Термостойкая полимерная теплоотражающая композиция с низкой излучательной способностью

Термостойкая полимерная теплоотражающая композиция с низкой излучательной способностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к термостойким композициям с высокой отражательной и низкой излучательной способностью для покрытий, которые могут наносится на жесткие элементы конструкций, подвергающихся воздействию открытого пламени - такие как противопожарные перегородки, противопожарное оборудование, противопожарные роботы и др.

Теплоотражающие покрытия предназначены для применения в различных отраслях промышленности и служат как покрытия для поверхностей любой формы, требующих тепловой защиты. В настоящее время актуальным является создание теплоотражающего покрытия для защиты от воздействия открытого пламени, например, в случае пожара в багажном отсеке самолета. При пожаре сначала в зоне отсека начинает повышаться температура, и, соответственно, температура перегородки между отсеками и обшивкой самолета. Чем выше будет термостойкость покрытия, нанесенного на перегородку, тем дольше оно сохранит свои теплоотражающие свойства. Но при повышении температуры перегородки она будет повышаться и на ее противоположной стороне. В этом случае тепловой отток от перегородки, отделяющей отсек с пожаром, или от обшивки зависит от коэффициента излучения (степени черноты) поверхности перегородки. Если тепловой поток от нагретой поверхности будет составлять от 5 вт/см² при коэффициенте ее излучения 0,8, то при коэффициенте излучения 0,2 - в четыре раза меньше. Такую защиту от воздействия открытого пламени может обеспечить покрытие с коэффициентом отражения не менее 0,8, коэффициентом излучения не более 0,2 и термостойкостью не менее 500°С.

Из уровня техники известна полимерная композиция для покрытия, включающая в мас. ч.:

кремнийорганический каучук	100
аэросил	3,0-5,0
гидрат окиси алюминия	3,0-10,0
отвердитель	2,0-5,0

В качестве отвердителя используют метилтриацетоксисилан и/или этилтриацетоксисилан с добавкой олова. Композицию наносят на ткань из особо прочных волокон для изготовления огнестойкого материала. Температура сушки покрытия 170-220°С (RU 2210648, опубл. 20.08.2003, D06N 3/12).

Недостатком данной композиции является высокотемпературная сушка покрытия, что неприемлемо для крупногабаритных конструкций.

Известно огнестойкое теплозащитное покрытие, включающее акриловую дисперсию, наполнитель - замкнутые негорючие стеклянные полые микросферы размером от 20 до 200 мкм, представляющие собой легкосыпучий порошок с насыпной плотностью 0,18-0,30 г/см³, каолин, борат цинка, неорганическое связующее, представляющее собой композицию жидкого натриевого стекла и наноразмерного гидроксида кремния, модифицированного алюминатом натрия, вспомогательные компоненты - диоксид титана, перлит, функциональные добавки - гидроксид алюминия, декабромдифенилоксид, пластификатор С-3, отвердитель - кремнефторид натрия, а также воду (RU 2523818, опуб. 27.07.2014, C09D 5/18).

Недостатком данной композиции является низкая термостойкость покрытия (до 250°С).

Известна полимерная теплоотражающая композиция для покрытия, наносимая на внешнюю сторону гибкой ткани авиационного спасательного трапа, включающая, мас. ч.: уретановый каучук - 50, полиизоцианат - 4,5, пламезамедлитель - 50, алюминиевый наполнитель - 37,5 и растворитель - 185. В качестве наполнителя используют алюминиевую пудру. В качестве растворителя - Thinner С 25/90 S (US 5542629, опубл. 06.08.1996, B64D 25/14).

Недостатками композиции является то, что теплоотражающее покрытие обладает низкой стойкостью к воздействию теплового излучения: при мощности теплового потока не более 2,0 Btu/ft²/sec (17 кВт/м²) по истечении 15 минут цвет теплоотражающего покрытия изменяется до коричневого, что свидетельствует о существенном изменении отражательных характеристик, а также большой привес от теплоотражающего покрытия, который составляет 110 г/м².

Наиболее близким аналогом заявленной композиции, является полимерная теплоотражающая композиция для покрытия, включающая уретановый каучук, отвердитель, алюминиевую пасту и растворитель. В качестве отвердителя композиция содержит смесь дифенилметандиизоцианата и полиизоцианата, в качестве растворителя - этилацетат при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

уретановый каучук	12-25
отвердитель	2,5
алюминиевая паста	8,4-20,1
этилацетат	155-375

(RU 2467042, опубл. 20.11.2012, C09D 5/33).

Недостатком данной композиции является низкая термостойкость покрытия (до 200°С).

Технической задачей заявленного изобретения является создание термостойкой полимерной теплоотражающей композиции с низким коэффициентом излучения для покрытия холодного отверждения, обладающего высокой стойкостью к воздействию теплового излучения как в исходном состоянии, так и после воздействия повышенных (до 500°С) температур.

Технический результат заявленного изобретения заключается в создании термостойкой полимерной теплоотражающей композиции, отверждающейся при комнатной температуре и имеющей коэффициент отражения не менее 0,8 и коэффициент излучения не более 0,2 до и после воздействия температуры 500°С.

Для достижения заявленного технического результата заявлена термостойкая полимерная теплоотражающая композиция, включающая полимерный пленкообразователь, отвердитель, алюминиевую пасту и растворитель. В качестве полимерного пленкообразователя композиция содержит кремнийорганический блоксополимер в растворе толуола, в качестве отвердителя - кремнийорганический амин, в качестве растворителя - смесь ксилол/бутанол, при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

кремнийорганический блоксополимер	30-40
кремнийорганический амин	2,1-20
алюминиевая паста	30-40
ксилол/бутанол	100-300
толуол	60-70

Предпочтительное соотношение в смеси растворителя ксилол/бутанол составляет 85/15 в мас. ч.

В композиции в качестве алюминиевого наполнителя может использоваться алюминиевая паста с коэффициентом отражения не менее 0,8 и коэффициентом излучения - не более 0,2, высокие отражательные и низкие излучательные характеристики которой обеспечивают высокую стойкость покрытия к воздействию теплового излучения.

В качестве полимерного пленкообразователя могут применяться кремнийорганические блоксополимеры, содержащие линейные фрагменты полиметилфенилсилоксана или полидиметилдифенилсилоксана К-23-Э(ЗН) (ТУ 6-00-5808009-162-90) или ГК-10 (ТУ 2229-321-53494031-2004), использование которых в составе композиции обеспечивает высокую термостойкость и адгезию к различным подложкам. Кремнийорганические сополимеры применяются в растворе толуола.

В качестве отвердителя блоксополимеров используется кремнийорганический аминный отвердитель А-39 марок «А» или «В» (ТУ 6-10-11-ВИАМ-97-88), использование которого в составе композиции повышает адгезию покрытия к различным подложкам. Кроме того, в отличие от обычных органических аминных отвердителей не снижает термостойкости покрытия.

В качестве органического растворителя использована смесь растворителей ксилол (ГОСТ 9949-76 или ГОСТ 9410-78)/бутанол (ГОСТ 6006-78), обеспечивающая равномерное распределение и хорошую всплываемость алюминиевой пасты (ТУ 1791-003-18360868-09 или ТУ 1791-002-18360868-00) в кремнийорганических блоксополимерах.

Примеры осуществления

Пример 1

Полимерную теплоотражающую композицию с низкой излучательной способностью готовят за 0,5-1,0 ч перед нанесением покрытия. Алюминиевую пасту с коэффициентом отражения не менее 0,8 и коэффициентом излучения не более 0,2 и ППB (площадь покрытия воды), равной 1,3-1,8 м²/г, смешивают с другими компонентами в емкости. При этом к 100 масс. ч. 35%-ного раствора в толуоле сополимера К-23-Э(ЗН) добавляют 30 масс. ч. алюминиевой пасты (60%-ной конц. в уайт-спирите по ГОСТ 3134), отвердитель А-39 марки «В» 17,5 мас. ч. и 100 мас. ч. смеси растворителей ксилол/бутанол. Смесь тщательно перемешивают до образования на поверхности зеркальной пленки.

Примеры 2, 3 готовят аналогично примеру 1 согласно таблице 1.

Пример 4

Алюминиевую пасту с коэффициентом отражения не менее 0,8 и коэффициентом излучения не более 0,2 и ППВ (площадь покрытия воды), равной 1,3-1,8 м²/г, смешивают с другими компонентами в емкости. При этом к 100 мас. ч. 35%-ного раствора в толуоле сополимера ГК-10 добавляют 30 мас. ч. алюминиевой пасты (60%-ной конц. в уайт-спирите по ГОСТ 3134), отвердитель А-39 марки «А» 2,5 мас. ч. и 100 мас. ч. смеси растворителей ксилол/бутанол. Смесь тщательно перемешивают до образования на поверхности зеркальной пленки.

Примеры 5, 6 готовят аналогично примеру 4 согласно таблице 1.

Пример 7 (прототип). Композиция содержит, мас. ч.: уретанового каучука - 25, полиизоцианата - 2,5, алюминиевой пасты - 29 и этилацетата - 175.

Полимерную теплоотражающую композицию с низкой излучательной способностью наносят пневматическим распылением на неметаллические или металлические поверхности. Отверждение теплоотражающего покрытия происходит при температуре 20±2°С в течении 1-2 часов.

В таблице №1 приведены составы заявленной композиции и прототипа, в таблице №2 - свойства заявленной композиции и прототипа.

Как следует из результатов, представленных в таблице 2, заявленная термостойкая полимерная композиция с низкой излучательной способностью для покрытия на основе кремнийорганического аминного отвердителя и кремнийорганического блоксополимера, содержащего линейные фрагменты полиметилфенилсилоксана или полидиметилдифенилсилоксана, нанесенная толщиной 10-30 мкм на металлические или неметаллические подложки, обеспечивает сохранение оптических характеристик (коэфициента отражения и коэффициента излучения) при температурах не менее 500°С.

1. Термостойкая полимерная теплоотражающая композиция, включающая полимерный пленкообразователь, отвердитель, алюминиевую пасту и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве полимерного пленкообразователя содержит кремнийорганический блоксополимер в растворе толуола, в качестве отвердителя - кремнийорганический амин, в качестве растворителя - смесь ксилол/бутанол, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

кремнийорганический блоксополимер	30-40
кремнийорганический амин	2,1-20
алюминиевая паста	30-40
ксилол/бутанол	100-300
толуол	60-70

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в смеси растворителя соотношение ксилол/бутанол составляет 85/15 в мас. ч.