ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ-ПОКРЫТИЕ

ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ-ПОКРЫТИЕ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2142596 (13) C1

(51) 6 F16L59/02, C09K5/06, B32B3/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.09.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.12.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 98121569/06 
(22) Дата подачи заявки: 1998.11.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.11.30 
(45) Опубликовано: 1999.12.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2042695 C1, 1995. SU 492722 A, 1975. SU 662363 A, 1979. US 5587174 A1, 1996. EP 0309227 A1, 1986. US 4740325 A1, 1988. WO 9304137 A, 1993. 
(71) Имя заявителя: Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН 
(72) Имя изобретателя: Танашев Ю.Ю.; Аристов Ю.И.; Пармон В.Н. 
(73) Имя патентообладателя: Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН 
(98) Адрес для переписки: 630090, Новосибирск, пр.акад.Лаврентьева 5, Институт катализа им.Г.К.Борескова, патентный отдел Юдиной Т.Д. 

(54) ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ-ПОКРЫТИЕ 

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. п. Теплозащитный композитный материал-покрытие состоит из пористой матрицы с открытыми порами и помещенного в эти поры гигроскопичного вещества. В качестве пористой матрицы используют неорганические оксиды, углеродные сорбенты, полимеры, природные сорбенты, пористые металлы, пористые композиты или их смеси с открытыми порами размером 5-100 нм, а в качестве гигроскопичного вещества в поры помещают неорганические соли, их смеси или их растворы с содержанием влаги более 6 молекул воды на каждый ион металла при температуре окружающей среды от - 10 до + 50°С, давлении 700-1500 кПа и влажности воздуха более 15%. В качестве неорганических солей используют галогениды, нитраты, сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов. Материал может быть спрессован или включен в другую матрицу со связующим. Техническим результатом является повышение времени тепловой защиты материалов в случае мощных тепловых воздействий. 4 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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. п.

В качестве теплозащитных материалов обычно используют термостойкие покрытия (теплоизоляторы) на керамической основе, отличающиеся низкой теплопроводностью [Физические величины: Справочник / А.П.Бабичев, Н.А.Бабушкина и др. ; Под. ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. - М.; Энергоатомиздат, 1991, с. 358-362] . При относительно слабом тепловом воздействии, когда плотность Ws падающего теплового потока не превышает 5-10 Вт/см2, данные покрытия полностью себя оправдывают, однако в случае мощных тепловых ударов (Ws > 10 Вт/см2) время тепловой защиты (т.е. время достижения "критической" температуры, при которой происходит деградация защищаемой поверхности) обычно не превышает нескольких минут в случае небольшой (до 1 см) толщины покрытия.

Прототипом является теплоаккумулирующий материал, состоящий из термически инертной матрицы и термочувствительного рабочего вещества, характеризующийся тем, что в качестве матрицы он содержит силикагель с открытыми порами размером 10-100 нм, а в качестве рабочего вещества - кристаллогидрат CaCl26H2O с порами того же размера [Патент РФ N 2042695, опубл. 27.08.95, БИ N 24; патент США N 5585174, 1996]. Недостатком известного материала является малое время тепловой защиты в случае мощных тепловых воздействий.

Изобретение решает задачу создания теплозащитных покрытий, обеспечивающих резкое повышение времени тепловой защиты материалов в случае мощных тепловых воздействий.

Поставленная задача решается использованием специального теплозащитного композитного материала-покрытия, состоящего из пористой матрицы с открытыми порами и помещенного в эти поры гигроскопичного вещества. В качестве пористой матрицы используют неорганические оксиды, углеродные сорбенты, полимеры, природные сорбенты, пористые металлы, пористые композиты или их смеси с открытыми порами размером 5-100 нм, а в качестве гигроскопичного вещества в поры помещают растворы неорганических солей или их смесей. В качестве неорганических солей используют галогениды, нитраты, сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов. Материал может быть спрессован или включен в другую матрицу со связующим.

Теплозащитный композитный материал-покрытие может быть получен стандартными методами синтеза - пропиткой предварительно высушенных матриц насыщенными растворами солей до полного (либо частичного) заполнения пор с последующей сушкой, совместным осаждением, нанесением из газовой фазы и т.д. [Патент США N 5585174, 1996].

Существенным отличием от прототипа является агрегатное состояние рабочего вещества: для прототипа это кристаллогидрат CaCl26H2O, описываемые же материалы содержат в порах матрицы растворы неорганических солей или их смесей, причем содержание влаги составляет более 6 молекул воды на каждый ион металла. Установлено, что заявленное агрегатное состояние рабочего вещества реализуется в широком диапазоне условий: при температуре окружающей среды от -10 до +50oC, давлении 700-1500 кПа и влажности воздуха более 15%.

Теплозащитные композитные материалы- покрытия легко подвергаются формованию, прессованию и нанесенные в виде покрытий позволяют существенно увеличить время защиты покрываемой поверхности от различных видов мощного теплового воздействия. Процесс тепловой защиты происходит следующим образом. В отсутствие теплового воздействия (при комнатной температуре) теплозащитный материал-покрытие способен удерживать значительное (до 50 мас.%) количество сорбированной из окружающей среды воды. При подаче теплового потока на поверхность теплозащитного материала-покрытия в последнем происходит десорбция воды - либо полная, если подводимая извне энергия обеспечивает уровень температуры более 100-120oC, либо частичная, если равновесный уровень температуры менее указанной величины. При этом в ходе десорбции, являющейся эндотермическим процессом, температура защищаемой поверхности не превышает 90-120oC вплоть до полного удаления воды из теплозащитного материала-покрытия. Момент полного удаления воды и определяет время t3 тепловой защиты, по истечении которого теплозащитный материал-покрытие выполняет роль обычного теплоизолятора. При этом время тепловой защиты зависит от величины падающего теплового потока, количества адсорбированной воды и толщины теплозащитного материала-покрытия, причем, как показывают измерения, увеличение толщины в 2 раза приводит к увеличению t3 примерно в 4 раза.

Отличительной особенностью предлагаемых теплозащитных покрытий является их способность регенерации своих свойств: после прекращения теплового воздействия и остывания теплозащитный материал-покрытие начинает адсорбировать воду из окружающей среды, при этом полное заполнение пористого пространства происходит при влажности воздуха более 50%.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Для проведения опытов готовят прессованные таблетки теплозащитного материала-покрытия диаметром 25 мм и различной толщины. Таблетки помещают на горизонтальную поверхность и окружают теплоизоляцией, оставляя верхнюю грань таблетки открытой. К верхней и нижней граням таблетки подводят термопары. На верхнюю грань подают концентрированный световой поток от установки радиационного нагрева УРАН с ксеноновой лампой ДКСШРБ-10000. Падающую мощность варьируют от 30 до 200 Вт, что соответствует плотности теплового потока от 5 до 35 Вт/см2. Показание нижней термопары, фиксируемое самописцем, в данном случае и характеризует температуру защищаемой с помощью теплозащитного материала-покрытия поверхности. Для сравнительных опытов готовят таблетки аналогичного размера из силикагеля и стандартного теплоизолятора - кремнеземистой ваты.

Пример 1. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе силикагеля марки КСКГ и насыщенного водного раствора хлорида кальция. Температура верхней грани составляет 1000oC. Температура нижней грани медленно возрастает и достигает 120oC через t3 = 12,5 мин (температурная диаграмма приведена на чертеже). После полного испарения воды в течение последующих 20 мин температура возрастает до стационарного значения 210oC.

Пример 2. Аналогичен примеру 1, отличается тем, что толщина теплозащитного материала-покрытия составляет 15 мм. В этом случае t3 = 25 мин.

Пример 3. Аналогичен примеру 2, отличается тем, что плотность теплового потока составляет 30 Вт/см2. В этом случае t3 = 10 мин.

Пример 4. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе оксида титана и водного раствора хлорида магния. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 11 мин. После полного испарения воды в течение последующих 25 мин температура возрастает до стационарного значения 250oC.

Пример 5. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе силикагеля марки КСКГ и водного раствора бромида лития. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 11 мин. После полного испарения воды в течение последующих 20 мин температура возрастает до стационарного значения 240oC.

Пример 6. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе оксида магния и водного раствора сульфата натрия. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 10 мин. После полного испарения воды в течение последующих 20 мин температура возрастает до стационарного значения 240oC.

Пример 7. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе оксида алюминия и смеси водных растворов хлорида кальция и нитрата калия. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 9 мин. После полного испарения воды в течение последующих 20 мин температура возрастает до стационарного значения 250oC.

Пример 8. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе углеродного сорбента типа СКТ и водного раствора хлорида кальция. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 11 мин.

Пример 9. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе цеолита (природный сорбент) и водного раствора хлорида кальция. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 12 мин.

Пример 10. Тепловой поток плотностью 15 Вт/см2 воздействует на теплозащитный композитный материал-покрытие толщиной 10 мм, приготовленный на основе смеси диспергированного алюминия с оксидом алюминия и водного раствора хлорида кальция. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 8 мин.

Пример 11 (сравнительный). На верхнюю грань таблетки силикагеля толщиной 10 мм воздействует тепловой поток плотностью 15 Вт/см2. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 3 мин после начала теплового воздействия и продолжает возрастать в течение 20 мин до стационарного значения 250oC.

Пример 12 (сравнительный). На верхнюю грань таблетки из кремнеземистой ваты толщиной 10 мм воздействует тепловой поток плотностью 15 Вт/см2. Температура нижней грани достигает 120oC через t3 = 20 секунд после начала теплового воздействия и продолжает возрастать в течение 25 мин до стационарного значения 350oC.

На чертеже представлены температурные диаграммы, соответствующие примерам 1 и 12.

Таким образом, предлагаемый материал позволяет создавать теплозащитные покрытия, обеспечивающие резкое повышение времени тепловой защиты объектов в случае мощных тепловых воздействий, и может найти широкое применение в промышленности и в быту. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Теплозащитный композитный материал-покрытие, содержащий гигроскопичное вещество в пористой матрице, отличающийся тем, что в качестве гигроскопичного вещества используют водные растворы неорганических солей или их смесей с содержанием влаги более 6 молекул воды на каждый ион металла при температуре окружающей среды от - 10 до + 50oC, давлении 700 - 1500 кПа и влажности воздуха более 15%.

2. Теплозащитный композитный материал-покрытие по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганических солей используют галогениды, сульфаты, нитраты щелочных или щелочноземельных металлов или их смеси.

3. Теплозащитный композитный материал-покрытие по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве пористой матрицы используют неорганические оксиды, углеродные сорбенты, природные сорбенты, пористые металлы, пористые композиты или из смеси с открытыми порами размером 5 - 100 нм.

4. Теплозащитный композитный материал-покрытие по пп.1 - 3, отличающийся тем, что этот материал может быть спрессован либо включен в другую матрицу со связующим.

5. Теплозащитный композитный материал-покрытие по пп.1 - 4, отличающийся тем, что регенерацию материала осуществляют путем его помещения во влажную атмосферу.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru