PL235956B1 - Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, farba termochronna do podłoży stalowych oraz sposób wytwarzania farby termochronnej - Google Patents
Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, farba termochronna do podłoży stalowych oraz sposób wytwarzania farby termochronnej Download PDFInfo
- Publication number
- PL235956B1 PL235956B1 PL413710A PL41371015A PL235956B1 PL 235956 B1 PL235956 B1 PL 235956B1 PL 413710 A PL413710 A PL 413710A PL 41371015 A PL41371015 A PL 41371015A PL 235956 B1 PL235956 B1 PL 235956B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- paint
- parts
- carbon
- carbon nanotubes
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 121
- 239000003973 paint Substances 0.000 title claims description 73
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 30
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims description 29
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims description 29
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 64
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 64
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 35
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 21
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 19
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 18
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 17
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 14
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 12
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 11
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 11
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000012024 dehydrating agents Substances 0.000 claims description 6
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 6
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 6
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 6
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical class OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 4
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 4
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 claims description 4
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Natural products C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001040 synthetic pigment Substances 0.000 claims description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 235000000832 Ayote Nutrition 0.000 claims 1
- 235000009854 Cucurbita moschata Nutrition 0.000 claims 1
- 240000001980 Cucurbita pepo Species 0.000 claims 1
- 235000009804 Cucurbita pepo subsp pepo Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- 235000015136 pumpkin Nutrition 0.000 claims 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 60
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 48
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 22
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 17
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 17
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000002519 antifouling agent Substances 0.000 description 16
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 14
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 14
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 description 13
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 description 13
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 13
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 8
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 8
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 5
- KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 2-(chloromethyl)oxirane;4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]phenol Chemical compound ClCC1CO1.C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 KUBDPQJOLOUJRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N Guanidine Chemical compound NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DZHMRSPXDUUJER-UHFFFAOYSA-N [amino(hydroxy)methylidene]azanium;dihydrogen phosphate Chemical compound NC(N)=O.OP(O)(O)=O DZHMRSPXDUUJER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 4
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- -1 pentaerythritol modified carbon nanotubes Chemical class 0.000 description 4
- XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OP(O)(O)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- PTJWCLYPVFJWMP-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical compound OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO PTJWCLYPVFJWMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 2
- 229920013683 Celanese Polymers 0.000 description 2
- 239000004386 Erythritol Substances 0.000 description 2
- UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N Erythritol Natural products OCC(O)C(O)CO UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 2
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical compound O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940028356 diethylene glycol monobutyl ether Drugs 0.000 description 2
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N erythritol Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)CO UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N 0.000 description 2
- 229940009714 erythritol Drugs 0.000 description 2
- 235000019414 erythritol Nutrition 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 2
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N melamine cyanurate Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N oxolane-2,4-dione Chemical compound O=C1COC(=O)C1 JCGNDDUYTRNOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XZTOTRSSGPPNTB-UHFFFAOYSA-N phosphono dihydrogen phosphate;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XZTOTRSSGPPNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- LTURHSAEWJPFAA-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OS(O)(=O)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 LTURHSAEWJPFAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 2
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 2
- AFINAILKDBCXMX-PBHICJAKSA-N (2s,3r)-2-amino-3-hydroxy-n-(4-octylphenyl)butanamide Chemical compound CCCCCCCCC1=CC=C(NC(=O)[C@@H](N)[C@@H](C)O)C=C1 AFINAILKDBCXMX-PBHICJAKSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych farba termochronna do podłoży stalowych zawierająca modyfikowany nanonapełniacz węglowy oraz sposób otrzymywania farby termochronnej do podłoży stalowych zawierającej modyfikowany nanonapełniacz węglowy.
Czas na ewakuację osób i mienia z płonącego budynku (przed jego zawaleniem) wynika zazwyczaj z szybkości nagrzewania się stalowych elementów konstrukcyjnych obiektu. Osiągnięcie temperatury krytycznej elementów stalowych, powyżej której tracą one pierwotną wytrzymałość i sprężystość, można opóźnić stosując ich izolację termiczną. Do najczęściej stosowanych metod ochrony przed nagrzewaniem zaliczamy farby termochronne, które pęcznieją w warunkach pożaru. Wytworzona warstwa spieniona chroni podłoże przed wpływem ciepła przez ściśle określony czas. Wydłużenie tego czasu nawet o parę minut może skutkować zmniejszeniem ilości ofiar i szkód w mieniu spowodowanych pożarem.
Termochronne farby pęczniejące bazują na substancjach błonotwórczych termoplastycznych i reaktywnych (duroplastycznych) oraz trzech podstawowych komponentach:
- składniku/składnikach stanowiących źródło węgla (najczęściej pentaerytryt);
- składniku/składnikach stanowiących źródło kwasu (środek odwadniający; najczęściej polifosforan amonu);
- składniku/składnikach pełniących funkcję poroforu (najczęściej melamina).
Wszystkie te składniki w podwyższonej temperaturze (>200°C) reagują tworząc termochronną warstwę spienionego karbonizatu. Skład tego typu farb termochronnych opisano w wielu patentach, np. WO2015073229, CN104277634, CN104231802, CN103305048, PL175344.
Właściwości (m.in. mechaniczne) farb można poprawić stosując napełniacze nanocząstkowe. Korzystny wpływ dodatku krzemionki nanocząstkowej opisano w patencie US9034221, zaś w patencie US8173734 przedstawiono farby modyfikowane nanorurkami węglowymi wytworzonymi na nośniku glinkowym. Jakkolwiek nanonapełniacze węglowe, np. nanorurki węglowe lub grafen powodują podwyższenie odporności termicznej litych polimerowych materiałów termo - i duroplastycznych (US2011/0095244, CN103012953, CN103724789, US8586665) to bezpośrednie wprowadzenie tego typu napełniaczy do powłok pęczniejących może negatywnie wpłynąć na ich cechy termochronne. Prawdopodobnie jest to spowodowane podwyższeniem lepkości substancji błonotwórczej w temperaturze karbonizacji powłoki co utrudnia jej efektywne spienienie. Można tego uniknąć stosując specjalną metodę modyfikacji nanonapełniaczy węglowych.
Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w procesie modyfikacji jako substancję modyfikującą stosuje się stosuje się stale oligoalkohole i/lub polialkohole w ilości od 2 części wagowych do 400 części wagowych w przeliczeniu na 1 część wagową nanonapełniacza węglowego w postaci nanorurek węglowych i/lub grafenu i/lub sadzy i/lub grafitu. Proces modyfikacji prowadzi się susząc zawiesinę nanonapełniacza węglowego w roztworze wodnym lub wodno-alkoholowym substancji modyfikującej lub ochładzając mieszaninę nanonapełniacza węglowego i stopionej substancji modyfikującej.
Jako stałe oligoalkohole stosuje się na przykład erytryt, trimetylolopropan, pentaerytryt, dipentaerytryt, tripentaerytryt i ich pochodne, a jako polialkohole na przykład polialkohol winylowy, skrobia i ich pochodne. Korzystnie proces modyfikacji, z wykorzystaniem stopionej substancji modyfikującej, prowadzi się z użyciem wytłaczarki.
Farba termochronna do podłoży stalowych, zawierająca polimerową substancję błonotwórczą termoplastyczną i/lub duroplastyczną oraz porofor, substancję odwadniającą oraz napełniacze i/lub pigmenty i/lub plastyfikatory i/lub współrozpuszczalniki i/lub odpieniacze i/lub sykatywy i/lub uniepalniacze, charakteryzuje się tym, że zawiera nanonapełniacz węglowy w postaci nanorurek węglowych i/lub grafenu i/lub sadzy i/lub grafitu, w ilości od 0,025 części wagowych do 5 części wagowych w przeliczeniu na 100 części wagowych suchej masy pozostałych składników farby, modyfikowany substancją modyfikującą w postaci stałych oligoalkoholi i/lub polialkoholi, w ilości od 2 części wagowych do 400 części wagowych w przeliczeniu na 1 część wagową nanonapełniacza węglowego.
Farba zawiera porofor w postaci związków azotu i substancję odwadniającą w postaci pochodnych kwasu fosforowego i/lub kwasu siarkowego i/lub kwasu borowego, w ilości od 10% wagowych do 80% wagowych suchej masy farby. Związki azotu to na przykład melamina i/lub jej pochodne i/lub dicyjanodiamid i/lub guanidyna i/lub mocznik i/lub glicyna.
Pochodna kwasu fosforowego to np. fosforan amonu, polifosforan amonu, fosforan mocznika, fosforan melaminy.
PL 235 956 B1
Farba zawiera napełniacze i/lub pigmenty naturalne i/lub syntetyczne, takie jak fosforany metali, krzemionkę i krzemiany, dwutlenek tytanu, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, tlenek cynku, tlenki żelaza, węglan wapnia, talk, kaolin, mika, siarczan baru, boran cynku, boran sodu, w ilości od 0,1% wagowych do 50% wagowych suchej masy farby.
Sposób wytwarzania farby termochronnej do podłoży stalowych, według wynalazku, polegający na łączeniu polimerowej substancji błonotwórczej termoplastycznej i/lub duroplastycznej z poroforem, substancją odwadniającą oraz napełniaczami i/lub pigmentami i/lub plastyfikatory i/lub współrozpuszczalniki i/lub odpieniacze i/lub sykatywy i/lub uniepalniacze, charakteryzuje się tym, że stosuje się nanonapełniacz węglowy w postaci nanorurek węglowych i/lub grafenu i/lub sadzy i/lub grafitu, w ilości od 0,025 części wagowych do 5 części wagowych w przeliczeniu na 100 części wagowych suchej masy pozostałych składników farby, modyfikowany substancją modyfikującą w postaci stałych oligoalkoholi i/lub polialkoholi, którą w procesie modyfikacji stosuje się w ilości od 2 części wagowych do 400 części wagowych w przeliczeniu na 1 część wagową nanonapełniacza węglowego.
Jako stałe oligoalkohole stosuje się na przykład erytryt, trimetylolopropan, pentaerytryt, dipentaerytryt, tripentaerytryt i ich pochodne, a jako polialkohole na przykład polialkohol winylowy, skrobia i ich pochodne.
Nanonapełniacz węglowy dysperguje się w obecności wszystkich składników farby lub wprowadza się go w postaci mieszaniny z wybranym lub wybranymi składnikami farby.
Jako porofor stosuje się związek azotu, a jako substancję odwadniającą stosuje się pochodną kwasu fosforowego i/lub kwasu siarkowego i/lub kwasu borowego, Stosuje się porofor i substancję odwadniającą w ilości od 10% wagowych do 80% wagowych suchej masy farby. Jako porofor stosuje się związki azotu takie jak melaminę i/lub jej pochodne i/lub dicyjanodiamid i/lub guanidynę i/lub mocznik i/lub glicynę. Korzystnie jako porofor stosuje się melaminę. Jako pochodne kwasu fosforowego (np. fosforan amonu, polifosforan amonu, fosforan mocznika, fosforan melaminy).
Jako napełniacze i/lub pigmenty naturalne i/lub syntetyczne stosuje się fosforany metali (np. glinu, wapnia, cynku, magnezu, krzemu, baru, ołowiu i/lub strontu), krzemionkę i krzemiany, dwutlenek tytanu, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, tlenek cynku, tlenki żelaza, węglan wapnia, talk, kaolin, mika, siarczan baru, boran cynku, boran sodu, w ilości od 0,1% wagowych do 50% wagowych suchej masy farby.
Jako substancję błonotwórczą farby termochronnej stosuje się polimerowe substancje błonotwórcze termoplastyczne [poli(octan winylu) i jego pochodne, poliakrylany, kopolimery styrenu, kopolimery akrylonitrylu, poliestry nasycone, poliuretany termoplastyczne] i/lub duroplastyczne (epoksydowe, poliuretanowe, akrylowo-poliuretanowe, poliestrowe, schnące oksydacyjnie alkidy i ich pochodne). Korzystne jest, aby farba zawierała jako substancję błonotwórczą polioctanu winylu) lub żywicę epoksydową sieciowaną aminami.
Wynalazek opisany jest w przykładach wykonania, w których przedstawiono skład, sposób otrzymywania oraz właściwości termochronne farb zawierających nanonapełniacz węglowy modyfikowany według wynalazku. Dodatkowo w celach porównawczych przedstawiono przykłady odniesienia dotyczące farb zawierających nanonapełniacz węglowy niemodyfikowany metodą wg wynalazku (Przykłady 5 i 9) oraz dotyczące farb niezawierających nanonapełniacza węglowego (Przykłady 6, 10,12,14 i 16).
P r z y k ł a d 1
Modyfikacja nanorurek węglowych za pomocą pentaerytrytu.
Mieszaninę 100 g pentaerytrytu i 383 g wodnej zawiesiny zawierającej 10 g nanorurek węglowych ogrzano do temperatury 80°C i mieszano do momentu rozpuszczenia pentaerytrytu. Następnie układ ciągle mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 40°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 45 μm.
Przygotowanie farby termochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą termoplastyczną substancją błonotwórczą i nanorurki węglowe modyfikowane pentaerytrytem, przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór poli(octanu winylu) w octanie butylu - 47,6 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,8 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 3,3 g;
• polifosforan amonu - 27,3 g;
• pentaerytryt - 2,2 g;
PL 235 956 B1 • melamina - 13,6 g;
• produkt modyfikacji nanorurek węglowych pentaerytrytem - 7,6 g.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową regulowanym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości ok. 1 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Cechy termochronne powłoki przebadano z wykorzystaniem pieca ogrzewanego zgodnie z krzywą dla pożaru celulozowego (wg PN-EN 1991-1-2:2006). W trakcie badania monitorowano czas niezbędny do osiągnięcia przez płytkę stalową temperatury rzędu 450°C. Wyniki badań temperaturowych oraz stopień spęcznienia powłoki przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 2
Modyfikacja nanorurek węglowych za pomocą pentaerytrytu.
Mieszaninę 50 g pentaerytrytu i 833 g wodnej zawiesiny zawierającej 25 g nanorurek węglowych ogrzano do temperatury 80°C i mieszano do momentu rozpuszczenia pentaerytrytu. Następnie układ mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 40°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 45 ąm.
Przygotowanie farby termochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą termoplastyczną substancją błonotwórczą i nanorurki węglowe modyfikowane pentaerytrytem, przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór poli(octanu winylu) w octanie butylu - 48,3 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,8 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 3,3 g;
• polifosforan amonu - 27,3 g;
• pentaerytryt - 4,9 g;
• melamina - 13,6 g;
• produkt modyfikacji nanorurek węglowych pentaerytrytem - 6,2 g.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową regulowanym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości ok. 3 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 1 ) przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 3
Modyfikacja grafenu za pomocą pentaerytrytu
Mieszaninę 25 g pentaerytrytu i 250 g wodnej zawiesiny zawierającej 2,5 g grafenu ogrzano do temperatury 80°C i mieszano do momentu rozpuszczenia pentaerytrytu. Następnie układ mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 40°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 45 ąm.
Przygotowanie farby termochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą termoplastyczną substancją błonotwórczą i grafen modyfikowany pentaerytrytem, przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór poli(octanu winylu) w octanie butylu - 47,6 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,8 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 3,3 g;
• polifosforan amonu - 27,3 g;
• pentaerytryt - 2,2 g;
• melamina - 13,6 g;
• produkt modyfikacji grafenu pentaerytrytem - 7,6 g.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową regulowanym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości ok. 1 cz. wag. grafenu/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 1) przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 4
Modyfikacja nanorurek węglowych za pomocą pentaerytrytu
Pentaerytryt (81,4 g) i nanorurki węglowe (18,6 g) zmieszano w dwuślimakowej wytłaczarce laboratoryjnej w temperaturze w zakresie 200-260°C (temperatura sekcji wytłaczarki). Uzyskany produkt ochłodzono, zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 45 ąm.
PL 235 956 B1
Przygotowanie farby termochronnej.
Farbę term ochronną, zawierającą termoplastyczną substancją błonotwórczą i nanorurki węglowe modyfikowane pentaerytrytem, przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór polioctanu winylu) w octanie butylu - 48,3 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,8 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 3,3 g;
• polifosforan amonu - 27,3 g;
• melamina - 13,6 g;
• produkt modyfikacji nanorurek węglowych pentaerytrytem - 11,2 g.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową regulowanym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości ok. 3 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 1) przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 5
W celach porównawczych przygotowano farbę termochronną (z termoplastyczną substancją błonotwórczą i zawierającą nanorurki węglowe) poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór poli(octanu winylu) w octanie butylu - 47,6 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,8 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 3,3 g;
• polifosforan amonu - 27,3 g;
• pentaerytryt - 9,1 g;
• melamina - 13,6 g;
• nanorurki węglowe - 0,69 g.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową regulowanym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości 1 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 1) przedstawiono w tabeli 1.
P r z y k ł a d 6
W celach porównawczych przygotowano farbę termochronną (z termoplastyczną substancją błonotwórczą i niezawierającą nanorurek węglowych) poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór poli(octanu winylu) w octanie butylu - 47,3 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,8 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 3,3 g;
• polifosforan amonu - 27,3 g;
• pentaerytryt - 9,1 g;
• melamina - 13,6 g.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową regulowanym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 1) przedstawiono w tabeli 1.
PL 235 956 Β1
Tabela 1
| Receptura farby | Nanonapełniacz węglowy | Czas do osiągnięcia 450°C [min] | Stopień spęcznienia powłoki [%] | |
| Rodzaj | Dodatek2 | |||
| Przykład 1 | Nanorurki węglowe | 1 | 28,7 | 1760 ±270 |
| Przykład 2 | Nanorurki węglowe | 3 | 28,8 | 2000±100 |
| Przykład 3 | Grafen | 1 | 26,2 | 1100±120 |
| Przykład 4 | Nanorurki węglowe | 3 | 26,2 | 1280 ±60 |
| Przykład 5 | Nanorurki węglowe' | 1 | 19,6 | 440 ±110 |
| Przykład 6 | Brak1 | 0 | 25,4 | 990±110 |
- przykłady odniesienia; 2 - cz. wag. /100 cz. wag, pozostałych składników powłoki
Przykład 7
Modyfikacja nanorurek węglowych za pomocą pentaerytrytu.
Mieszaninę 100 g pentaerytrytu i 383 g wodnej zawiesiny zawierającej 10 g nanorurek węglowych ogrzano do temperatury 80°C i mieszano do momentu rozpuszczenia pentaerytrytu. Następnie układ mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 40°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 45 μητ
Przygotowanie farby term ochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą duroplastyczną substancją błonotwórczą i nanorurki węglowe modyfikowane pentaerytrytem, przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór żywicy epoksydowej Epidian 1 (Z.Ch. „Organika Sarzyna” S.A., Nowa Sarzyna) w mieszaninie ksylenu, octanu butylu oraz butanolu - 48,6 g;
• dyspergator BYK. 108 - 2,3 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 2,9 g;
• polifosforan amonu - 23,4 g;
• pentaerytryt - 1,7 g;
• melamina - 11,7 g;
• produkt modyfikacji nanorurek węglowych pentaerytrytem - 6,7 g.
Do uzyskanej dyspersji wprowadzono 2,66 g utwardzacza PAT 140 (Z.Ch. „Organika-Sarzyna”) i całość wymieszano mechanicznie. Gotową farbę poddano wstępnemu podsieciowaniu w czasie 60 min, po czym naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla i wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości 1 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag pozostałych składników powłoki. Cechy termochronne powłoki przebadano z wykorzystaniem pieca ogrzewanego zgodnie z krzywą dla pożaru celulozowego (wg PN-EN 1991-1-2:2006). W czasie badania monitorowano czas niezbędny do osiągnięcia przez płytkę stalową temperatury rzędu 450°C. Wyniki badań temperaturowych oraz stopień spęcznienia powłoki przedstawiono w tabeli 2.
Przykład 8
Modyfikacja grafitu i nanorurek węglowych za pomocą pentaerytrytu.
Mieszaninę 12,8 g pentaerytrytu, 190 g wody, 10 g metanolu, 4,5 g grafitu (zawierającego minimum 15 warstw grafenowych w cząstce) i 0,5 g nanorurek węglowych ogrzano do temperatury 95°C i mieszano do momentu rozpuszczenia pentaerytrytu. Następnie układ mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 40°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 45 gm.
PL 235 956 B1
Przygotowanie farby termochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą duroplastyczną substancją błonotwórczą oraz grafit i nanorurki węglowe modyfikowane pentaerytrytem, przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór żywicy epoksydowej Epidian 1 (Z.Ch. „Organika-Sarzyna” S.A., Nowa Sarzyna) w mieszaninie ksylenu, octanu butylu oraz butanolu - 48,6 g;
• ksylen - 15 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,3 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 2,9 g;
• polifosforan amonu - 23,4 g;
• melamina - 11,68 g;
• produkt modyfikacji grafitu i nanorurek węglowych pentaerytrytem - 10,8 g.
Do uzyskanej dyspersji wprowadzono 2,66 g utwar dzacza PAT 140 (Z.Ch. „Organika-Sarzyna”) i całość wymieszano mechanicznie. Gotową farbę poddano wstępnemu podsieciowaniu w czasie 60 min, po czym naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla i wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości 4,5 cz. wag. grafitu i 0,5 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 7) przedstawiono w tabeli 2.
P r z y k ł a d 9
W celach porównawczych przygotowano farbę termochronną, zawierającą duroplastyczną substancją błonotwórczą i nanorurki węglowe, poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór żywicy epoksydowej Epidian 1 (Z.Ch. „Organika Sarzyna”) w mieszaninie ksylenu, octanu butylu oraz butanolu - 48,6 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,3 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 2,9 g;
• polifosforan amonu - 23,4 g;
• pentaerytryt - 7,8 g;
• melamina-11,7 g;
• nanorurki węglowe - 0,6 g.
Do uzyskanej dyspersji wprowadzono 2,66 g utwardzacza PAT 140 (Z.Ch. „Organika-Sarzyna”) i całość wymieszano mechanicznie. Gotową farbę poddano wstępnemu podsieciowaniu w czasie 60 min, po czym naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla i wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości 1 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 7) przedstawiono w tabeli 2.
Przykład 10
W celach porównawczych przygotowano farbę termochronną, zawierającą duroplastyczną substancją błonotwórczą i niezawierającą nanorurek węglowych, poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór żywicy epoksydowej Epidian 1 (Z.Ch. „Organika Sarzyna”) w mieszaninie ksylenu, octanu butylu oraz butanolu - 48,6 g;
• dyspergator BYK 108 - 2,3 g;
• odpieniacz BYK 066N - 0,2 g;
• biel tytanowa - 2,9 g;
• polifosforan amonu - 23,4 g;
• pentaerytryt - 7,8 g;
• melamina - 11,7 g.
Do uzyskanej dyspersji wprowadzono 2,66 g utwardzacza PAT 140 (Z.Ch. „Organika-Sarzyna”) i całość wymieszano mechanicznie. Gotową farbę poddano wstępnemu podsieciowaniu w czasie 60 min, po czym naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla i wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 7) przedstawiono w tabeli 2.
PL 235 956 Β1
Tabela 2
| Receptura farby | Nanonapełniacz węglowy | Czas do osiągnięcia 450°C [min] | Stopień spęcznienia powłoki [%] | |
| Rodzaj | Dodatek2 | |||
| Przykład 7 | Nanorurki węglowe | 1 | 22,2 | 2200 ±160 |
| Przykład 8 | Grafit + nanorurki węglowe | 4,5 + 0,5 | 21,0 | 1380 ±90 |
| Przykład 9 | Nanorurki węglowe1 | 1 | 19,8 | 930±150 |
| Przykład 10 | Brak1 | 0 | 19,9 | 985 ± 120 |
- przykłady odniesienia; 2 - cz. wag. /100 cz. wag. pozostałych składników powłoki
Przykład 11
Modyfikacja nanorurek węglowych i sadzy za pomocą trimetylolopropanu.
Mieszaninę 10 g trimetylolopropanu, 150 g wody, 3 g nanorurek węglowych i 0,6 g sadzy ogrzano do temperatury 60°C i mieszano do momentu rozpuszczenia trimetylolopropanu. Następnie układ mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce próżniowej w temperaturze 40°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 45 μητ
Przygotowanie farby term ochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą duroplastyczną substancją błonotwórczą oraz nanorurki węglowe i sadzę modyfikowane trimetylolopropanem, przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór żywicy epoksyestrowej (Worlee, Niemcy) w benzynie lakierniczej - 180 g;
• boran cynku - 0,1 g;
• dyspergator BYK P104S - 1,5 g;
• odpieniacz BYK 067A - 0,2 g.
Następnie do układu wprowadzono mieszaninę obejmującą:
• fosforan melaminy - 55 g;
• siarczan melaminy - 5 g;
• melamina - 20 g;
• dicyjanodiamid - 8 g;
• produkt modyfikacji nanorurek węglowych i sadzy trimetylolopropanem - 2,5 g;
Po utarciu do farby wprowadzono dodatkowo sykatywę kobaltowa (0,2 g). Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla, po czym wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości ok. 0,5 cz. wag. nanorurek węglowych i 0,1 cz. wag. sadzy/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Cechy termochronne powłoki przebadano z wykorzystaniem palnika gazowego Bunsena. W czasie badania monitorowano czas niezbędny do osiągnięcia przez płytkę stalową temperatury rzędu 650°C. Wyniki badań temperaturowych oraz stopień spęcznienia powłoki przedstawiono w tabeli 3.
Przykład 12
W celach porównawczych przygotowano farbę termochronną, z duroplastyczną substancją błonotwórczą i niezawierającą nanorurek węglowych przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór żywicy epoksyestrowej (Worlee, Niemcy) w benzynie lakierniczej - 180 g;
• boran cynku - 0,1 g;
• dyspergator BYK P104S - 1,5 g;
• odpieniacz BYK 067A - 0,2 g.
Następnie do układu wprowadzono mieszaninę obejmującą:
• fosforan melaminy - 55 g;
• siarczan melaminy - 5 g;
• melamina - 20 g;
• dicyjanodiamid - 8 g;
• trimetylolopropan - 1,84 g.
PL 235 956 Β1
Po utarciu do farby wprowadzono dodatkowo sykatywę kobaltowa (0,2 g). Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla, po czym wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 11) przedstawiono w tabeli 3.
Tabela 3.
| Receptura farby | Nanonapełniacz węglowy | Czas do osiągnięcia 65O°C [min] | Stopień spęcznienia powłoki [%] | |
| Rodzaj | Dodatek2 | |||
| Przykład 11 | Nanorurki węglowe + sadza | 0,5 + 0.1 | 16,2 | 410 ± 95 |
| Przykład 12 | Brak' | 0 | 14,6 | 326 ± 80 |
— przykłady odniesienia; 2 - cz. wag. /100 cz. wag, pozostałych składników powłoki
Przykład 13
Modyfikacja nanorurek węglowych za pomocą polialkoholu winylowego
Mieszaninę 10 g polialkoholu winylowego, 500 g wody i 0,025 g nanorurek węglowych ogrzano do wrzenia i mieszano do momentu rozpuszczenia polialkoholu winylowego. Następnie układ mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce próżniowej w temperaturze 50°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 65 μΠΊ.
Przygotowanie farby term ochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą termoplastyczną substancją błonotwórczą i nanorurki węglowe modyfikowane polialkoholem winylowym, przygotowano poprzez zdyspergowanie w młynku perełkowym w mieszaninie wody i metanolu następujących składników:
• dyspergator Disperbyk 180 - 5 g;
• odpieniacz BYK 094 - 0,4 g;
• eter monobutylowy glikolu dietylenowego - 3 g;
• fosforan glinu - 29 g;
• biel tytanowa - 16 g;
• talk płatkowy - 2,5 g;
• pirofosforan melaminy - 6,6;
• cyjanuran melaminy - 2,4 g;
• melamina - 1,1 g;
• organofilizowany montmorylonit wapniowy - 2,6 g;
• produkt modyfikacji nanorurek węglowych polialkoholem winylowym - 10 g.
Do uzyskanej zawiesiny wprowadzono następnie wodny roztwór wodorotlenku amonu, w ilości niezbędnej do osiągnięcia wartości pH 8,5 i całość zmieszano z użyciem disolwera z 44 g dyspersji akrylowej (o zawartości suchej masy 50% wag., Celanese, Niemcy) oraz 0,4 g krzemionki koloidalnej.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla, po czym wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości ok. 0,025 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki. Cechy termochronne powłoki przebadano z wykorzystaniem palnika gazowego Bunsena. W czasie badania monitorowano czas niezbędny do osiągnięcia przez płytkę stalową temperatury rzędu 650°C. Wyniki badań temperaturowych oraz stopień spęcznienia powłoki przedstawiono w tabeli 4.
Przykład 14
W celach porównawczych przygotowano farbę termochronną, zawierającą termoplastyczną substancją błonotwórczą i niezawierającą nanorurek węglowych, przygotowano poprzez zdyspergowanie w młynku perełkowym w mieszaninie wody i metanolu następujących składników:
• dyspergator Disperbyk 180 - 5 g;
• odpieniacz BYK. 094 - 0,4 g;
• eter monobutylowy glikolu dietylenowego - 3 g;
• fosforan glinu - 29 g;
• biel tytanowa - 16 g;
PL 235 956 Β1 • talk płatkowy - 2,5 g;
• pirofosforan melaminy - 6,6;
• cyjanuran melaminy - 2,4 g;
• melamina - 1,1 g;
• organofilizowany montmorylonit wapniowy - 2,6 g;
• polialkohol winylowy - 9,97 g.
Do uzyskanej zawiesiny wprowadzono następnie wodny roztwór wodorotlenku amonu, w ilości niezbędnej do osiągnięcia wartości pH 8,5 i całość zmieszano z użyciem disolwera z 44 g dyspersji akrylowej (o zawartości suchej masy 50% wag., Celanese, Niemcy.) oraz 0,4 g krzemionki koloidalnej.
Gotową farbę naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla, po czym wyrównano aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 13) przedstawiono w tabeli 4.
Tabela 4
| Receptura farby | Nanonapełniacz węglowy | Czas do osiągnięcia 650°C [min] | Stopień spęcznienia powłoki [%] | |
| Rodzaj | Dodatek2 | |||
| Przykład 13 | Nanorurki węglowe | 0,025 | 13,2 | 388 ± 60 |
| Przykład 14 | Brak1 | 0 | 11,1 | 295± 85 |
- przykłady odniesienia; 2 - cz. wag. /100 cz. wag. pozostałych składników powłoki
Przykład 15
Modyfikacja nanorurek węglowych za pomocą pentaerytryty i dipentaerytrytu.
Mieszaninę 26 g pentaerytrytu, 4 g dipentaerytrytu, 1100 g wody i 0,075 g nanorurek węglowych ogrzano do temp. 95 °C i mieszano do momentu rozpuszczenia pentaerytrytu i dipentaerytrytu. Następnie układ mieszając ochłodzono do temperatury otoczenia po czym wysuszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 40°C. Uzyskany produkt zmielono i przesiano przez sito o wymiarze oczek 65 μΠΊ.
Przygotowanie farby term ochronnej.
Farbę termochronną, zawierającą substancję błonotwórczą termoplastyczną i duroplastyczną oraz nanorurki węglowe (modyfikowane mieszaniną pentaerytrytu i dipentaerytrytu) przygotowano poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
• roztwór równowagowej mieszaniny polioctanu winylu) i żywicy hydroksyakrylowej w mieszaninie ksylenu i octanu butylu (Worlee, Niemcy) - 89,3 g;
• dyspergator Byk-P 104S - 5 g;
• odpieniacz BYK. 067A - 0,4 g;
• tlenek cynku - 3,5 g;
• wollastonit - 2 g;
• fosforan mocznika - 28 g;
• mocznik-4 g;
• dicyjanodiamid - 8,5 g;
• chloroparafina proszkowa- 5 g;
• produkt modyfikacji nanorurek węglowych pentaerytrytem i dipentaerytrytem - 15,1 g.
Do uzyskanej dyspersji wprowadzono 0,8 g utwardzacza izocyjanianowego Tolonate HDB-LV (Vencorex, Tajlandia) i całość wymieszano. Gotową farbę poddano wstępnemu podsieciowaniu w czasie 30 min, po czym naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla, i wyrównano nastawnym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm i zawartości ok. 0,035 cz. wag. nanorurek węglowych/100 cz. wag. pozostałych składników powłoki, Cechy termochronne powłoki przebadano z wykorzystaniem palnika gazowego Bunsena. W czasie badania monitorowano czas niezbędny do osiągnięcia przez płytkę stalową temperatury rzędu 650°C. Wyniki badań temperaturowych oraz stopień spęcznienia powłoki przedstawiono w tabeli 5.
Przykład 16
W celach porównawczych przygotowano farbę termochronną, bazującą na mieszaninie termoplastycznej i duroplastycznej substancji błonotwórczej (niezawierającą nanorurek węglowych), poprzez zmieszanie w disolwerze następujących składników:
PL 235 956 Β1 • roztwór równowagowej mieszaniny polioctanu winylu) i żywicy hydroksyakrylowej w mieszaninie ksylenu i octanu butylu (Worlee, Niemcy) - 89,3 g;
• dyspergator Byk-P 104S - 5 g;
• odpieniacz BYK 067A - 0,4 g;
• tlenek cynku - 3,5 g;
• wollastonit - 2 g;
• fosforan mocznika - 28 g;
• mocznik-4 g;
• dicyjanodiamid - 8,5 g;
• chloroparafina proszkowa - 5 g;
• pentaerytryt - 13,05 g;
• dipentaerytryt - 2 g.
Do uzyskanej dyspersji wprowadzono 0,8 g utwardzacza izocyjanianowego Tolonate HDB-LV (Vencorex, Tajlandia) i całość wymieszano. Gotową farbę poddano wstępnemu podsieciowaniu w czasie 30 min, po czym naniesiono na płytkę stalową za pomocą pędzla, i wyrównano nastawnym aplikatorem szczelinowym uzyskując po wyschnięciu powłokę o grubości 1 mm. Wyniki badań termochronności i stopnia spęcznienia powłok (określonych jak w Przykładzie 15) przedstawiono w tabeli 5.
Tabela 5
| Receptura I farby | Nanonapełniacz węglowy | 1 Czas do osiągnięcia 650°C [min] | Stopień spęcznienia powłoki [%] | |
| Rodzaj | Dodatek3 | |||
| Przykład 15 j | Nanorurki węglowe | 0.035 | 16,1 | 451 ±75 |
| Przykład 16 [ | Brak1 | 0 | 12,4 | 366 ± 65 |
- przykłady odniesienia; 2 - cz. wag. /100 cz. wag. pozostałych składników powłoki
Claims (11)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, znamienny tym, że w procesie modyfikacji, jako substancję modyfikującą, stosuje się stałe oligoalkohole i/lub polialkohole w ilości od 2 części wagowych do 400 części wagowych w przeliczeniu na 1 część wagową nanonapełniacza węglowego w postaci nanorurek węglowych i/lub grafenu i/lub sadzy i/lub grafitu, a proces modyfikacji prowadzi się susząc zawiesinę nanonapełniacza węglowego w roztworze wodnym lub wodno-alkoholowym substancji modyfikującej lub ochładzając mieszaninę nanonapełniacza węglowego i stopionej substancji modyfikującej.
- 2. Farba termochronna do podłoży stalowych, zawierająca polimerową substancję błonotwórczą termoplastyczną i/lub duroplastyczną oraz porofor, substancję odwadniającą oraz napełniacze i/lub pigmenty i/lub plastyfikatory i/lub współrozpuszczalniki i/lub odpieniacze i/lub sykatywy i/lub uniepalniacze, znamienna tym. że zawiera nanonapełniacz węglowy w postaci nanorurek węglowych i/lub grafenu i/lub sadzy i/lub grafitu, w ilości od 0,025 części wagowych do 5 części wagowych w przeliczeniu na 100 części wagowych suchej masy pozostałych składników farby, modyfikowany substancją modyfikującą w postaci stałych oligoalkoholi i/lub polialkoholi w ilości od 2 części wagowych do 400 części wagowych w przeliczeniu na 1 część wagową nanonapełniacza węglowego.
- 3. Farba termochronna według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera porofor w postaci związków azotu i substancję odwadniającą w postaci pochodnych kwasu fosforowego i/lub kwasu siarkowego i/lub kwasu borowego.
- 4. Farba termochronna według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera porofor i substancję odwadniającą w ilości od 10% wagowych do 80% wagowych suchej masy farby.
- 5. Farba termochronna według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera napełniacze i/lub pigmenty naturalne i/lub syntetyczne, takie jak fosforany metali, krzemionkę i krzemiany, dwuPL 235 956 B1 tlenek tytanu, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, tlenek cynku, tlenki żelaza, węglan wapnia, talk, kaolin, mika, siarczan bani, boran cynku, boran sodu, w ilości od 0,1% wagowych do 50% wagowych suchej masy farby.
- 6. Sposób wytwarzania farby termochronnej do podłoży stalowych polegający na łączeniu polimerowej substancji błonotwórczej termoplastycznej i/lub duroplastycznej z poroforem, substancją odwadniającą oraz napełniaczami i/lub pigmentami i/lub plastyfikatory i/lub współrozpuszczalniki i/lub odpieniacze i/lub sykatywy i/lub uniepalniacze, znamienny tym, że stosuje się nanonapełniacz węglowy w postaci nanorurek węglowych i, lub grafenu i/lub sadzy i/lub grafitu, w ilości od 0,025 części wagowych do 5 części wagowych w przeliczeniu na 100 części wagowych suchej masy pozostałych składników farby, modyfikowany substancją modyfikującą w postaci stałych oligoalkoholi i/lub polialkoholi, którą w procesie modyfikacji stosuje się u ilości od 2 części wagowych do 400 części wagowych w przeliczeniu na 1 część wagową nanonapełniacza węglowego.
- 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że nanonapełniacz węglowy dysperguje się w obecności wszystkich składników farby lub wprowadza się go w postaci mieszaniny z wybranym lub wybranymi składnikami farby.
- 8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako porofor stosuje się związek azotu, a jako substancję odwadniającą stosuje się pochodną kwasu fosforowego i lub kwasu siarkowego i/lub kwasu borowego.
- 9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się porofor i substancję odwadniającą w ilości od 10% wagowych do 80% wagowych suchej masy farby.
- 10. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako napełniacze i/lub pigmenty naturalne i lub syntetyczne stosuje się fosforany metali, krzemionkę i krzemiany, dwutlenek tytanu, tlenek glinu, wodorotlenek glinu, tlenek cynku, tlenki żelaza, węglan wapnia, talk, kaolin, mikę, siarczan baru, boran cynku, boran sodu, w ilości od 0,1% wagowych do 50% wagowych suchej masy farby.
- 11. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako substancję błonotwórczą stosuje się polimerowe substancje błonotwórcze termoplastyczne: poli(octan winylu) i jego pochodne, poliakrylany, kopolimery styrenu, kopolimery akrylonitrylu, poliestry nasycone, poliuretany termoplastyczne i/lub duroplastyczne: epoksydowe, poliuretanowe, akrylowo-poliuretanowe, poliestrowe, schnące oksydacyjnie alkidy i ich pochodne.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413710A PL235956B1 (pl) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, farba termochronna do podłoży stalowych oraz sposób wytwarzania farby termochronnej |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413710A PL235956B1 (pl) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, farba termochronna do podłoży stalowych oraz sposób wytwarzania farby termochronnej |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413710A1 PL413710A1 (pl) | 2017-03-13 |
| PL235956B1 true PL235956B1 (pl) | 2020-11-16 |
Family
ID=58231089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413710A PL235956B1 (pl) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, farba termochronna do podłoży stalowych oraz sposób wytwarzania farby termochronnej |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235956B1 (pl) |
-
2015
- 2015-08-28 PL PL413710A patent/PL235956B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413710A1 (pl) | 2017-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Influences of binder on fire protection and anticorrosion properties of intumescent fire resistive coating for steel structure | |
| Sun et al. | Co-microencapsulate of ammonium polyphosphate and pentaerythritol in intumescent flame-retardant coatings | |
| Li et al. | Effects of titanium dioxide on the flammability and char formation of water-based coatings containing intumescent flame retardants | |
| Ullah et al. | Effects of ammonium polyphosphate and boric acid on the thermal degradation of an intumescent fire retardant coating | |
| Song et al. | Flame retardancy and thermal degradation behaviors of phosphate in combination with POSS in polylactide composites | |
| EP0468259B1 (de) | Intumeszenzträger und deren Verwendung | |
| US4043987A (en) | Substituted ammonium polyphosphate composition | |
| Xu et al. | Synergistic effect of sepiolite and polyphosphate ester on the fire protection and smoke suppression properties of an amino transparent fire-retardant coating | |
| Nasirzadeh et al. | Effects of inorganic fillers on the performance of the water‐based intumescent fire‐retardant coating | |
| US20010027226A1 (en) | Flame-retardant coating | |
| Shen et al. | Preparation, characterization of microencapsulated ammonium polyphosphate and its flame retardancy in polyurethane composites | |
| CA2364509A1 (en) | Flame-retardant coating | |
| Qin et al. | Study on inorganic modified ammonium polyphosphate with precipitation method and its effect in flame retardant polypropylene | |
| Sun et al. | Co-microencapsulate of ammonium polyphosphate and pentaerythritol and kinetics of its thermal degradation | |
| Yang et al. | Effects of microencapsulated APP-II on the microstructure and flame retardancy of PP/APP–II/PER composites | |
| Rao et al. | Enhanced thermal properties of silica nanoparticles and chitosan bio-based intumescent flame retardant Polyurethane coatings | |
| Gao et al. | Synthesis of amino trimethylene phosphonic acid melamine salt and its application in flame‐retarded polypropylene | |
| Luo et al. | A novel intumescent flame retardant with nanocellulose as charring agent and its flame retardancy in polyurethane foam | |
| Baena et al. | Fire behaviour of waterborne intumescent coatings on timber substrate for bushfire exposure | |
| Wang et al. | Influences of expandable graphite modified by polyethylene glycol on fire protection of waterborne intumescent fire resistive coating | |
| Dong et al. | Influence of degree of polymerization of ammonium polyphosphate on anti-aging property of waterborne fire resistive coatings | |
| Wang et al. | Preparation and characterization of TiO2-coated hollow glass microsphere and its flame-retardant property in thermoplastic polyurethane | |
| EP2622004B9 (de) | Vernetzbare organopolysiloxanzusammensetzung | |
| KR20070051833A (ko) | 금속 수산화물 및 점토 기재의, 단봉 과립 크기 분포를갖는 난연 조성물 | |
| PL235956B1 (pl) | Sposób modyfikacji nanonapełniaczy węglowych do farby termochronnej, farba termochronna do podłoży stalowych oraz sposób wytwarzania farby termochronnej |