphenol OP-10 as a surfactant, and titanium dioxide (white pigment) as a pigment.
По вышеописанной методике готовят состав со следующим содержанием компонентов (% масс.):Using the above-described method, a composition is prepared with the following component content (% by weight):
- полимерное связующее - 30,0;- polymer binder - 30.0;
- теплоаккумулирующий агент в виде частиц с полиуретановой оболочкой и ядром из органического фазово-переходного компонента - 35,0; -минеральный наполнитель - 10,0;- heat-accumulating agent in the form of particles with a polyurethane shell and a core made of an organic phase-transition component - 35.0; - mineral filler - 10.0;
- поверхностно-активное вещество - 3,0;- surfactant - 3.0;
- пигмент - 2,0;- pigment - 2.0;
- вода - остальное, до 100.- water - the rest, up to 100.
Полученный состав наносят слоем на стальную пластину и высушивают при 60°С в течение 25 минут. Толщина покрытия после высыхания составляет 530±50 нм. Полученный образец покрытия анализируют путем определения скорости охлаждения с помощью инфракрасной термографии (ИК-камера Guide D400, Guide Sensmart, Китай). Для этого нагретый до 60°С образец покрытия на стальной пластине помещают в воздушный термостат с предустановленной температурой среды 3°С.The resulting composition is applied as a layer on a steel plate and dried at 60°C for 25 minutes. The coating thickness after drying is 530±50 nm. The resulting coating sample is analyzed by determining the cooling rate using infrared thermography (IR camera Guide D400, Guide Sensmart, China). For this purpose, a coating sample on a steel plate heated to 60°C is placed in an air thermostat with a preset ambient temperature of 3°C.
Высушенный образец покрытия массой 5 мг исследуют также с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) с использованием калориметра DSC 214 Polyma (Netzsch, Германия) для определения температуры и энтальпии фазовых переходов плавления и кристаллизации. Температуру образца при этом циклически изменяют в диапазоне от минус 20°С до 70°С со скоростью 10°С/мин.A dried sample of the coating weighing 5 mg is also examined by differential scanning calorimetry (DSC) using a DSC 214 Polyma calorimeter (Netzsch, Germany) to determine the temperature and enthalpy of the phase transitions of melting and crystallization. The temperature of the sample is cyclically changed in the range from minus 20°C to 70°C at a rate of 10°C/min.
Пример 2.Example 2.
Теплоаккумулирующее покрытие содержит в качестве полимерного связующего сополимер бутадиена и метакриловой кислоты, теплоаккумулирующий агент - частицы с полиуретановой оболочкой и ядром из н-октадекана со средним диаметром 10 мкм и толщиной стенки 0,3 мкм, в качестве минерального наполнителя - аэросил, в качестве поверхностно-активного вещества - оксиэтилированный алкилфенол ОП-7. По вышеописанной методике готовят состав со следующим содержанием компонентов (% масс.):The heat-accumulating coating contains a copolymer of butadiene and methacrylic acid as a polymer binder, a heat-accumulating agent - particles with a polyurethane shell and a core of n-octadecane with an average diameter of 10 μm and a wall thickness of 0.3 μm, aerosil as a mineral filler, and oxyethylated alkylphenol OP-7 as a surfactant. According to the above-described method, a composition is prepared with the following component content (% by weight):
- полимерное связующее - 2,0;- polymer binder - 2.0;
- теплоаккумулирующий агент в виде частиц с полиуретановой оболочкой и ядром из органического фазово-переходного компонента - 10,0;- heat-accumulating agent in the form of particles with a polyurethane shell and a core made of an organic phase-transition component - 10.0;
- минеральный наполнитель - 1,0;- mineral filler - 1.0;
- поверхностно-активное вещество - 1,0;- surfactant - 1.0;
- пигмент - 0;- pigment - 0;
- вода - остальное, до 100.- water - the rest, up to 100.
Образец по примеру 2 анализируют с помощью инфракрасной термографии и ДСК аналогично примеру 1.The sample from Example 2 is analyzed using infrared thermography and DSC similarly to Example 1.
Пример 3.Example 3.
Теплоаккумулирующее покрытие содержит в качестве полимерного связующего сополимер бутилакрилата и стирола, теплоаккумулирующий агент в виде частиц с полиуретановой оболочкой и ядром из н-октадекана со средним диаметром 9 мкм и толщиной стенки 0,2 мкм, в качестве минерального наполнителя - тальк, в качестве поверхностно-активного вещества - блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида. По вышеописанной методике готовят состав со следующим содержанием компонентов, (% масс.):The heat-accumulating coating contains a butyl acrylate-styrene copolymer as a polymer binder, a heat-accumulating agent in the form of particles with a polyurethane shell and a core of n-octadecane with an average diameter of 9 μm and a wall thickness of 0.2 μm, talc as a mineral filler, and a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide as a surfactant. According to the above-described method, a composition is prepared with the following component content (% by weight):
- полимерное связующее - 16,0;- polymer binder - 16.0;
- теплоаккумулирующий агент в виде частиц с полиуретановой оболочкой и ядром из органического фазово-переходного компонента - 22,0;- heat-accumulating agent in the form of particles with a polyurethane shell and a core made of an organic phase-transition component - 22.0;
- минеральный наполнитель - 5,0;- mineral filler - 5.0;
- поверхностно-активное вещество - 2,0;- surfactant - 2.0;
- пигмент - 0;- pigment - 0;
- вода - остальное, до 100.- water - the rest, up to 100.
Образец по примеру 3 исследуют с помощью инфракрасной термографии и ДСК аналогично примеру 1.The sample from example 3 is examined using infrared thermography and DSC similarly to example 1.
Результаты исследования образцов по примерам 1-3 представлены в Таблице.The results of the study of samples for examples 1-3 are presented in the Table.
Как видно из данных, приведенных в таблице, образцы покрытий по примерам 1-3 имеют теплоаккумулирующие свойства в отличие от прототипа, для которого в исследованном диапазоне температур на термограмме не зарегистрированы термические эффекты, соответствующие фазовым переходам плавления и кристаллизации. Благодаря наличию в составе теплоаккумулирующего агента в виде частиц с полиуретановой оболочкой и ядром из органического фазово-переходного компонента образцы покрытий по примерам 1-3 охлаждаются с более низкой скоростью (необходимо большее время) по сравнению с известным составом. Полученные результаты подтверждают наличие теплоаккумулирующих и активных терморегулирующих свойств у образцов покрытий по примерам 1-3.As can be seen from the data given in the table, the coating samples according to examples 1-3 have heat-accumulating properties, unlike the prototype, for which no thermal effects corresponding to phase transitions of melting and crystallization were registered on the thermogram in the studied temperature range. Due to the presence of a heat-accumulating agent in the form of particles with a polyurethane shell and a core of an organic phase-transition component, the coating samples according to examples 1-3 cool at a lower rate (more time is required) compared to the known composition. The obtained results confirm the presence of heat-accumulating and active thermoregulatory properties in the coating samples according to examples 1-3.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2831648C1 true RU2831648C1 (en) | 2024-12-11 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU95108029A (en) * | 1995-05-17 | 1997-03-20 | В.Г. Калыгин | Aqueous dispersion composition |
| RU2154079C1 (en) * | 1999-01-12 | 2000-08-10 | Открытое акционерное общество Ярославский научно-исследовательский институт лакокрасочной промышленности | Aqueous dispersive paint coating |
| CN103031116A (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-10 | 高斌 | Heat storage material microcapsule, production thereof and application thereof |
| CN104059533A (en) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 株式会社Kcc | Water-soluble paint composition for vehicle and vehicle coating method employing same |
| EP3412746A4 (en) * | 2016-02-04 | 2019-09-25 | JSR Corporation | Heat storage particles, method for producing same, and heat storage material |
| US20220127509A1 (en) * | 2019-04-03 | 2022-04-28 | Alexium, Inc. | Compositions and methods for thermal management of textiles and foams |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU95108029A (en) * | 1995-05-17 | 1997-03-20 | В.Г. Калыгин | Aqueous dispersion composition |
| RU2154079C1 (en) * | 1999-01-12 | 2000-08-10 | Открытое акционерное общество Ярославский научно-исследовательский институт лакокрасочной промышленности | Aqueous dispersive paint coating |
| CN103031116A (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-10 | 高斌 | Heat storage material microcapsule, production thereof and application thereof |
| CN104059533A (en) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 株式会社Kcc | Water-soluble paint composition for vehicle and vehicle coating method employing same |
| EP3412746A4 (en) * | 2016-02-04 | 2019-09-25 | JSR Corporation | Heat storage particles, method for producing same, and heat storage material |
| US20220127509A1 (en) * | 2019-04-03 | 2022-04-28 | Alexium, Inc. | Compositions and methods for thermal management of textiles and foams |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2010270141B2 (en) | Microcapsules having polyvinyl monomers as cross-linking agents | |
| CN101679658B (en) | Composite material based on vinyl aromatic polymers having enhanced thermal insulation properties and process for the preparation thereof | |
| CN100447208C (en) | Energy-saving building coating and preparation method | |
| JP4465106B2 (en) | Use of microcapsules as latent heat storage materials | |
| Wang et al. | In-situ reactive blending to prepare polystyrene–clay and polypropylene–clay nanocomposites | |
| EP2675558A1 (en) | Microcapsules having a paraffin composition as a capsule core | |
| US20110121246A1 (en) | Heat storage compositions and their manufacture | |
| DE102005039976A1 (en) | Production of foam plates combining uniform density distribution with good mechanical properties involves pressing coated prefoamed particles in a mold in the absence of water vapor | |
| AU2008300762A1 (en) | Coating composition for foam particles, and method for the production of molded foam bodies | |
| US20120196116A1 (en) | Gypsum wall board containing micro-encapsulated latent heat accumulator materials | |
| US9181466B2 (en) | Microcapsules with a paraffin composition as capsule core | |
| CN101437854A (en) | Micro-capsulation method of phase-change material and obtained microcapsule and uses thereof | |
| CN101255302A (en) | Facing type styrene-propyl bromide carbon latex fireproof coating and preparation method thereof | |
| WO2014127951A1 (en) | Particulate microcapsule composition | |
| KR20120102729A (en) | Coating composition for foam particles | |
| US9410022B2 (en) | Sheetlike structure or shaped article comprising latent heat storage media | |
| RU2831648C1 (en) | Composition of heat-accumulating coating | |
| CN101139472B (en) | Phase-change energy-storage composite coating material and method for making same | |
| KR100481282B1 (en) | Paint Composition Using a Phase Change Material | |
| JP4810189B2 (en) | Thermal insulation | |
| NO311301B1 (en) | Use of copolymers of styrene and maleic anhydride as dispersants and / or as treating agents for mineral batches, as well as thermoplastic compositions containing the copolymers | |
| CN109863195A (en) | The vinylaromatic polymer of improved expansion | |
| CN109804004A (en) | The vinylaromatic polymer of improved expansion | |
| JP4790305B2 (en) | Microcapsule and manufacturing method thereof | |
| CN109804005A (en) | The vinylaromatic polymer of improved expansion |