COMPOSICIÓN POLIMÉRICA PARA EL ALMACENAMIENTO DEL CALOR QUE CONTIENE UN MATERIAL DE CAMBIO DE FASE QUE ACUMULA CALOR Y UN PRODUCTO QUE INCLUYE DICHA COMPOSICIÓN.

Composición polimérica para el almacenamiento de calor que comprende un material de cambio de fase que acumula calor,

caracterizada porque la composición comprende un primer monómero al que está unido el material de cambio de fase, y al menos un segundo monómero o prepolímero que determina las propiedades físicas de la composición, el material de cambio de fase que tiene una temperatura de cambio de fase y la composición que es sólida tanto por debajo como por encima de la temperatura de cambio de fase; donde el material de cambio de fase es una sal hidratada; y donde el segundo monómero es un epoxi-acrilato alifático

La invención se refiere a una composición polimérica para el almacenamiento del calor según el preámbulo de la reivindicación 1, y a un producto según las reivindicaciones 12-16.

Esa composición polimérica se conoce del documento US-4209413. Esta composición conocida está en forma de gel en el que se dispersan partículas de un material que cambia de fase. Esto tiene el inconveniente de que 5 para todos los fines prácticos, la composición debe estar contenida en un contenedor completamente cerrado y no se puede usar como material independiente mecánicamente estable. Además, el intervalo de temperaturas de la composición es sólo limitado y los procedimientos para su preparación son complejos.

La composición según la invención se puede usar como aditivo para una gran cantidad de materiales. Su uso en materiales de construcción como el cemento, ladrillos y láminas y elementos de construcción resistentes al calor, 10 y en materiales poliméricos tales como tubos sintéticos ofrece, en particular, ventajas completamente nuevas para el calentamiento y el almacenamiento del calor.

Puesto que la composición es tanto química como mecánicamente estable a temperaturas elevadas (70°C-180°C), es muy adecuada para su uso como aditivo.

El aditivo según la invención presenta una emisión de calor constante. Además, el aditivo mantiene las 15 características típicas de un polímero como la deformación plástica a temperaturas elevadas. Adicionalmente, la composición también puede presentar características como un poder de absorción de agua restringido, resistencia al fuego, y elevada capacidad calorífica así como capacidad para el almacenamiento del calor.

Debido a que el material que acumula calor está permanentemente unido al primer monómero polimerizado y el segundo monómero polimerizado o prepolímero mantiene sus propiedades durante los tratamientos 20 mecánicos y a temperaturas elevadas de 70-180°C, la composición mantiene sus características poliméricas, su estructura y su efecto de acumulación de calor y como resultado de esto, es extremadamente útil como aditivo.

Ejemplos de un primer monómero que se pueden usar incluyen: compuestos de vinilo, polioles o polialcoholes, sulfuros y compuestos epoxi que tengan un grupo funcional que se pueda unir a un material de cambio de fase que acumula calor. En particular, son útiles el ácido (met)acrílico y el ácido dimetilolpropiónico, así como sus sales. 25

La elección del segundo o un tercer monómero o prepolímero está determinada por las propiedades físicas deseadas que deba tener una composición polimérica según la invención. Un ejemplo de un segundo monómero es un epoxi-acrilato que forma, junto con el primer monómero, una matriz térmicamente estable a la cual también está unida un material de cambio de fase, ya sea directa o indirectamente. Un segundo ejemplo es el isocianato, que en presencia de poliol se puede convertir por polimerización en poliuretano, que proporciona una matriz flexible a la cual 30 está unida un material de cambio de fase al primer monómero. Con esto, el material de cambio de fase se puede atrapar en celdas cerradas que están unidas a una matriz polimérica sólida mediante una fase, en la que el material de cambio de fase ha sido asimilado en un gel. Así, un uso de la composición es: la aplicación como aditivo para espumas de poliuretano que posean una elevada capacidad de almacenamiento del calor. Estas espumas se pueden aplicar para varios propósitos, tales como mantas térmicas. 35

Se pueden usar materiales de cambio de fase conocidos. Puede ser un hidrato de una sal orgánica o inorgánica, y especialmente acetato sódico trihidratado.

Otras formas preferidas de las composiciones según la invención se describen en las reivindicaciones 2-11.

Uno de sus aspectos es un líquido o una pasta que aparece en las reivindicaciones 9-11. 40

La composición que se especifica en ellas es un líquido o una pasta en la que se embeben las composiciones según la invención anteriormente mencionadas en forma de partículas sólidas. Este líquido o pasta es particularmente adecuado para emplearlo directamente como aditivo para polímeros, por ejemplo, plastisoles de PVC. Este líquido o pasta presenta como gran ventaja que el proceso de molienda se ha vuelto innecesario y el tamaño de partícula de la composición polimérica es significativamente más pequeño que el tamaño de las partículas procedentes 45 del proceso de molienda. Las partículas podrían tener un tamaño incluso inferior a 20 µm. Con ello, es posible la aplicación de la composición polimérica en finas capas.

A diferencia de la invención, con todos los procedimientos de producción habituales se obtiene una composición polimérica, en la que los materiales que acumulan calor no están unidos o están débilmente unidos al polímero en cuestión, cuya composición puede perder sus propiedades poliméricas por descomposición o deformación 50 en la que los materiales de cambio de fase serían liberados durante la exposición a temperaturas elevadas (70-180°C) o

por tratamientos mecánicos.

Los monómeros, prepolímeros y materiales de cambio de fase que se pueden usar para el procedimiento de preparación son compuestos conocidos. Algunos ejemplos de estos compuestos se describen en las formas de realización preferidas anteriormente mencionadas según la invención. La polimerización se lleva a cabo mediante procedimientos habituales tales como polimerización radicalaria y polimerización por etapas. Los monómeros de acrilato 5 se pueden polimerizar mediante polimerización radicalaria con la ayuda de un iniciador radicalario que se descompone térmicamente tal como Vazo® 52 (2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo). La polimerización por etapas es, por ejemplo, una reacción de adición entre un poliol y un isocianato, si se quiere acelerada por un catalizador, como Dabco® 33-LV. La ventaja de los dos procedimientos mencionados es que se pueden aplicar en condiciones habituales y a diferentes temperaturas. 10

La ventaja de una composición polimérica en forma de aditivo y, ciertamente, en forma de líquido o pasta, es que es muy simple de usar en los procedimientos existentes. Por ejemplo, la composición polimérica, que haya sido polimerizada in situ en un plastificante, por ejemplo, diisononilftalato o en un poliol, por ejemplo, Terathane 1000, se puede añadir inmediatamente a las fórmulas de recubrimiento existentes. De esta forma, la viabilidad de la composición polimérica no se verá afectada por técnicas complejas y económicamente no factibles, tales como técnicas de vacío y el 15 encapsulamiento de materiales de cambio de fase.

Los materiales de cambio de fase están en estado fundido, mezclados con la mezcla de monómeros de acrilato. De esta forma se usará menos agua para obtener una disolución homogénea. Las sales hidratadas producidas aplicando una disolución de un material de cambio de fase tienen un mayor contenido en agua de cristalización, en comparación a cuando se usan materiales de cambio de fase fundidos. Debido a que estos hidratos tienen un menor 20 punto de fusión que los hidratos equivalentes con un menor contenido en agua de cristalización, no son deseables.

Así, si se desea, y para la obtención de una composición polimérica que comprende un material de cambio de fase que acumula calor, en primer lugar se polimeriza una mezcla del primer monómero en presencia de un material de cambio de fase que acumula calor según un procedimiento convencional, por ejemplo en un gel, y posteriormente, el producto obtenido se añade a al menos uno del segundo monómero o prepolímero, tras lo cual, el 25 producto obtenido se polimeriza mediante un procedimiento conocido. Con este procedimiento, en primer lugar se puede unir, por ejemplo, un material de cambio de fase que acumula calor a un polímero, tras lo cual, el polímero con el material de cambio de fase se atrapa en una matriz de un segundo polímero. Con estos procedimientos de preparación es importante que los materiales de cambio de fase que están presentes en la mezcla cristalicen. Esto se puede conseguir, por ejemplo, dejando que la mezcla obtenida se enfríe o añadiendo un cristal de siembra. 30

Para el uso de la composición polimérica como producto final, es conveniente que la composición según la invención sea un compuesto sólido y coherente.

Además, los derechos exclusivos reivindicados comprenden un producto en el que se usa la composición polimérica según la invención, así como un procedimiento para su producción. Cuando la composición se obtiene en estado sólido, se puede moler y los granulados, gránulos o polvos obtenidos se pueden... [Seguir leyendo]

1. Composición polimérica para el almacenamiento de calor que comprende un material de cambio de fase que acumula calor, caracterizada porque la composición comprende un primer monómero al que está unido el material de cambio de fase, y al menos un segundo monómero o prepolímero que determina las propiedades físicas de la composición, el material de cambio de fase que tiene una temperatura de cambio de fase y la composición que es sólida 5 tanto por debajo como por encima de la temperatura de cambio de fase;

donde el material de cambio de fase es una sal hidratada;

y donde el segundo monómero es un epoxi-acrilato alifático.

2. Composición polimérica según la reivindicación 1 caracterizada porque la composición comprende entre el 1 y el 90% molar del primer monómero, siendo el resto el segundo monómero o prepolímero. 10

3. Composición polimérica según la reivindicación 1 ó 2 caracterizada porque el primer monómero contiene un grupo funcional al que está unido el material de cambio de fase.

4. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones previas caracterizada porque la composición comprende una matriz a la que está unida el material de cambio de fase.

5. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizada porque el 15 primer monómero es un compuesto de vinilo o un compuesto de hidroxilo que contiene un grupo carboxilo, así como sus sales.

6. Composición polimérica según la reivindicación 1 caracterizada porque la sal es acetato sódico trihidratado.

7. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizada porque la 20 composición contiene una serie de materiales de cambio de fase diferentes entre sí.

8. Composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizada porque la composición tiene una base de un poliacrilato al que está unido el acetato sódico trihidratado, dicho poliacrilato que está incorporado a una matriz de poliuretano.

9. Composición polimérica que comprende un material de cambio de fase que acumula calor caracterizada 25 porque la composición es un líquido o una pasta que es adecuado como aditivo que contiene una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en forma de partículas sólidas.

10. Composición polimérica según la reivindicación 9 caracterizada porque las partículas están recubiertas con una capa protectora.

11. Composición polimérica según la reivindicación 9 ó 10 caracterizada porque el líquido comprende poliol 30 o diisononilftalato.

12. Producto que acumula calor que comprende como aditivo una composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Producto según la reivindicación 12, donde el aditivo se ha aplicado en forma de gránulos o polvos.

14. Producto según la reivindicación 12, donde el aditivo se ha aplicado en forma de líquido o pasta. 35