ТЕРМОСТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ТЕПЛООТРАЖАЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ С НИЗКОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ
THERMAL-RESISTANT POLYMER HEAT-REFLECTING COMPOSITION WITH LOW EMISSIVITY

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.
2
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/см 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.
3
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/см, 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).
2
2
2
Недостатками композиции является то, что теплоотражающее покрытие обладает низкой стойкостью к воздействию теплового излучения: при мощности теплового потока не более 2,0 Btu/ft/sec (17 кВт/м) 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/м.
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
2
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 м/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
2
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 м/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.