JP4653438B2 - Emulsion composition for latent heat storage material - Google Patents
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Description
本発明は、生活環境の変化に伴う冷暖房利用の激増に起因する電力供給不足を解消するため、電力需要のオフピーク時間帯の割安な夜間電力エネルギーを使って相変化の際の融解潜熱を利用して蓄積する蓄冷熱システムの応用技術に関する。更に詳しくは直鎖飽和炭化水素であるn−パラフィン、水及び界面活性剤を主成分とする潜熱型蓄熱材用エマルション組成物に関する。 The present invention uses the latent heat of fusion at the time of phase change using cheaper nighttime energy during off-peak hours of power demand in order to solve the shortage of power supply due to the dramatic increase in the use of air conditioning with changes in living environment. This is related to the application technology of the cold storage system. More specifically, the present invention relates to an emulsion composition for a latent heat storage material mainly composed of n-paraffin which is a linear saturated hydrocarbon, water and a surfactant.
近年、オフィスビル、家庭において冷暖房の利用が益々増加しているが、夏季の電力需要ピークに備え、夜間電力を利用して冷暖房用の冷熱エネルギーを蓄積する蓄熱材の開発が盛んになってきた。電気は貯蔵できず、発電設備は需要のピークに合わせて建設する必要があり、このため最大需要と最小需要の格差が大きいと発電設備の効率的な運用が難しく、供給コストの上昇を招いていた。
電力の有効利用を促す蓄熱は、電力使用量(負荷)の時間帯による偏りを是正する負荷平準化効果があり電力設備の過大投資を抑制する契機にもなる。
この潜熱蓄熱材料として、炭化水素系化合物の相変化に伴う吸熱、発熱現象を利用したn−パラフィン等と水からなる組成物等が広く試みられている。
In recent years, the use of air conditioning in office buildings and homes has been increasing, but in preparation for the peak of power demand in the summer, the development of heat storage materials that accumulate cold energy for air conditioning using nighttime power has become active. . Electricity cannot be stored, and power generation facilities must be constructed to meet peak demand. Therefore, if the gap between maximum demand and minimum demand is large, efficient operation of power generation facilities is difficult, leading to an increase in supply costs. It was.
The heat storage that promotes the effective use of electric power has a load leveling effect that corrects the bias of the electric power consumption (load) depending on the time zone, and it also serves as an opportunity to suppress excessive investment in electric power equipment.
As this latent heat storage material, a composition composed of n-paraffin or the like and water utilizing an endothermic or exothermic phenomenon accompanying a phase change of a hydrocarbon compound has been widely attempted.
このような蓄熱材料には、炭化水素系化合物等の蓄熱物質をマイクロカプセルに内包させたものがあるが、この方法はカプセル強度が弱く劣化しやすい欠点とコスト高になり経済的に好ましくない面がある。
一方、経済的に有利な方法として蓄熱物質を界面活性剤によりエマルション化する方法がある。この方法により得られた潜熱蓄熱材用エマルション組成物は、流動性潜熱物質搬送の単位流量当たりの輸送熱量を大きくすることができると考えてられており、利点として(1)熱伝達の促進効果、(2)管径寸法の縮小、(3)ポンプ動力の縮小、(4)流動に伴う圧力損失の低減などが挙げられている。
Such heat storage materials include those in which a heat storage material such as a hydrocarbon compound is encapsulated in a microcapsule, but this method is not economically preferable because the capsule strength is weak and easily deteriorated and the cost is high. There is.
On the other hand, as an economically advantageous method, there is a method of emulsifying a heat storage material with a surfactant. It is considered that the emulsion composition for a latent heat storage material obtained by this method can increase the amount of heat transported per unit flow rate of the fluid latent heat material transport. As an advantage, (1) the effect of promoting heat transfer (2) Reduction of pipe diameter, (3) Reduction of pump power, and (4) Reduction of pressure loss accompanying flow.
このような中で、下記特許文献1〜特許文献9には多数の潜熱蓄熱材用エマルション組成物が提案されている。これらの提案は基本的に、n−パラフィンに代表される炭化水素系化合物を蓄熱物質とし、界面活性剤を使用して水中油滴型潜熱蓄熱材用エマルション組成物を得る方法である。しかし、その何れにおいても蓄熱性能、乳化安定性、耐久性、粘度等において改善の余地があり市場の要求を満たしていないのが現状である。
本発明は、優れた乳化分散性、乳化安定性を示し、低粘度で且つ相変化に伴う吸熱、発熱量の大きい耐久性のある潜熱蓄熱材用エマルション組成物を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a durable emulsion composition for a latent heat storage material that exhibits excellent emulsifying dispersibility and emulsification stability, has low viscosity, and has a large endotherm and heat generation accompanying phase change.
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究を進めた結果、特定の界面活性剤を使用することにより、優れた乳化分散性、乳化安定性を示し、低粘度で且つ相変化に伴う吸熱、発熱量の大きい耐久性のある潜熱蓄熱材用エマルション組成物が得られることを見出し本発明に到達したものである。
即ち本発明は、n−パラフィン、水及び界面活性剤主成分とする潜熱蓄熱材用エマルション組成物であって、該界面活性剤が、(A)ポリブテニルコハク酸塩5〜50重量%と、(B)ポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩95〜50重量%との混合物であることを特徴とする潜熱蓄熱材用エマルション組成物である。
As a result of carrying out intensive research to solve the above problems, the present inventors have demonstrated excellent emulsification dispersibility and emulsification stability by using a specific surfactant, have low viscosity, and endotherm accompanying phase change. The inventors have found that a durable emulsion composition for a latent heat storage material having a large calorific value can be obtained, and have reached the present invention.
That is, the present invention is an emulsion composition for a latent heat storage material mainly composed of n-paraffin, water and a surfactant, and the surfactant comprises (A) 5 to 50% by weight of a polybutenyl succinate. (B) It is a mixture with 95-50 weight% of polyoxyalkylene alkyl ether phosphates, It is an emulsion composition for latent heat storage materials characterized by the above-mentioned.
本発明の好ましい態様として、前記(A)ポリブテニルコハク酸塩が、平均分子量300〜3000であって、且つアンモニア、有機アミン、一価のアルカリ金属水酸化物、一価のアルカリ金属塩から選ばれる一種又は二種以上により部分的もしくは完全に中和された塩である潜熱蓄熱材用エマルション組成物がある。 As a preferred embodiment of the present invention, the (A) polybutenyl succinate has an average molecular weight of 300 to 3000, and is composed of ammonia, an organic amine, a monovalent alkali metal hydroxide, and a monovalent alkali metal salt. There is an emulsion composition for a latent heat storage material which is a salt partially or completely neutralized by one or more selected.
本発明の別の好ましい態様として、前記(B)ポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩が、下記一般式(B)
しかして、本発明に係わる界面活性剤、即ちポリブテニルコハク酸塩とポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩とを一定の配合割合で使用することによって、優れた乳化分散性、乳化安定性を示し、低粘度で且つ相変化に伴う吸熱、発熱量の大きい耐久性のある潜熱蓄熱材用エマルション組成物が得られる。
本発明の界面活性剤混合物を使用することにより、どのような理由で優れた性能を有する潜熱蓄熱材用エマルション組成物が得られるのかその理由はまだ解明できていないが、被乳化分散物質であるn‐パラフィン等の炭化水素系化合物の表面に対して、本発明に係わるポリブテニルコハク酸塩のポリブテニル基と、本発明に係わるポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩のアルキル基が効果的に作用していることと、本発明に係わる2種類の界面活性剤を複合使用することによる相乗効果であると推定している。
尚、本発明のポリブテニルコハク酸塩やポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩をそれぞれ単独で使用しても効果なく、また本発明で限定した配合割合を外れた場合も著しく性能が低下する。
Thus, by using the surfactant according to the present invention, that is, polybutenyl succinate and polyoxyalkylene alkyl ether phosphate at a constant blending ratio, excellent emulsification dispersibility and emulsion stability are exhibited. A durable latent heat storage material emulsion composition having a low viscosity and a large endothermic and exothermic heat accompanying phase change can be obtained.
Although the reason why the emulsion composition for latent heat storage materials having excellent performance can be obtained by using the surfactant mixture of the present invention has not yet been elucidated, it is an emulsified and dispersed substance. The polybutenyl group of the polybutenyl succinate according to the present invention and the alkyl group of the polyoxyalkylene alkyl ether phosphate according to the present invention effectively act on the surface of a hydrocarbon compound such as n-paraffin. And a synergistic effect due to the combined use of two surfactants according to the present invention.
The polybutenyl succinate and the polyoxyalkylene alkyl ether phosphate of the present invention are not effective even when used alone, and the performance is remarkably lowered even when the blending ratio limited in the present invention is deviated.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係わる(A)ポリブテニルコハク酸塩は公知の製造方法によって容易に得ることが出来る。例えばポリブテン又は液状ポリブテンに無水マレイン酸を反応せしめ加水分解した後、アルカリ類で部分又は完全に中和し得ることができる。これらの中で、本発明の効果を得るためにはポリブテニルコハク酸塩の平均分子量が300〜3000であることが好ましく、平均分子量800〜2000であることがより好ましい。
また本発明のポリブテニルコハク酸塩を得るために、中和に使用するアルカリ類としては苛性ソーダ、苛性カリ等の一価のアルカリ金属水酸化物、アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類、モルホリン、シクロヘキシルアミン、モノプロパノールアミン等の有機アミン類を挙げることができるが、効果の点でアルカノールアミン類が好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The (A) polybutenyl succinate according to the present invention can be easily obtained by a known production method. For example, polybutene or liquid polybutene can be hydrolyzed by reacting maleic anhydride and then partially or completely neutralized with alkalis. In these, in order to acquire the effect of this invention, it is preferable that the average molecular weights of polybutenyl succinate are 300-3000, and it is more preferable that it is an average molecular weight 800-2000.
Further, in order to obtain the polybutenyl succinate of the present invention, the alkalis used for neutralization include monovalent alkali metal hydroxides such as caustic soda and caustic potash, ammonia, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and the like. Alkanolamines, morpholine, cyclohexylamine, monopropanolamine and other organic amines can be mentioned, but alkanolamines are preferred from the viewpoint of effects.
本発明に係わる一般式(B)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩は公知の製造方法によって得ることができる。例えばオクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、デシルアルコール、ドデシルアルコール(ラウリルアルコール)、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、(ミリスチルアルコール)、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール(パルミチルアルコール)、オクタデシルアルコール(ステアリルアルコール)、オクタデセニルアルコール(オレイルアルコール)などの高級アルコール、又はフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、ジノニルフェノールなどのアルキルフェノール類に無水燐酸を用いて燐酸化するか、或いはオクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、デシルアルコール、ドデシルアルコール(ラウリルアルコール)、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、(ミリスチルアルコール)、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール(パルミチルアルコール)、オクタデシルアルコール(ステアリルアルコール)、オクタデセニルアルコール(オレイルアルコール)などの高級アルコール、又はフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、ジノニルフェノールなどのアルキルフェノール類に公知の方法によってエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加させた後、無水燐酸を用いて燐酸化し、次いで水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの1価のアルカリ金属水酸化物、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルカノールアミン類、モルホリン、シクロヘキシルアミン、モノプロパノールアミンなどの有機アミンで中和することにより得ることができる。 The polyoxyalkylene alkyl ether phosphate represented by the general formula (B) according to the present invention can be obtained by a known production method. For example, octyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, decyl alcohol, dodecyl alcohol (lauryl alcohol), tridecyl alcohol, tetradecyl alcohol, (myristyl alcohol), pentadecyl alcohol, hexadecyl alcohol (palmityl alcohol), octadecyl alcohol (stearyl alcohol) ), Higher alcohols such as octadecenyl alcohol (oleyl alcohol), or alkylphenols such as phenol, nonylphenol, dodecylphenol, dinonylphenol, etc., using phosphoric anhydride, or octyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, Decyl alcohol, dodecyl alcohol (lauryl alcohol), tridecyl alcohol, tetradecyl alcohol (Myristyl alcohol), pentadecyl alcohol, hexadecyl alcohol (palmityl alcohol), octadecyl alcohol (stearyl alcohol), higher alcohols such as octadecenyl alcohol (oleyl alcohol), or phenol, nonylphenol, dodecylphenol, dinonylphenol, etc. An alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide is added to the alkylphenol of the above by a known method, phosphorylated with anhydrous phosphoric acid, and then monovalent alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, Alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine, morpholine, cyclohexylamine, monopropanolamine, etc. It can be obtained by neutralization with machine amine.
また本発明のポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩としては、高級アルコール又はアルキルフェノール、或いはそれにエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイドを1〜30モルを付加させた化合物2〜3モルに対し、無水燐酸1モルを反応させたポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸を得、前記アルカリ類と反応させて中和塩としたものが効果の点で好ましい。これらの中で、効果の面よりオレイルアルコール又はトリデシルアルコール1モルにエチレンオキサイド3〜10モル、プロピレンオキサイド0〜5モルを付加した化合物2.7モルに対し無水燐酸1モルを反応させた後、モノエタノールアミン又はモルホリンで中和せしめたポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩が最も好ましい。 Further, as the polyoxyalkylene alkyl ether phosphate of the present invention, 1 mol of phosphoric anhydride is added to 2 to 3 mol of a compound obtained by adding 1 to 30 mol of higher alcohol or alkylphenol or ethylene oxide and / or propylene oxide thereto. A polyoxyalkylene alkyl ether phosphoric acid reacted is preferably obtained by reacting with the alkali to form a neutralized salt in view of the effect. Among these, after reacting 1 mol of phosphoric acid with 2.7 mol of a compound obtained by adding 3 to 10 mol of ethylene oxide and 0 to 5 mol of propylene oxide to 1 mol of oleyl alcohol or tridecyl alcohol in terms of effects. Most preferred are polyoxyalkylene alkyl ether phosphates neutralized with monoethanolamine or morpholine.
本発明に使用される界面活性剤混合物の配合割合は(A)ポリブテニルコハク酸塩5〜50重量%、(B)ポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩95〜50重量%の範囲であれば所望の効果を発揮するが、配合割合がこの範囲外であると本発明の効果である乳化安定性の面で単独使用の場合と同等かそれ以下になり好ましくない。
また本発明の界面活性剤混合物は、n−パラフィンと水の重量合計に対して0.5〜10.0重量%使用することが好ましいが、効果の点でより好ましい使用量は2.0〜7.0重量%の範囲である。
0.5重量%未満の使用では本発明の潜熱蓄熱材用エマルションとしての安定性が得られない一方、10.0重量%を超える使用量では相変化や蓄熱効率に支障をきたすばかりか経済的にも好ましくない。
The ratio of the surfactant mixture used in the present invention is preferably within the range of (A) 5 to 50% by weight of polybutenyl succinate and (B) 95 to 50% by weight of polyoxyalkylene alkyl ether phosphate. However, if the blending ratio is out of this range, it is not preferable because it is equal to or less than the case of single use in terms of emulsion stability, which is the effect of the present invention.
In addition, the surfactant mixture of the present invention is preferably used in an amount of 0.5 to 10.0% by weight based on the total weight of n-paraffin and water. It is in the range of 7.0% by weight.
If the amount used is less than 0.5% by weight, the stability of the emulsion for a latent heat storage material of the present invention cannot be obtained. On the other hand, if the amount used exceeds 10.0% by weight, the phase change and the heat storage efficiency will be hindered. Also, it is not preferable.
本発明に係わるn−パラフィンは直鎖状の脂肪族炭化水素の総称であり、一般に入手し得るものを使用することができる。具体的には、n−デカン、n−ウンデカン、n−ドデカン、n−トリデカン、n−テトラデカン、n−ペンタデカン、n−ヘキサデカン、n−ヘプタデカン、n−オクタデカン、n−エイコサン、n−ドコサン等を挙げることができ、中でも、効果の点で炭素数10〜20のものが好ましく、炭素数14〜18のものがさらに好ましく、炭素数15、16のものが特に好ましい。 The n-paraffin according to the present invention is a general term for linear aliphatic hydrocarbons, and generally available ones can be used. Specifically, n-decane, n-undecane, n-dodecane, n-tridecane, n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-eicosane, n-docosan, etc. Among them, those having 10 to 20 carbon atoms are preferable, those having 14 to 18 carbon atoms are more preferable, and those having 15 to 16 carbon atoms are particularly preferable.
本発明の潜熱蓄熱材用エマルション組成物には更に、種々添加補助剤を配合することも可能である。その具体的な化合物の例として非イオン界面活性剤では高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、グルセロール脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミドなどがある。アニオン界面活性剤では石鹸類、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキルエーテル硫酸エステル塩、硫酸化油、硫酸化脂肪酸エステル、硫酸化オレフィン、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、パラフィンスルホン酸塩などがあげられ、又、カチオン界面活性剤ではアルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、カチオン化セルロースなどで更に両性界面活性剤ではアルキルベタイン、アルキルアミドベタインイミダゾリン類、グリシン類などである。 Various addition adjuvants can be further blended in the emulsion composition for a latent heat storage material of the present invention. Examples of specific compounds include higher alcohol ethylene oxide adducts, alkylphenol ethylene oxide adducts, fatty acid ethylene oxide adducts, polyhydric alcohol fatty acid ethylene oxide adducts, fatty acid amide ethylene oxide oils and fats as nonionic surfactants. Examples include adducts, polypropylene glycol ethylene oxide adducts, glycerol alcohol fatty acid esters, fatty acid esters of pentaerythritol, fatty acid esters of sorbitol and sorbitan, fatty acid esters of sucrose, alkyl ethers of polyhydric alcohols, and fatty acid amides of alkanolamines. Anionic surfactants include soaps, higher alcohol sulfates, higher alkyl ether sulfates, sulfated oils, sulfated fatty acid esters, sulfated olefins, alkylbenzene sulfonates, alkylnaphthalene sulfonates, paraffin sulfonates, etc. Examples of cationic surfactants include alkyltrimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, and cationized cellulose, and examples of amphoteric surfactants include alkylbetaines, alkylamidobetaine imidazolines, and glycines.
また、本発明に係わる潜熱蓄熱材用エマルションには、蓄熱物質を微細な粒子状態(平均粒径0.05〜1.0μm)にして過冷却を解消し、凝固しやすくして蓄熱効率を十分に向上させるために、一定量の核発生剤を添加することが好ましい。
核発生剤としては中・高温合成ワックス類、天然ワックス類があり、例示すると日本精蝋(株)製のFNP−0080、FNP−0085、FNP−0090、FNP−0100、FNP−0105、FT−100、FNP−0115等であり、その他動・植物ワックス、鉱物ワックス、石油ワックスやこれらを加工した配合ワックス、酸化ワックスなどが挙げられるが、この中で、好ましいワックスは合成ワックス類のFNP−0085、FNP−0090等である。
これらの核発生剤は、n−パラフィンと水の重量合計に対して0.1〜10.0重量%使用することが好ましい。0.1重量%未満の使用では潜熱蓄熱材用エマルションの潜熱量が不足し又、10.0重量%を超えるとエマルションの安定性は悪化し本発明の所望の効果が発現しない。効果の面でさらに好ましい使用量は1.0〜5.0重量%の範囲である。
In addition, the emulsion for latent heat storage materials according to the present invention has a heat storage material in a fine particle state (average particle diameter of 0.05 to 1.0 μm) to eliminate supercooling and to easily solidify, thus sufficiently storing heat. Therefore, it is preferable to add a certain amount of nucleating agent.
Examples of the nucleating agent include medium / high temperature synthetic waxes and natural waxes. For example, FNP-0080, FNP-0085, FNP-0090, FNP-0100, FNP-0105, FT- manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd. 100, FNP-0115, and the like, and other animal / plant waxes, mineral waxes, petroleum waxes, compounded waxes obtained by processing these, and oxidized waxes. Among these, preferred waxes are synthetic waxes such as FNP-0085. , FNP-0090 and the like.
These nucleating agents are preferably used in an amount of 0.1 to 10.0% by weight based on the total weight of n-paraffin and water. When the amount is less than 0.1% by weight, the latent heat amount of the emulsion for latent heat storage material is insufficient, and when it exceeds 10.0% by weight, the stability of the emulsion is deteriorated and the desired effect of the present invention is not exhibited. In view of the effect, the more preferable amount used is in the range of 1.0 to 5.0% by weight.
本発明の潜熱蓄熱材用エマルションは公知の方法で作製することができる。例示するとあらかじめ加熱し溶融したn−パラフィンと核発生剤の混合物に、撹拌しながら少量づつ熱水を添加するいわゆる転相乳化法や、ホモミキサー、ディスパミル、高圧乳化機などを使用する機械乳化法等が挙げられるが、水中油滴型エマルションが得られる限りその作製方法は特に限定されるものではない。
好ましい作製方法は、転相乳化法でエマルションを得た後、上述の機械乳化を行うことであり、こうして作製されたエマルションは凝固、溶解を3ヶ月、90回繰り返しても分離や乳化破壊しない安定なエマルションが得られる。
The emulsion for latent heat storage materials of the present invention can be prepared by a known method. For example, a so-called phase inversion emulsification method in which hot water is added little by little to a mixture of n-paraffin and a nucleating agent heated and melted in advance, and a mechanical emulsification method using a homomixer, dispal mill, high-pressure emulsifier, etc. As long as an oil-in-water emulsion is obtained, the production method is not particularly limited.
A preferable production method is to obtain the emulsion by the phase inversion emulsification method, and then perform the above-described mechanical emulsification. The emulsion thus produced is stable without being separated or demulsified even if the solidification and dissolution are repeated 90 times for 3 months. An emulsion is obtained.
本発明に係わる潜熱蓄熱材用エマルション組成物には、必要に応じてエマルションの安定性を向上させるために部分鹸化、完全鹸化されたポリビニルアルコール等の高分子化合物や、防腐剤、防錆剤、抗菌剤、腐蝕防止剤、キレート剤等が添加されるが、その添加量、添加方法は特に限定されるものでない。 The emulsion composition for a latent heat storage material according to the present invention includes a partially saponified and fully saponified polymer compound such as polyvinyl alcohol, an antiseptic, a rust inhibitor, Antibacterial agents, corrosion inhibitors, chelating agents and the like are added, but the addition amount and addition method are not particularly limited.
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to a following example, unless the meaning is exceeded.
化合物製造例1
<本発明に係わるポリブテニルコハク酸塩の製造例>
反応容器に日石ポリブテン(新日本石油社製、平均分子量1000)1000g(1.0モル)と無水マレイン酸118g(1.2モル)を仕込み、窒素置換後70〜80℃迄昇温
し30分間混合溶解する。引き続き、230〜240℃に昇温し、6時間反応後90℃迄
冷却する。次に水22g(1.2モル)を加え100℃で3時間撹拌し加水分解せしめ、40℃迄冷却しモノエタノールアミン71g(1.2モル)を徐々に加え、本発明に係わるポリブテニル(平均分子量1000)コハク酸のモノエタノールアミン塩(A−1)1200gを得た。
化合物A−1と同様な方法で、表1に示す化合物A−2、A−3及び本発明以外の化合物C−1を合成した。
Compound production example 1
<Production example of polybutenyl succinate according to the present invention>
A reaction vessel was charged with 1000 g (1.0 mol) of Nisseki polybutene (manufactured by Nippon Oil Corporation, average molecular weight 1000) and 118 g (1.2 mol) of maleic anhydride, and the temperature was raised to 70 to 80 ° C. after nitrogen substitution. Dissolve mixed for 1 minute. Subsequently, the temperature is raised to 230 to 240 ° C., and after the reaction for 6 hours, the mixture is cooled to 90 ° C. Next, 22 g (1.2 mol) of water was added, and the mixture was hydrolyzed by stirring at 100 ° C. for 3 hours. After cooling to 40 ° C., 71 g (1.2 mol) of monoethanolamine was gradually added, and polybutenyl (average) according to the present invention was added. Molecular weight 1000) 1200 g of monoethanolamine salt of succinic acid (A-1) was obtained.
In the same manner as for compound A-1, compounds A-2 and A-3 shown in Table 1 and compound C-1 other than the present invention were synthesized.
化合物製造例2
<本発明に係わるポリオキシアルキレンアルキルエーテル燐酸塩(B−1〜6)の合成>B−1化合物の合成:オートクレーブに、オレイルアルコール270gと触媒として苛性カリ0.5gを加え、これにエチレンオキサイド264gを、170〜180℃で3時間かけて反応せしめ、次いで無水燐酸57gを35〜55℃で添加後、100℃で3時間反応させた。
その後、30℃に冷却しモノエタノールアミン45gを少量づつ加え部分中和し、pH5.1の淡黄色粘油状の本発明に係わる化合物ポリオキシエチレンオレイルエーテル燐酸モノエタノールアミン塩(B−1)630gを得た。
化合物B−1と同様な方法で、表1に示す化合物B−2、B−5及び本発明以外の化合物C−2、C−3を合成した。
B−3化合物の合成:オートクレーブに、オレイルアルコール280gと触媒として苛性カリ0.7gを加え、これにエチレンオキサイド176gとプロピレンオキサイド116gの混合物を160〜170℃で3時間かけてランダムに反応せしめ、次いで無水燐酸57gを35〜55℃で添加後、100℃で3時間反応させた。
その後、30℃に冷却しモルホリン35gを少量づつ加え部分中和しpH5.2の淡黄色粘ちょう油状のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンオレイルエーテル燐酸モルホリン塩(B−3)650gを得た。
化合物B−3と同様な方法で、表1に示す化合物B−4、B−6及び本発明以外の化合物C−4を合成した。
Compound production example 2
<Synthesis of Polyoxyalkylene Alkyl Ether Phosphate (B-1 to 6) According to the Present Invention> Synthesis of B-1 compound: 270 g of oleyl alcohol and 0.5 g of caustic potash as a catalyst are added to an autoclave, and 264 g of ethylene oxide is added thereto. Was reacted at 170 to 180 ° C. over 3 hours, and then 57 g of phosphoric anhydride was added at 35 to 55 ° C., followed by reaction at 100 ° C. for 3 hours.
Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C., and 45 g of monoethanolamine was added in small portions to partially neutralize, and the compound according to the present invention having a pale yellow viscous oil having a pH of 5.1, 630 g of polyoxyethylene oleyl ether phosphate monoethanolamine salt (B-1) Got.
In the same manner as for compound B-1, compounds B-2 and B-5 shown in Table 1 and compounds C-2 and C-3 other than the present invention were synthesized.
Synthesis of B-3 compound: To an autoclave, 280 g of oleyl alcohol and 0.7 g of caustic potash as a catalyst were added, and a mixture of 176 g of ethylene oxide and 116 g of propylene oxide was randomly reacted at 160 to 170 ° C. over 3 hours, and then After adding 57 g of phosphoric anhydride at 35 to 55 ° C., the mixture was reacted at 100 ° C. for 3 hours.
Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C. and 35 g of morpholine was added in small portions to partially neutralize to obtain 650 g of a light yellow viscous oily polyoxyethylene polyoxypropylene oleyl ether phosphate morpholine salt (B-3) having a pH of 5.2.
In the same manner as for compound B-3, compounds B-4 and B-6 shown in Table 1 and compound C-4 other than the present invention were synthesized.
化合物の混合例
<混合物1の製造方法>
混合容器にポリブテニル(平均分子量1000)コハク酸モノエタノールアミン塩(化合物A−1)50重量部とポリオキシエチレン(4モル)オレイルエーテル燐酸モノエタノールアミン塩(化合物B−1)50重量部を仕込み30〜40℃で30分間混合し混合物1を得た。
又、同様の方法で本発明の混合物2〜13及び比較混合物1〜6を得た。混合物1〜13並びに比較混合物1〜6の配合組成を表2にまとめる。
Compound Example <Production Method of Mixture 1>
In a mixing vessel, 50 parts by weight of polybutenyl (average molecular weight 1000) succinic acid monoethanolamine salt (Compound A-1) and 50 parts by weight of polyoxyethylene (4 mol) oleyl ether phosphoric acid monoethanolamine salt (Compound B-1) were charged. The mixture 1 was obtained by mixing at 30 to 40 ° C. for 30 minutes.
Moreover, the mixtures 2-13 of this invention and the comparative mixtures 1-6 were obtained by the same method. Table 2 summarizes the blend compositions of Mixtures 1-13 and Comparative Mixtures 1-6.
<エマルションの作製1>
2Lの乳化容器に水540重量部を加え80℃に加温する、別の1L容器にn−ペンタデカン(C15)、n−ヘキサデカン(C16)各230重量部と合成ワックスFNP−0085(日本精蝋(株)製、融点85℃)30重量部、乳化剤組成物(本発明の混合物1)20重量部を添加混合し、80℃に加熱溶解する。これを加温した水中にTKホモミキサー(特殊機化社製)7000rpmで撹拌しながら5分間で加え乳化せしめた。引き続き5分間撹拌した後、60〜70℃で高圧乳化機(日本精機社製)を使用して圧力300kg/cm2で1パス乳化せしめた後、20〜35℃に冷却しエマルション1を得た。又、同様の方法で本発明のエマルション2〜9、13(各々、表2に示す本発明の混合物2〜9、13使用)、及び比較のエマルション1〜3、5(各々、表2に示す比較混合物1〜3、5使用)を得た。
<Preparation of emulsion 1>
540 parts by weight of water is added to a 2 L emulsification container and heated to 80 ° C. In another 1 L container, 230 parts by weight of n-pentadecane (C 15 ) and n-hexadecane (C 16 ) and synthetic wax FNP-0085 (Japan) 30 parts by weight of Seiwa Co., Ltd., melting point 85 ° C.) and 20 parts by weight of an emulsifier composition (mixture 1 of the present invention) are added and mixed, and dissolved by heating at 80 ° C. This was added and emulsified in warm water for 5 minutes while stirring at 7000 rpm with a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Co., Ltd.). Subsequently, the mixture was stirred for 5 minutes, and then emulsified for 1 pass at a pressure of 300 kg / cm 2 using a high pressure emulsifier (manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 60 to 70 ° C., and then cooled to 20 to 35 ° C. to obtain an emulsion 1. . In the same manner, the emulsions 2 to 9 and 13 of the present invention (each using the mixtures 2 to 9 and 13 of the present invention shown in Table 2) and the comparative emulsions 1 to 3 and 5 (each shown in Table 2). Comparative mixtures 1 to 3 and 5) were obtained.
<エマルションの作製2>
2Lの乳化容器に水500重量部を加え60℃に加温する、別の1L容器にn−ペンタデカン200重量部、n−ヘキサデカン300重量部と乳化剤組成物(本発明の混合物10)60重量部を添加混合し、80℃に加温する。これを攪拌しながら徐々に水中に加え乳化せしめた、次いでTKホモミキサー(特殊機化社製)で5分間、7000rpmで攪拌後20〜30に冷却しエマルション10を得た。
同様の方法で本発明のエマルション11及び12(各々、表2に示す本発明の混合物11、12使用)、比較のエマルション4及び6(各々、表2に示す比較混合物4、6使用)を得た。
エマルション作製の実施例1〜13並びに比較例1〜6の処方を表3に纏める。
<Preparation of emulsion 2>
Add 500 parts by weight of water to a 2 L emulsification container and heat to 60 ° C. In another 1 L container, 200 parts by weight of n-pentadecane, 300 parts by weight of n-hexadecane and 60 parts by weight of an emulsifier composition (mixture 10 of the present invention) Are mixed and warmed to 80 ° C. The mixture was gradually added to water with emulsification and emulsified, and then stirred with a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Co., Ltd.) for 5 minutes at 7000 rpm and cooled to 20-30 to obtain an emulsion 10.
Emulsions 11 and 12 of the present invention (using the inventive mixtures 11 and 12 shown in Table 2, respectively) and comparative emulsions 4 and 6 (using the comparative mixtures 4 and 6 shown in Table 2 respectively) are obtained in the same manner. It was.
Table 3 summarizes the formulations of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6 for producing the emulsion.
<エマルションの評価>
表2に示す通りの処方で調整した乳化剤組成物を使用して、表3の処方に基づく蓄熱材用エマルションを作製した。これらのエマルションにつき、(1)示差走査熱量分析(DSC)、(2)温度サイクル試験、(3)粘度、(4)引火点等の測定を行った。評価結果を表4に示す。
試験方法
(1)DSC(セイコーインスツルメンツ社製 熱分析装置 DSC6200)
温度コントロール(電気冷却器)を20→0→20(0℃15分保持、冷却及び昇温スピード1℃/分)
蓄熱量(mj/mg)=融解熱
(2)温度サイクル試験
4Lのエマルションを5Lのガラス瓶に加え低温恒温水槽に浸しマグネットポンプ(三相電機社製)の流量を8L/min.(120サイクル/Hr)として、温度を10℃(昼
間12時間)と25℃(夜間12時間)で交互に繰り返し45日間循環を行い、15日後及び45日後に乳化安定性、粘度、DSCを測定した。
(3)粘度 BM型粘度計 5℃
実施例においては、ローターNo.1、回転数60rpmで測定した。又比較例はローターNo.2を使用し、回転数12rpmで測定した。
<Evaluation of emulsion>
Using the emulsifier composition prepared according to the formulation shown in Table 2, an emulsion for a heat storage material based on the formulation of Table 3 was prepared. These emulsions were measured for (1) differential scanning calorimetry (DSC), (2) temperature cycle test, (3) viscosity, (4) flash point, and the like. The evaluation results are shown in Table 4.
Test Method (1) DSC (Thermal Analyzer DSC6200 manufactured by Seiko Instruments Inc.)
Temperature control (electric cooler) 20 → 0 → 20 (0 ° C 15 minutes hold, cooling and heating rate 1 ° C / min)
Heat storage amount (mj / mg) = heat of fusion (2) Temperature cycle test Add 4L of emulsion to a 5L glass bottle and immerse it in a low-temperature thermostatic water bath and set the flow rate of the magnet pump (manufactured by Sansei Electric Co., Ltd.) to 8L / min. As Hr), circulation was repeated alternately at a temperature of 10 ° C. (12 hours in the day) and 25 ° C. (12 hours at night), and the emulsion stability, viscosity, and DSC were measured after 15 days and 45 days.
(3) Viscosity BM viscometer 5 ° C
In the examples, the rotor No. 1. Measured at 60 rpm. In the comparative example, the rotor No. 2 was used and measured at a rotation speed of 12 rpm.
表4の試験結果No.1〜13は本発明の実施例におけるエマルションを、また比較例No.1〜6は本発明以外のエマルションを試験した結果である。
本発明の蓄熱材エマルション組成物は表4の結果の如く長期サイクル試験においても相分離を起こすことがなく、長期的に安定して使用できる。更に低粘度で十分なる流動性を示すので種々の空調装置等へ応用することができる。又、DSC測定における試験結果も良好で比較例化合物を使用したエマルションよりも約2倍の蓄熱効率を示すので冷暖房エネルギーの省力化や効率化、環境保護目的の蓄熱システムを構成する材料として格段に優れた蓄熱材を提供することができる。
Test result No. in Table 4 1 to 13 are emulsions in Examples of the present invention, and Comparative Example No. 1 to 6 are the results of testing emulsions other than the present invention.
The heat storage material emulsion composition of the present invention does not cause phase separation even in a long-term cycle test as shown in Table 4, and can be used stably for a long time. Furthermore, since it has a low viscosity and sufficient fluidity, it can be applied to various air conditioners and the like. Moreover, the test results in the DSC measurement are also good, and the heat storage efficiency is about twice that of the emulsion using the comparative compound, so that it can be remarkably used as a material constituting a heat storage system for the purpose of labor saving and efficiency of air conditioning energy and environmental protection. An excellent heat storage material can be provided.
本発明の乳化剤組成物を使用することにより粘度や乳化安定性に優れ且つ過冷却の問題がなく、蓄熱効率の高い潜熱蓄熱材用エマルション組成物を提供することができる。特に配管による輸送が容易で熱搬送システムに用いる蓄熱材への利用に最適である。
By using the emulsifier composition of the present invention, it is possible to provide an emulsion composition for a latent heat storage material that is excellent in viscosity and emulsion stability, has no problem of supercooling, and has high heat storage efficiency. In particular, it is easy to transport by piping and is optimal for use as a heat storage material used in heat transfer systems.
Claims (3)
The (B) polyoxyalkylene alkyl ether phosphate is represented by the following general formula (B)
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