RU2679388C1 - Method for producing heat-absorbing material - Google Patents
Method for producing heat-absorbing material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679388C1 RU2679388C1 RU2017131655A RU2017131655A RU2679388C1 RU 2679388 C1 RU2679388 C1 RU 2679388C1 RU 2017131655 A RU2017131655 A RU 2017131655A RU 2017131655 A RU2017131655 A RU 2017131655A RU 2679388 C1 RU2679388 C1 RU 2679388C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paste
- substrate
- heat
- dispersed
- absorbing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B7/00—Respiratory apparatus
- A62B7/08—Respiratory apparatus containing chemicals producing oxygen
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к относится к аккумулированию тепловой энергии для оптимизации температуры поверхности тела человека в экстремальных условиях, снижению температуры на вдохе в средствах индивидуальной защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, а также в средствах радиоэлектроники для защиты от перегрева, а более конкретно - к способу для нанесения покрытий на полотно пористого материала.The invention relates to the accumulation of thermal energy to optimize the temperature of the surface of a person’s body in extreme conditions, lowering the temperature on inhalation in personal protective equipment of the respiratory system working on chemically bound oxygen, as well as in electronic equipment for protection against overheating, and more particularly a method for coating a web of porous material.
Известен способ получения теплопоглощающего материала в виде пористой металлической пластины из вспененного металла, например, из пеноникеля либо пеномеди, которые используются в изолирующих дыхательных аппаратах для охлаждения дыхательной газовой смеси (ДГС). При начальной температуре ДГС 75°С и начальной температуре фильтра-теплообменника 37°С при полном взаимном теплообмене по известному способу смесь охлаждается на 20-22°С (Патент РФ №2291727, МПК А62В 7/08. А62В 19/00, 2007 г.). Недостатками известного способа является высокое сопротивление дыханию и недостаточная эффективность охлаждения, особенно при тяжелых режимах дыхания, когда нагрев ДГС может достигнуть 60-65°С.A known method of producing a heat-absorbing material in the form of a porous metal plate made of foamed metal, for example, foam nickel or foamomed, which are used in insulating breathing apparatus for cooling a respiratory gas mixture (DGS). At the initial temperature of the DHS of 75 ° C and the initial temperature of the filter-heat exchanger of 37 ° C with complete mutual heat exchange according to the known method, the mixture is cooled to 20-22 ° C (RF Patent No. 2291727, IPC A62B 7/08. A62B 19/00, 2007 .). The disadvantages of this method is the high resistance to breathing and insufficient cooling efficiency, especially in severe respiration conditions, when the heating of the DHS can reach 60-65 ° C.
Известен способ получения теплопоглощающего материала, заключающийся в том, что в закрытую металлическую емкость (холодильник) помещают хладагент - кристаллический двухзамещенный фосфорнокислый натрий с температурой плавления 34-36°С и вокруг этой емкости пропускают ДГС, нагретую в результате реакции регенерации (Изолирующий кислородный респиратор Р-12. Инструкция по эксплуатации. - Донецк, ЦНИЛ ГД, 1969. - С. 34-37). Сущность известного способа заключается в том, что в холодильник заливают нагретый до +60°С однородный расплав хладагента в объеме 800-830 г и охлаждают холодильник, причем при температуре выше +34°С происходит плавление хладагента и в результате теплообмена через стенки ДГС в течение 1 ч охлаждается на 1-3°С. После перехода в расплав температура хладагента начинает расти и при +60°С он теряет охлаждающие свойства.A known method of producing heat-absorbing material, which consists in the fact that a refrigerant is placed in a closed metal container (refrigerator) —crystalline disubstituted sodium phosphate with a melting point of 34-36 ° C, and DHA heated as a result of the regeneration reaction is passed around this container (Insulating oxygen respirator P -12. Instruction manual. - Donetsk, Central Scientific Research Laboratory of State Duma, 1969. - S. 34-37). The essence of the known method lies in the fact that a homogeneous melt of refrigerant heated to + 60 ° C is poured into the refrigerator in a volume of 800-830 g and the refrigerator is cooled, moreover, at a temperature above + 34 ° C, the refrigerant melts and as a result of heat exchange through the walls of the DGS during 1 h is cooled by 1-3 ° C. After the transition to the melt, the temperature of the refrigerant begins to increase and at + 60 ° C it loses its cooling properties.
Недостатками известного способа являются короткий срок действия (40-60 мин) и невысокая охлаждающая способность (1-3°С).The disadvantages of this method are the short duration (40-60 minutes) and low cooling capacity (1-3 ° C).
Известен также способ получения теплопоглощающего материала для средств индивидуальной защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, включающий использование хладагента (Патент РФ №2330697, МПК А62В 7/08, 2008 г.) Согласно способу дыхательную смесь пропускают при вдохе и выдохе непосредственно через хладагент, в качестве хладагента используют неорганические соли, способные образовывать при выдохе кристаллогидраты в результате взаимодействия с парами воды с последующим термическим разложением их при вдохе. Неорганические соли наносят на неорганический волокнистый материал и после нанесения на волокнистый материал хладагент обезвоживают.There is also known a method of producing heat-absorbing material for personal protective equipment for respiratory organs operating on chemically bound oxygen, including the use of a refrigerant (RF Patent No. 2330697, IPC АВВ 7/08, 2008). According to the method, the respiratory mixture is passed directly through the refrigerant when inhaling and exhaling. , inorganic salts capable of forming crystalline hydrates as a result of interaction with water vapor followed by their thermal decomposition upon inhalation are used as a refrigerant. Inorganic salts are applied to the inorganic fibrous material, and after application to the fibrous material, the refrigerant is dehydrated.
Таким образом, известный способ предусматривает в процессе дыхания периодическое образование и термическое разложение кристаллогидратов неорганических солей.Thus, the known method involves in the process of breathing the periodic formation and thermal decomposition of crystalline hydrates of inorganic salts.
Недостатками известного способа являются сложность поддержания равных скоростей потока через все живое сечение волокнистой подложки с кристаллогидратами. К тому же, известный способ обеспечивает подачу на регенеративный продукт обезвоженного воздуха, что вызовет естественное снижение температуры ДГС на вдохе из-за худшей работы регенеративного продукта, так как для поглощения диоксида углерода и выделения кислорода требуется вода. А худшая работа регенеративного патрона потребует увеличения его массы.The disadvantages of this method are the difficulty of maintaining equal flow rates through the entire living section of the fibrous substrate with crystalline hydrates. In addition, the known method provides dehydrated air to the regenerative product, which will cause a natural decrease in the temperature of the DHA on inspiration due to the worse functioning of the regenerative product, since water is required to absorb carbon dioxide and release oxygen. And the worst work of a regenerative cartridge will require an increase in its mass.
Вызывает сомнение утверждение авторов известного способа, что нанесение указанных солей на волокна из неорганического материала позволяет значительно снизить аэродинамическое сопротивление путей прохождения дыхательной смеси сквозь поглотитель по сравнению с другими способами охлаждения ДГС:The authors of the known method are doubtful that applying these salts to fibers of inorganic material can significantly reduce the aerodynamic resistance of the pathways of the respiratory mixture through the absorber compared to other methods of cooling DGS:
Известен способ изготовления волокнистых композитов вакуумной инфузией (заявка США №2008/0136060, МПК8 В29С 70/44, 2008 г.). В указанном способе образуют рабочую полость, в которой размещают волокнистую преформу с расположенной на ее поверхности распределительной тканью, вакуумируют рабочую полость, что обеспечивает поступление смолы к волокнистой преформе за счет всасывания смолы под действием разрежения из расходной емкости с последующей инжекцией смолы в преформу и пропиткой преформы смолой, и отверждают пропитанную смолой преформу с образованием волокнистого композита. При этом осуществляют непрерывную откачку воздуха и газообразных включений из рабочей полости с противоположных поверхностей преформы. Устройство для осуществления указанного способа включает рабочую полость, которая связана с расходной емкостью, содержащей смолу, и с вакуумным насосом. Рабочая полость сообщается посредством полупроницаемых мембран, прилегающих к преформе, с расположенными с противоположных сторон от преформы первой и второй полостями, каждая из которых связана с вакуумным насосом. На поверхности преформы находится распределительная ткань, на которую подается смола. Во второй полости, обращенной к поверхности волокнистой преформы, на которую подается смола, размещена вентиляционная ткань для транспортирования газообразных компонентов, поступающих во вторую полость из рабочей полости, к вакуумному насосу. Недостатками способа и устройства, реализующего указанный способ, являются недостаточное качество волокнистого композита, получаемого в процессе вакуумной инфузии, и трудность изготовления волокнистых композитов сложной формы с интегрированными элементами усиления.A known method of manufacturing fibrous composites by vacuum infusion (US application No. 2008/0136060, IPC8 V29C 70/44, 2008). In this method, a working cavity is formed in which a fibrous preform with a distribution tissue located on its surface is placed, the working cavity is evacuated, which ensures the resin is supplied to the fibrous preform by suction of the resin under vacuum from the supply tank, followed by injection of resin into the preform and impregnation of the preform resin, and cure the resin-impregnated preform to form a fibrous composite. In this case, continuous pumping of air and gaseous inclusions from the working cavity from opposite surfaces of the preform is carried out. A device for implementing this method includes a working cavity, which is associated with a supply container containing resin, and with a vacuum pump. The working cavity communicates by means of semipermeable membranes adjacent to the preform, with the first and second cavities located on opposite sides of the preform, each of which is connected to a vacuum pump. On the surface of the preform is a distribution fabric to which resin is supplied. In the second cavity, facing the surface of the fibrous preform to which the resin is supplied, a ventilation tissue is placed for transporting the gaseous components entering the second cavity from the working cavity to the vacuum pump. The disadvantages of the method and device that implements the specified method are the insufficient quality of the fibrous composite obtained in the process of vacuum infusion, and the difficulty of manufacturing fibrous composites of complex shape with integrated reinforcing elements.
Как установлено заявителем, использование в указанном способе, как основного механизма, способствующего непрерывному удалению газообразных компонентов из объема рабочей полости с обеих сторон волокнистой преформы, полупроницаемых мембран, непосредственно прилегающих к поверхности преформы, повышает степень дегазации волокнистой преформы, но, в то же время приводит к разделению модифицированных растворов. При использовании в качестве модификатора наноструктурированных материалов происходит их задержание на границе мембран вследствие концентрационной поляризации.As established by the applicant, the use in this method, as the main mechanism that facilitates the continuous removal of gaseous components from the volume of the working cavity on both sides of the fibrous preform, of semipermeable membranes directly adjacent to the surface of the preform, increases the degree of degassing of the fibrous preform, but at the same time leads to to the separation of modified solutions. When using nanostructured materials as a modifier, they are retained at the membrane boundary due to concentration polarization.
В качестве прототипа выбран способ охлаждения дыхательной газовой смеси в средствах индивидуальной защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде (Пат. РФ №2614028, МПК А62В 7/08, 22.03.2017). Способ включает использование хладагента, нанесенного на волокнистую подложку, на которую предварительно наносят с одной либо обеих сторон хладагент, представляющий смесь твердых высокомолекулярных углеводородов предельного характера, модифицированную наноматериалом. При этом в качестве хладагента используют смесь модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода, а в качестве наноматериала используют углеродный наноструктурный материал «Таунит» - смесь углеродных нанотрубок типа «Таунит» либо «Таунит-М» в количестве мас. % от 0,5 до 10, либо нанографит (полиграфен) в количестве мас. % от 0,2 до 6.As a prototype, the method of cooling the respiratory gas mixture in personal protective equipment for respiratory organs operating on chemically bound oxygen was chosen (Pat. RF No. 2614028, IPC АВВ 7/08, 03/22/2017). The method includes the use of a refrigerant deposited on a fibrous substrate, onto which a refrigerant is previously applied from one or both sides, representing a mixture of solid high molecular weight hydrocarbons of a limiting nature, modified with nanomaterial. In this case, a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures is used as the refrigerant, and Taunit carbon nanostructured material — a mixture of carbon nanotubes of the Taunit or Taunit-M type in the amount of wt. % from 0.5 to 10, or nanographite (polygraph) in the amount of wt. % 0.2 to 6.
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
- сложность получения листов или полос поглотителя с заданной толщиной при нанесении на подложку пасты хладагента,- the difficulty of obtaining sheets or strips of an absorber with a given thickness when applying refrigerant paste to a substrate,
- неравномерность распределения в пасте модифицирующего вещества, обусловленная капиллярным отводом расплавленного парафина материалом волокнистой подложки в процессе нанесения разогретой пасты;- uneven distribution of the modifying substance in the paste, due to capillary removal of molten paraffin by the material of the fibrous substrate during the application of the heated paste;
- низкая газопроницаемость теплопоглощающего состава;- low gas permeability of the heat-absorbing composition;
- возможность пыления теплопоглощающего состава.- the possibility of dusting a heat-absorbing composition.
Эти недостатки обусловлены способом нанесения разогретой пасты на волокнистую подложку.These disadvantages are due to the method of applying the heated paste to the fibrous substrate.
Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения дыхательной газовой смеси.The objective of the invention is to increase the cooling efficiency of the respiratory gas mixture.
Техническим результатом изобретения является снижение массогабаритных характеристик и уменьшение сопротивления дыханию.The technical result of the invention is to reduce weight and size characteristics and reduce breathing resistance.
Технический результат достигается способом получения теплопоглощающего материала путем нанесения теплопоглощающей пасты на подложку из волокнистого материала посредством приготовления дисперсной системы, в которой дисперсной фазой являются углеродные нанотрубки (УНТ), а дисперсной средой - расплавленная смесь парафинов, охлаждения дисперсной системы до получения пасты повышенной вязкости, при этом нанесение теплопоглощающей пасты осуществляют втиранием пасты в углубления подложки из нетканого полимерного материала до проявления пасты на обратной стороне подложки и получения сплошного покрытия на лицевой стороне.The technical result is achieved by the method of obtaining heat-absorbing material by applying heat-absorbing paste to a substrate of fibrous material by preparing a dispersed system in which the dispersed phase is carbon nanotubes (CNTs) and the dispersed medium is a molten mixture of paraffins, cooling the dispersed system to obtain a paste of high viscosity, this application of heat-absorbing paste is carried out by rubbing the paste into the recesses of the substrate of non-woven polymeric material until manifest paste on the back of the substrate and obtain a continuous coating on the front side.
Втирание пасты осуществляют при удельном давлении пасты на подложку равном 0,2±0,05 МПа и скорости перемещения пасты относительно подложки, равной 3±1 м/мин.Rubbing the paste is carried out at a specific pressure of the paste on the substrate equal to 0.2 ± 0.05 MPa and a speed of movement of the paste relative to the substrate, equal to 3 ± 1 m / min.
В качестве дисперсной фазы используют углеродный наноструктурный материал «Таунит» - смесь углеродных нанотрубок типа «Таунит» либо «Таунит-М» в количестве мас. % от 0,5 до 10, либо нанографит (полиграфен) в количестве мас. % от 0,2 до 6.As the dispersed phase using carbon nanostructured material “Taunit” - a mixture of carbon nanotubes of the type “Taunit” or “Taunit-M” in the amount of wt. % from 0.5 to 10, or nanographite (polygraph) in the amount of wt. % 0.2 to 6.
В дисперсной среде используют парафины с температурой плавления более 40°С, при этом соотношение компонентов парафинов из ряда С16Н36 С20Н42 и высокоплавкого парафина составляет 80/20 - 95/5 мас. ч.In a dispersed medium, paraffins with a melting point of more than 40 ° C are used, while the ratio of the components of paraffins from the series C 16 H 36 C 20 H 42 to high-melting paraffin is 80/20 - 95/5 wt. hours
После втирания полученный материал помещают под ИК-нагреватель с темным спектром излучения и нагревают до достижения гладкой сплошной поверхности подложки.After rubbing, the resulting material is placed under an infrared heater with a dark emission spectrum and heated until a smooth, continuous surface of the substrate is reached.
В качестве волокнистого материала используют полипропиленовое нетканое полотно «Спанбонд» с плотностью от 17 до 25 г/м2.As the fibrous material used polypropylene non-woven fabric "Spanbond" with a density of from 17 to 25 g / m 2 .
После нанесения пасты на подложку полученный материал подвергают выдержке при температуре 58-60°С в течение 40 мин. After applying the paste to the substrate, the resulting material is subjected to exposure at a temperature of 58-60 ° C for 40 minutes.
Осуществление нанесения теплопоглощающей пасты втиранием пасты в углубления подложки из нетканого полимерного материала до проявления пасты на обратной стороне подложки и получения сплошного покрытия на лицевой стороне обеспечивает:The implementation of the application of heat-absorbing paste by rubbing the paste into the recesses of the substrate of non-woven polymeric material until the paste appears on the back of the substrate and obtain a continuous coating on the front side provides:
- постоянство толщины теплопоглощающего материала, а именно равной толщине подложки из волокнистого материала до пропитки. Применительно к устройствам для охлаждения газовых потоков устройства характеризуются минимальными габаритами и минимальным сопротивлением дыханию за счет выбора оптимального зазора между подложками,- the constancy of the thickness of the heat-absorbing material, namely equal to the thickness of the substrate of fibrous material before impregnation. In relation to devices for cooling gas flows, the devices are characterized by minimum dimensions and minimum breathing resistance due to the choice of the optimal gap between the substrates,
- пористость теплопоглощающего материала, так как при втирании заполняются только крупные поры в волокнистом материале, а в мелкие поры, суммарный объем которых превосходит объем крупных пор, паста с повышенной вязкостью попасть не может, так как не действуют капиллярные силы. Это обеспечивает теплообмен всего объема теплопоглощающего материала за счет большей температурной разности потоков на вдохе и выдохе,- porosity of the heat-absorbing material, since only large pores in the fibrous material are filled during rubbing, and a paste with high viscosity cannot get into small pores, the total volume of which exceeds the volume of large pores, since capillary forces do not act. This ensures heat transfer of the entire volume of heat-absorbing material due to the greater temperature difference of the flows on inspiration and expiration,
- равномерное распределение в теплопоглощающем материале модифицирующей добавки, что исключает выделение из подложки теплопоглощающего материала в процессе работы даже при нагреве выше температуры плавления парафинов, что является решающим преимуществом заявляемого способа по сравнению с прототипом.- uniform distribution in the heat-absorbing material of the modifying additive, which eliminates the release of heat-absorbing material from the substrate during operation even when heated above the melting point of paraffins, which is a decisive advantage of the proposed method compared to the prototype.
Использование в качестве теплопоглощающего материала смеси модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода обеспечивает увеличение электро- и теплопроводности хладагента. При этом материал становится формоустойчивым и не течет при температуре фазового перехода. Экспериментально установлено, что за счет изменения соотношения модифицированных парафинов можно обеспечить температурную разность до 40°С.The use of a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures as the heat-absorbing material provides an increase in the electrical and thermal conductivity of the refrigerant. In this case, the material becomes form-stable and does not flow at the phase transition temperature. It was established experimentally that by changing the ratio of modified paraffins, it is possible to provide a temperature difference of up to 40 ° C.
Осуществление втирания пасты при удельном давлении пасты на подложку равном 0,2±0,05 МПа и скорости перемещения пасты относительно подложки равной 3±1 м/мин обеспечивает заполнение в подложке только крупных пор и недостаточно для заполнения мелких пор, что делает материал газопроницаемым. Максимальная скорость перемещения пасты относительно подложки ограничена механической прочностью подложки, а минимальная - производительностью процесса получения материала, т.к. при уменьшении скорости перемещения ниже нижнего предела качество материала не возрастает.The implementation of rubbing the paste with a specific pressure of the paste on the substrate equal to 0.2 ± 0.05 MPa and a speed of movement of the paste relative to the substrate equal to 3 ± 1 m / min provides filling in the substrate only large pores and not enough to fill small pores, which makes the material gas permeable. The maximum speed of the paste relative to the substrate is limited by the mechanical strength of the substrate, and the minimum is limited by the productivity of the material production process, since by reducing the speed of movement below the lower limit, the quality of the material does not increase.
Использование в качестве дисперсной фазы углеродного наноструктурного материала «Таунит» - смеси углеродных нанотрубок типа «Таунит» либо «Таунит-М» в количестве мас. % от 0,5 до 10 обеспечивает увеличение теплопроводности парафина с 0,238 Вт/м°С до модификации до 0,37 Вт/м°С после модификации, а нанографита (полиграфена) в количестве мас. % от 0,2 до 6 увеличивает теплопроводность парафина с 0,238 Вт/м°С до 0,52 Вт/м°С.The use of the Taunit carbon nanostructured material as a dispersed phase — a mixture of carbon nanotubes of the Taunit or Taunit-M type in the amount of wt. % from 0.5 to 10 provides an increase in the thermal conductivity of paraffin from 0.238 W / m ° C before modification to 0.37 W / m ° C after modification, and nanographite (polygraph) in the amount of wt. % from 0.2 to 6 increases the thermal conductivity of paraffin from 0.238 W / m ° C to 0.52 W / m ° C.
Использование в дисперсной среде парафинов с температурой плавления более 40°С, при этом соотношение компонентов парафинов из ряда С16Н36 С20Н42 и высокоплавкого парафина составляет 80/20-95/5 мас. ч обеспечивает длительное хранение изделий из теплопоглощающего материала при стандартных условиях складского хранения.The use of paraffins in a dispersed medium with a melting point of more than 40 ° C, while the ratio of the components of paraffins from the series C 16 H 36 C 20 H 42 and high-melting paraffin is 80 / 20-95 / 5 wt. h provides long-term storage of products from heat-absorbing material under standard conditions of storage.
Помещали после втирания полученный материал под ИК-нагреватель с темным спектром излучения и нагревали до достижения гладкой сплошной поверхности подложки.After rubbing, the obtained material was placed under an IR heater with a dark emission spectrum and heated until a smooth, continuous surface of the substrate was reached.
В качестве волокнистого материала используют полипропиленовое нетканое полотно «Спанбонд» с плотностью от 17 до 80 г/м2.As the fibrous material used polypropylene non-woven fabric "Spanbond" with a density of from 17 to 80 g / m 2 .
Сущность предлагаемого способа поясняется примерами и чертежом, где показана принципиальная схема осуществления испытания получаемого материала.The essence of the proposed method is illustrated by examples and the drawing, which shows a schematic diagram of the test of the obtained material.
Для осуществления изобретения применялись следующие исходные вещества:For the implementation of the invention, the following starting materials were used:
Парафин - это смесь твердых высокомолекулярных углеводородов предельного характера, нормального изостроения, с незначительной примесью циклических углеводородов, получаемая главным образом из нефти, озокерита, а также синтетически - восстановлением СО водородом. Углеводороды, входящие в состав парафина, делят на парафины и церезины.Paraffin is a mixture of solid high molecular weight hydrocarbons of a limiting nature, normal isostructure, with an insignificant admixture of cyclic hydrocarbons, obtained mainly from oil, ozokerite, and also synthetically - reduction of CO with hydrogen. The hydrocarbons that make up paraffin are divided into paraffins and ceresins.
Очищенный парафин - бесцветный продукт, без запаха и вкуса, жирный на ощупь, нерастворим в воде и спирте, хорошо растворим в большинстве органических растворителей и минеральных маслах; при нагревании растворим во многих растительных маслах. Плотность твердого парафина при 15° в зависимости от его чистоты колеблется от 0,881-0,905 г/см3 (неочищенный парафин) до 0,907-0,915 г/см3 (очищенный парафин). Вследствие неоднородности состава парафина температуры начала и конца его плавления могут различаться на 10-12°. Плохо очищенный парафин имеет желтый или бурый цвет и темнеет на свету.Refined paraffin is a colorless product, odorless and tasteless, greasy to the touch, insoluble in water and alcohol, soluble in most organic solvents and mineral oils; when heated, soluble in many vegetable oils. The density of solid paraffin at 15 ° depending on its purity ranges from 0.881-0.905 g / cm 3 (crude paraffin) to 0.907-0.915 g / cm 3 (purified paraffin). Due to the heterogeneity of the composition of paraffin, the temperatures of the beginning and end of its melting can vary by 10-12 °. Poorly refined paraffin is yellow or brown in color and darkens in the light.
Ниже приведены характеристики наиболее применяемой марки парафина.Below are the characteristics of the most used brand of paraffin.
Качественные показатели Парафина П-2 нефтяного твердогоQualitative indicators of P-2 Paraffin oil solid
Теплопроводность парафина - 0,238 Вт/м°С; Модифицированного Таунитом - 0,37 Вт/м°С, Модифицированного графеном - 0,52 Вт/м°С. При этом материал становится формоустойчивым и не течет при температуре фазового перехода. Измерение проводилось на приборе ИТ - λ - 400 в режиме монотонного разогрева со средней скоростью 0,1°С /с при адиабатических условиях. Применение смеси модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода может обеспечить температурную разность до 40 С.Thermal conductivity of paraffin - 0.238 W / m ° C; Modified by Taunite - 0.37 W / m ° С, Modified by graphene - 0.52 W / m ° С. In this case, the material becomes form-stable and does not flow at the phase transition temperature. The measurement was carried out on an IT - λ - 400 instrument in the mode of monotonous heating at an average rate of 0.1 ° C / s under adiabatic conditions. The use of a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures can provide a temperature difference of up to 40 C.
Углеродный наноструктурный материал "Таунит". Смесь углеродных нанотрубок (УНТ) и углеродных нановолокон с коаксиальной структурой (УНВКС) с наружным диаметром 2-70 нм и длиной более 2 мкм. Содержание неуглеродных примесей не более 1% мас. Удельная геометрическая поверхность (многоточечный метод БЭТ) 90-130 м2/г.Carbon nanostructured material "Taunit". A mixture of carbon nanotubes (CNTs) and carbon nanofibres with a coaxial structure (UNVKS) with an outer diameter of 2-70 nm and a length of more than 2 microns. The content of carbon impurities is not more than 1% wt. Specific geometric surface (BET multipoint method) 90-130 m 2 / g.
Многослойные углеродные нанотрубки "Таунит-М". Коаксиальные многослойные углеродные нанотрубки с наружным диаметром 8-15 нм и длиной более 2 мкм. Число слоев одной трубки 6-10. Содержание неуглеродных примесей не более 1% масс. Удельная геометрическая поверхность (многоточечный метод БЭТ) 300-320 м2/г.Multilayer carbon nanotubes "Taunit-M". Coaxial multilayer carbon nanotubes with an outer diameter of 8-15 nm and a length of more than 2 microns. The number of layers of one tube is 6-10. The content of non-carbon impurities is not more than 1% of the mass. The specific geometric surface (BET multipoint method) is 300-320 m 2 / g.
Нанографит (полиграфен). Представляет собой чешуйки кристаллического графита диаметром от 10 до 100 мкм и средней толщиной 3-5 нм. Выпускается в виде пасты в воде или органических растворителях с массовым содержанием нанографита 6-10%. Может применяться в качестве электропроводящего наполнителя и для создания электропроводящих покрытийNanographite (polygraph). Represents flakes of crystalline graphite with a diameter of 10 to 100 microns and an average thickness of 3-5 nm. Available as a paste in water or organic solvents with a mass content of nanographite of 6-10%. It can be used as an electrically conductive filler and to create electrically conductive coatings.
Нетканый материал из полипропилена «Спанбонд с плотностью (г/м2) 15; 17; 21, 25 представляет собой волокнистый материал с крупными и мелкими порами и обладает высокой механической прочностью и гидрофобностью.Non-woven material from polypropylene "Spanbond with a density (g / m 2 ) 15; 17; 21, 25 is a fibrous material with large and small pores and has high mechanical strength and hydrophobicity.
Полиэтиленовый воск, представляет собой беловатые или желтоватые мелкодисперсные хлопья с постоянными свойствами. Получается методом полимеризации этилена. Этот процесс придает воску кристаллическую структуру. Размягчается при температуре в 140°С. Окисленный тип полиэтиленового воска почти нерастворим в большинстве растворителей.Polyethylene wax, is a whitish or yellowish finely dispersed flakes with constant properties. It is obtained by ethylene polymerization. This process gives the wax a crystalline structure. It softens at a temperature of 140 ° C. The oxidized type of polyethylene wax is almost insoluble in most solvents.
На фиг. 1 графических материалов показана схема проведения испытаний, на которой показаны 1 - корпус в виде трубы; 2 - дистацирующий элемент в виде объемной сетки; 3 - подложка с хладагентом.In FIG. 1 graphic materials shows a test scheme, which shows 1 - the body in the form of a pipe; 2 - a distant element in the form of a volumetric grid; 3 - a substrate with a refrigerant.
Пример 1Example 1
В емкость из диэлектрического материала (силикон или полиэтилен) объемом 0,01 м3 поместили 0,002 кг окисленных УНТ Таунит и добавили разогретый до 70°С парафин марки П2 в количестве 0,2 кг. Смесь обработали ультразвуком с частотой 22,5 кГц в течение 1 часа при перемешивании механической мешалкой (100 об/мин). После остывания материала до температуры 50°С производили повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 40 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Далее давали повторное охлаждение до температуры 50°С и производили повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 60 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Получили черный, непрозрачный материал. Далее полученный материал наносили на поверхность спанбонда, в виде ленты, путем растирания. Втирание пасты осуществляли при удельном давлении пасты на подложку равном 0,25 МПа и скорости перемещения пасты относительно подложки, равной 4 м/мин. После растирания полученную таким способом ленту помещали под ИК-нагреватель с темным спектром излучения и нагревали до достижения гладкой сплошной поверхности подложки.In a container of dielectric material (silicone or polyethylene) with a volume of 0.01 m 3 , 0.002 kg of oxidized CNT Taunit was placed and 0.2 kg of paraffin grade P2 heated to 70 ° C was added. The mixture was sonicated at a frequency of 22.5 kHz for 1 hour while stirring with a mechanical stirrer (100 rpm). After cooling the material to a temperature of 50 ° C, reheating to 70 ° C was carried out, followed by sonication at a frequency of 40 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. It was then re-cooled to a temperature of 50 ° C and re-heated to 70 ° C, followed by sonication at a frequency of 60 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Got a black, opaque material. Next, the resulting material was applied to the surface of the spunbond, in the form of a tape, by grinding. Rubbing the paste was carried out at a specific pressure of the paste on the substrate equal to 0.25 MPa and a speed of movement of the paste relative to the substrate, equal to 4 m / min. After grinding, the ribbon obtained in this way was placed under an infrared heater with a dark emission spectrum and heated until a smooth, continuous surface of the substrate was reached.
Пример 2Example 2
В емкость из диэлектрического материала (силикон или полиэтилен) объемом 0,01 м3 поместили 0,002 кг окисленных УНТ Таунит-М и добавили разогретый до 70°С парафин в количестве 0,2 кг и полиэтиленовый воск а количестве 0,01 кг. Смесь обработали ультразвуком с частотой 22,5 кГц в течение 1 часа при перемешивании механической мешалкой (100 об/мин). После остывания материала до температуры 50°С производили повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 40 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. После повторного остывания до температуры 50°С производили повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 60 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Получили черный, непрозрачный материал. Далее полученный материал втирали в поверхность подложки из спанбонда с плотностью 17 г/м2, в виде ленты, путем втирания в углубления подложки. Втирание пасты осуществляли при удельном давлении пасты на подложку равном 0,15 МПа и скорости перемещения пасты относительно подложки, равной 2 м/мин. После втирания полученную ленту помещали под ИК-нагреватель с темным спектром излучения и нагревали до достижения гладкой сплошной поверхности подложки.In a container of dielectric material (silicone or polyethylene) with a volume of 0.01 m 3 , 0.002 kg of oxidized CNT Taunit-M were placed and paraffin heated to 70 ° C in an amount of 0.2 kg and polyethylene wax in an amount of 0.01 kg were added. The mixture was sonicated at a frequency of 22.5 kHz for 1 hour while stirring with a mechanical stirrer (100 rpm). After cooling the material to a temperature of 50 ° C, reheating to 70 ° C was carried out, followed by sonication at a frequency of 40 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. After repeated cooling to a temperature of 50 ° C, reheating to 70 ° C was carried out, followed by sonication at a frequency of 60 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Got a black, opaque material. Next, the resulting material was rubbed into the surface of the spunbond substrate with a density of 17 g / m 2 in the form of a tape by rubbing into the recesses of the substrate. Rubbing the paste was carried out at a specific pressure of the paste on the substrate equal to 0.15 MPa and a speed of movement of the paste relative to the substrate, equal to 2 m / min. After rubbing, the resulting tape was placed under an IR heater with a dark emission spectrum and heated until a smooth, continuous surface of the substrate was reached.
Пример 3Example 3
1. Этот пример выполнили аналогично примеру 1, но в качестве исходных УНТ взяли графен (нанографит, полиграфен)). Смесь обработали ультразвуком с частотой 22,5 кГц в течение 1 часа при перемешивании механической мешалкой (100 об/мин). После остывания материала до температуры 50°С производится повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 40 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. После повторного остывания до температуры 50°С и производили повторный нагрев до 70°С с последующей обработкой ультразвуком при частоте 60 кГц и перемешиванием механической мешалкой (100 об/мин) в течение 20 мин. Получили темно-серый, непрозрачный материал. Далее полученный материал наносили на поверхность спанбонда, в виде ленты, путем втирания. Втирание пасты осуществляли при удельном давлении пасты на подложку равном 0,2 МПа и скорости перемещения пасты относительно подложки, равной 3 м/мин. После втирания полученную таким способом ленту подвергали ИК-нагреву с темным спектром излучения для расплавления верхнего слоя и нагревали до достижения гладкой сплошной поверхности подложки.1. This example was carried out analogously to example 1, but graphene (nanographite, polygraphen) was taken as the initial CNT. The mixture was sonicated at a frequency of 22.5 kHz for 1 hour while stirring with a mechanical stirrer (100 rpm). After cooling the material to a temperature of 50 ° C, re-heating to 70 ° C is carried out, followed by sonication at a frequency of 40 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. After repeated cooling to a temperature of 50 ° C and repeated heating to 70 ° C was carried out, followed by sonication at a frequency of 60 kHz and stirring with a mechanical stirrer (100 rpm) for 20 minutes. Received a dark gray, opaque material. Next, the resulting material was applied to the surface of the spunbond, in the form of a tape, by rubbing. Rubbing the paste was carried out at a specific pressure of the paste on the substrate equal to 0.2 MPa and a speed of movement of the paste relative to the substrate, equal to 3 m / min. After rubbing, the ribbon obtained in this way was subjected to IR heating with a dark emission spectrum to melt the upper layer and heated until a smooth, continuous surface of the substrate was reached.
Пример 4Example 4
Этот пример выполнили аналогично примеру 1, но в качестве исходных УНТ взяли не окисленные УНТ Таунит-М. В результате оказалось, что преобладающая часть нанотрубок после ультразвуковой обработки перешла в осадок. Таким образом, при применении не окисленных УНТ в данных условиях только 2% УНТ переходят в коллоидный раствор, остальные выпадают в осадок. Эти данные свидетельствуют о том, что кислородсодержащие группы на поверхности УНТ (гидроксильные, карбоксильные, карбонильные, лактонные) играют важную роль во взаимодействии с молекулами парафина. Проведенные исследования дают основание полагать, что происходит химическое взаимодействие молекул парафина с группами на поверхности частиц углеродного наноматериала. Без наличия кислородсодержащих групп эффективность модифицирования парафина резко снижается. Таким образом, углеродная поверхность графеновых слоев УНТ без кислородсодержащих групп обладает малым сродством к парафину.This example was carried out analogously to example 1, but Taunit-M not oxidized CNTs were taken as initial CNTs. As a result, it turned out that the predominant part of the nanotubes after ultrasonic treatment turned into a precipitate. Thus, when using non-oxidized CNTs under these conditions, only 2% of CNTs go into a colloidal solution, the rest precipitate. These data indicate that oxygen-containing groups on the surface of CNTs (hydroxyl, carboxyl, carbonyl, lactone) play an important role in the interaction with paraffin molecules. The conducted studies suggest that there is a chemical interaction of paraffin molecules with groups on the surface of carbon nanomaterial particles. Without the presence of oxygen-containing groups, the efficiency of paraffin modification is sharply reduced. Thus, the carbon surface of graphene layers of CNTs without oxygen-containing groups has a low affinity for paraffin.
Пример 5Example 5
Этот пример также выполнили аналогично примеру 1, но вместо наноматериала использовали различные виды технической сажи (марок: ДГ-100, ДМГ-80, ПМ-75, ПМ-50, ПМ-15 и ТГ-10). После нагрева и ультразвуковой обработки сажа осела на дне емкости.This example was also carried out analogously to example 1, but instead of nanomaterial used various types of technical soot (grades: DG-100, DMG-80, PM-75, PM-50, PM-15 and TG-10). After heating and ultrasonic treatment, the soot settled on the bottom of the tank.
Результаты получения теплопоглощающего материала были получены при испытании регенеративных теплообменников для самоспасателей. При дыхании человека выдыхаемая дыхательная газовая смесь имеет температуру около 37°С и насыщена парами воды. При температуре 37°С парциальное давление водяного пара равно 47,12 мм рт.ст., что соответствует концентрации 0,0453 г/л. За один выдох в трубку поступает 1,75 л ДГС, содержащей 0,0793 г водяного пара или 0,0044 моля.The results of obtaining heat-absorbing material were obtained when testing regenerative heat exchangers for self-rescuers. When a person breathes, the exhaled respiratory gas mixture has a temperature of about 37 ° C and is saturated with water vapor. At a temperature of 37 ° C, the partial pressure of water vapor is 47.12 mm Hg, which corresponds to a concentration of 0.0453 g / l. For one exhalation, 1.75 L of DHA containing 0.0793 g of water vapor or 0.0044 mol enters the tube.
Измерение проводилось на приборе ИТ - λ - 400 в режиме монотонного разогрева со средней скоростью 0,1°С /с при адиабатических условиях. Применение смеси модифицированных парафинов с различной температурой фазового перехода может обеспечить температурную разность до 40°С.The measurement was carried out on an IT - λ - 400 instrument in the mode of monotonous heating at an average rate of 0.1 ° C / s under adiabatic conditions. The use of a mixture of modified paraffins with different phase transition temperatures can provide a temperature difference of up to 40 ° C.
Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность охлаждения ДГС на 25-40°С до создания комфортных условий для дыхания. Способ упрощает обслуживание средств защиты дыхательных путей и обеспечивает возможность длительного хранения их в снаряженном состоянии.Using the proposed method allows to increase the efficiency of cooling DGS by 25-40 ° C to create comfortable conditions for breathing. The method simplifies the maintenance of respiratory tract protection and provides the possibility of long-term storage of them in running order.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131655A RU2679388C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Method for producing heat-absorbing material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017131655A RU2679388C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Method for producing heat-absorbing material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2679388C1 true RU2679388C1 (en) | 2019-02-07 |
Family
ID=65273821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017131655A RU2679388C1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Method for producing heat-absorbing material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2679388C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2291727C1 (en) * | 2005-05-13 | 2007-01-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Regenerative cartridge of isolating respiratory apparatus |
| US20080136060A1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Gkn Westland Aerospace, Inc. | System and method for forming and curing a composite structure |
| RU2330697C2 (en) * | 2006-05-10 | 2008-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ФГУП РосНИИГД) | Method of cooling respiratory gas mix in respiratory apparatus individual protection means |
| RU2614028C1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment |
-
2017
- 2017-09-08 RU RU2017131655A patent/RU2679388C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2291727C1 (en) * | 2005-05-13 | 2007-01-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Regenerative cartridge of isolating respiratory apparatus |
| RU2330697C2 (en) * | 2006-05-10 | 2008-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела (ФГУП РосНИИГД) | Method of cooling respiratory gas mix in respiratory apparatus individual protection means |
| US20080136060A1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Gkn Westland Aerospace, Inc. | System and method for forming and curing a composite structure |
| RU2614028C1 (en) * | 2015-12-14 | 2017-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Method for cooling respiratory gas mixture in respiratory individual protective equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Polymer/MOF-derived multilayer fibrous membranes for moisture-wicking and efficient capturing both fine and ultrafine airborne particles | |
| Azhari et al. | Binder-jet powder-bed additive manufacturing (3D printing) of thick graphene-based electrodes | |
| Onyancha et al. | Facile synthesis and applications of carbon nanotubes in heavy-metal remediation and biomedical fields: a comprehensive review | |
| Chinyerenwa et al. | Structure and thermal properties of porous polylactic acid membranes prepared via phase inversion induced by hot water droplets | |
| Gao et al. | Three-dimensionally porous graphene: A high-performance adsorbent for removal of albumin-bonded bilirubin | |
| Zhong et al. | Carbon composite membrane derived from a two-dimensional zeolitic imidazolate framework and its gas separation properties | |
| Liu et al. | Synthesis of ultra-large mesoporous carbons from triblock copolymers and phloroglucinol/formaldehyde polymer | |
| CN109592962B (en) | Preparation method of bionic ternary system graphene-black phosphorus nanocomposite film | |
| Yang et al. | Polymer blend techniques for designing carbon materials | |
| Tsyntsarski et al. | Porosity development during steam activation of carbon foams from chemically modified pitch | |
| Du et al. | Multifunctional shape-stabilized phase change composites based upon multi-walled carbon nanotubes and polypyrrole decorated melamine foam for light/electric-to-thermal energy conversion and storage | |
| WO2005102964A2 (en) | Porous carbon structures and methods | |
| CN105688285B (en) | A kind of preparation method of grapheme material coating chitosan three-dimensional bracket | |
| Choma et al. | Microporosity development in phenolic resin-based mesoporous carbons for enhancing CO2 adsorption at ambient conditions | |
| Ghimbeu et al. | Hierarchical porous nitrogen-doped carbon beads derived from biosourced chitosan polymer | |
| Gun’Ko et al. | Activation and structural and adsorption features of activated carbons with highly developed micro-, meso-and macroporosity | |
| RU2679388C1 (en) | Method for producing heat-absorbing material | |
| Afroze et al. | Core-shell structured graphene aerogels with multifunctional mechanical, thermal and electromechanical properties | |
| Geng et al. | Ultralong polypyrrole nanotubes aerogels with excellent elasticity for efficient solar steam generation | |
| Jasim et al. | Electrospun Ta-MOF/PEBA nanohybrids and their CH4 adsorption application | |
| Chen et al. | Integrated Janus cellulosic composite with multiple thermal functions for personalized thermal management | |
| Zhang et al. | Guiding cellular channels of artificial nanohybrid woods for anisotropic properties and solar-thermal evaporation | |
| Lv et al. | Nanofibrous films embedded with phase change material: Flexible and photo-responsive dressings for thermal compress therapy | |
| Pandey et al. | Highly efficient catalytic derived synthesis process of carbon aerogel for hydrogen storage application | |
| Ding et al. | A novel carbon aerogel enabling respiratory monitoring for bio-facial masks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190909 |