29
Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE DEZVOLTARE PENTRU CHIMIE SI PETROCHIMIE - ICECHIM Director proiect : dr.ing. Luminiţa Eugenia Wagner Nr. contract : 54/2012 Cod proiect : PN II-PCCA-2011-3.2-1391 Titlu proiect : “Sisteme termosenzitive de economisire a energiei, cu proprietăţi dirijate de reflexie/absorbţie solară, pentru structuri de construcţii

Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

  • Upload
    others

  • View
    11

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE

CERCETARE DEZVOLTARE PENTRU CHIMIE SI

PETROCHIMIE - ICECHIM

Director proiect : dr.ing. Luminiţa Eugenia Wagner

Nr. contract : 54/2012

Cod proiect : PN II-PCCA-2011-3.2-1391

Titlu proiect : “Sisteme termosenzitive de

economisire a energiei, cu proprietăţi dirijate

de reflexie/absorbţie solară, pentru structuri de

construcţii”

Page 2: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

PARTENERI IN CONSORTIU :

CO-Institutul National de Cercetare Dezvoltare

pentru Chimie si Petrochimie – ICECHIM

P1- Universitatea Politehnica din Bucureşti

P2- SC CHIMCOLOR SRL

Buget / cofinantare : 3.000.000 lei / 317.000 lei

Adresa web : www.thermosolar.roit.ro

Page 3: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

CONCEPTUL PROIECTULUI Noi produse şi tehnologii o cale simplă bazată pe

nanotehnologie şi asamblare moleculară. Asamblarea

substanţelor termocrome într-o matrice polimeră este un

concept critic pentru vopsele, cerneluri, lacuri şi în general

materiale de acoperire care furnizează formularea produsului

final în toate domeniile de aplicare implicate. Cu alte cuvinte

acest process este determinant pentru obţinerea produselor

de acoperire (rezultatele tehnologiei de la consumul

energetic specific la performantele materialelor) şi

comercializare (de la poziţionare pe piaţă, volumele de

vânzare la profitul final şi venituri derivate).

Efectul de insulă de căldură este cel mai documentat

fenomen al schimbărilor climaterice. O cercetare importantă

a fost realizată pentru documentarea ponderii şi influenţei

sale asupra climatului urban.

Page 4: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Temperaturile urbane crescute intensifică creşterea cerinţei maxime de curent electric pentru răcire şi descreşte eficienţa aparatelor de aer condiţionat, în timp ce reduce considerabil potențialul de răcire natural şi a tehnicilor de ventilaţie nocturne şi creşte amprenta ecologică urbană. Acoperisurile cu reflexie mai mare au temperaturi mai mici de suprafaţă, care ajută la reducerea temperaturii aerului ambiant. Acest lucru îmbunătăţește calitatea aerului, deoarece se formează mai puțin smog. De asemenea, poluarea aerului asociată cu arderea combustibililor fosili în instalațiile de utilitate este redusă din cauza cererii mai mici a sarcinii maxime. În ceea ce privește performanța clădirii, temperaturi mai scăzute de suprafață scad căldura penetrată în clădire și, prin urmare, reduce sarcinile de răcire, în cazul clădirilor cu aer condiționat, sau crează condiții mai confortabile termic în cazul clădirilor fără aer condiţionat, contribuind la scăderea temperaturii aerului ambiant.

Page 5: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Obiectivul general al proiectului constă în obținerea unor sisteme termosenzitive de economisire a energiei care acţionează pe întreg domeniul spectral Viz-IR apropiat, ce vor fi aplicate cu precădere pe acoperişurile clădirilor, dar pot fi, de asemenea, aplicate pe pereţii exteriori şi interiori în aceeaşi măsură.

Obiective specifice:

Dezvoltarea de sisteme termocrome de tip donor-acceptor având o tranziţie hipsocromă în intervalul 25-750C;

Dezvoltarea de sisteme termotrope de tip hidrogel utilizate în materialele de acoperire, pentru tranziţii transparent-translucid în intervalul 25-750C;

Page 6: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Studierea şi găsirea metodelor de încapsulare pentru

toate tipurile de amestecuri termosenzitive propuse

(coloranţi termocromi şi hidrogeluri termotrope);

Dezvoltarea de materiale filmogene termosenzitive

stabile, aderente, eficiente şi durabile pentru diferite tipuri

de structuri de construcţii, prin alegerea corespunzătoare

a matricilor gazdă şi a altor componente ale materialelor

de acoperire;

Diseminarea pe scară largă a rezultatelor ştiințifice ale

proiectului, promovarea produselor şi tehnologiilor

obţinute.

Page 7: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Noutatea proiectului constă în combinarea

caracteristicilor hidrogelurilor termotrope şi ale coloranților

termocromi cu obținerea de sisteme termosenzitive

complexe care răspund la o creştere de temperatură prin

comutarea hipsocromică a culorii, în timp ce este însoţită de

o schimbare în transparenţa hidrogelurilor. În principiu

sistemele termocrome şi termotrope pot funcţiona ca sisteme

de economisire a energiei. Pentru temperaturi înalte, în

timpul verii acoperirile termocrome au abilitatea de a reflecta

energia solară, reducând temperatura suprafeţei; în timpul

iernii ele absorb energia solară, crescând temperatura

suprafeței cu schimbarea reversibilă a culorii care are loc.

Aplicate astfel pe suprafeţele clădirii, au potenţial pentru

reducerea sarcinilor de încălzire şi răcire, contribuind la

reducerea temperaturii urbane, diminuarea insulei de căldură

şi reducerea poluării aerului.

Page 8: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Produsele şi procesele cu înaltă valoare adăugată,

concretizate în tehnologii şi produse “high tech” aparțin

consorțiului proiectului şi în funcție de cerinţele potenţiale

şi de pregătirea mecanismelor de implementare în

economie vor fi produse şi utilizate pentru structurile de

construcții. Acoperirile termosensibile obținute schimbă

reflexia şi culoarea în funcție de temperatură, prezintă

rezistență la intemperii şi durabilitate îmbunătăţită şi pot fi

utilizate în orice formulare adecvată pentru aplicarea pe

acoperişuri sau pereţi, cum ar fi formulări pe bază de

apă, pe bază de ulei, pe bază de răşină epoxi sau acrilică.

Page 9: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Etapa I / 2012: Documentare şi designul sistemelor

termocrome şi termotrope - elaborare model experimental

Buget de stat / Cofinantare : 710.125 lei / 37.500 lei

Activitati :

1. Sinteza unor formatori de culoare de tipul coloranţilor

trifenilmetanici

2. Caracterizarea structurală a compuşilor evidențiindu-se

veridicitatea structurilor preconizate

3. Studiu asupra tipurilor structurale de formatori de culoare

investigaţi sau comercializaţi pe plan internațional

(caracteristici structurale necesare pentru utilizarea în

amestecuri termocrome ce urmează a fi încapsulate)

4. Studiu de încapsulare a amestecurilor termocrome obținute

în : mediu dispers apos prin polimerizarea în miniemulsie în

prezență de amestec de monomeri sau în polimeri anorganici

Page 10: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

5. Studiul obţinerii de hidrogeluri termosensibile pe bază

de derivaţi de celuloză ( modificarea temperaturii

de tranziţie transparent – opac, temperaturii de gelifiere

şi a viscozităţii)

6. Caracterizarea structurală a copolimerilor sintetizaţi şi a

compoziţiei acestora

7. Studiu de identificare a tipurilor structurale şi metodelor

de caracterizare fizico-chimică a componentelor

constitutive necesare pentru realizarea materialelor

termosenzitive

8. Obținerea şi caracterizarea unor matrici peliculogene

compatibile cu sistemele termocrome şi termotrope

încapsulate în funcție de domeniile de aplicare ale

acestora.

Page 11: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Rezultate :

Lucrările de cercetare abordate s-au materializat prin

obţinerea urmatoarelor rezultate:

elaborarea modelului experimental de compoziţii termocrome

Componentele principale ale compoziţiilor termocrome sunt :

formatorul de culoare, în mod uzual un ester ciclic care

determină culoarea în produsul final în starea sa colorată, de

forma :

X X

OH

OR

H

X X

O

OR

Page 12: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

developantul color, în mod uzual un acid slab care

determină schimbarea reversibilă a culorii materialului

termocromic şi este responsabil pentru intensitatea culorii

produsului

solventul, în mod uzual un alcool sau un ester al cărui

punct de topire controlează temperatura de tranziție la

care are loc schimbarea culorii.

Page 13: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Model experimental de compoziție

termocromă

Page 14: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

elaborarea modelului experimental de hidrogeluri

termotrope

Page 15: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

elaborarea modelului experimental de compoziții

termocrome încapsulate

matrici peliculogene pe bază de răşini acrilice şi

epoxidice

Page 16: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Etapa II / 2013: Alternative de obținere a sistemelor

termocrome şi termotrope-elaborare model funcțional

Buget de stat / Cofinantare : 586.650 lei / 41.250 lei

Activitati :

1. Efectul absorberilor UV asupra fotodecolorării coloranţilor

din sistemele termocrome

2. Analiza efectului polarităţii matricei polimerice asupra

dispersiilor polimerice ce conţin sisteme termocrome

3. Stabilirea unor metode de analiză pentru studiul dispersării

sistemelor termocrome în dispersii polimerice cu diverse

polarităţi

4. Alternative de obținere a unor sisteme termocrome de tip

donor- acceptor

5. Alternative de obţinere a unor sisteme termotrope de tip

hidrogel pe bază de soluții apoase de polimeri termosensibili

Page 17: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

6. Sinteza şi caracterizarea unor microgeluri reticulate

de polimeri termosensibili cu temperatura de tranziţie de

fază volumică în domeniul 25-75°C

7. Alternative de obţinere a unor sisteme termocrome

încapsulate de tip donor-acceptor

8. Alternative de obţinere a unor materiale peliculogene

termosenzitive

Page 18: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Rezultate :

Lucrările de cercetare abordate s-au materializat prin

obţinerea urmatoarelor rezultate:

Compozit termocrom albastru – model funcţional

Descriere : Compozit organic termosenzitiv ce schimbă

reversibil culoarea de la albastru intens la incolor sub

influenta temperaturii în domeniul 25-75°C

Compozit termocrom albastru încapsulat–model funcţional

Descriere : Compozit organic termosenzitiv încapsulat ce

schimbă reversibil culoarea de la albastru intens la incolor

sub influenţa temperaturii în domeniul 25-75°C funcţionând

ca un sistem închis

Page 19: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Material peliculogen ignifug albastru termocrom-model

funcţional

Descriere : Material peliculogen termocrom ignifug pentru

acoperirea suprafeţelor de oţel, beton şi lemn ce schimbă

reversibil culoarea de la albastru intens la incolor în

domeniul 25-75°C

Material peliculogen tip lac albastru termocrom - model

funcţional

Descriere : Material peliculogen termocrom tip lac pentru

acoperirea suprafeţelor de lemn ce schimbă reversibil

culoarea sub influenta temperaturii de la albastru intens

la incolor în domeniul 25 - 75°C

Page 20: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Material peliculogen albastru termocrom lavabil-model

functional

Descriere : Material peliculogen termocrom lavabil pentru

acoperirea suprafeţelor de beton şi tencuială ce schimbă

reversibil culoarea sub influenţa temperaturii de la albastru

intens la incolor în domeniul 25- 75°C

Page 21: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Verificarea funcţionalităţii

sistemelor peliculogene nou create la creşterea

temperaturii, au demonstrat conservarea capacităţii de

tranziţie termocromă la înglobarea microcapsulelor

termocrome în matricile selectate şi stabilirea preliminară

a ariei de aplicabilitate pentru fiecare tip de material

peliculogen.

Page 22: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție
Page 23: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Diseminarea rezultatelor prin publicare

Articole publicate in reviste cotate ISI (FI cumulat 8,401):

1.V. Raditoiu, A Raditoiu, L. Wagner, V. Amariutei, C.A. Nicolae,

Thermochromic systems based on complexes of some

triarylmethane dyes, Rev.Chim. 2013, 62(2),147-151 (FI 0,538)

2.R. Ianchis, D. Donescu, R. Somoghi, M.C. Corobea, L.C.

Nistor, M. Ghiurea, C. Petcu, C.A. Nicolae, R. Gabor, I.

Atkinson, Miniemulsion polymerization of styrene in the

presence of different commercial clays, J. Optoelectron. Adv.

Mat., 2013,15 ( 5- 6), 585 – 589 (FI 0,516)

3.R. Somoghi, R. Ianchis, M. Ghiurea, V. Purcar, D. Donescu,

New nanostructures derived from magnetic polymer hybrids and

functional silanes, J. Optoelectron. Adv. Mat., 2013,15 ( 5-

6), 590 – 595 (FI 0,516)

Page 24: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

4.C. Boscornea, A. David, L. Ioan, M. Teodorescu, Effect of

additives upon the phase transition temperature of α,ω-(2-

Hydroxyethoxy) oligo(propylene oxide) in aqueous solutions,

Mat.Plast , 2013,50(3), 163-166 (FI 0,379)

5.V. Raditoiu, C. Radovici, A. Raditoiu, C.A. Nicolae, D.C.

Culita, R.C. Fierascu, V. Amariutei, L.E. Wagner, Switching

behavior of thermochromic copper and silver

tetraiodomercurate embedded in silica hybrid materials, Opt.

Mater., 2013, 35(12), 2565-2572 (FI 1,918)

6.V. Raditoiu, A Raditoiu, V. Amariutei, C.A. Nicolae, R.A.

Gabor, A. N. Frone,R. C. Fierăscu, M. Ghiurea, L.E. Wagner,

G. Hubca, Silica-based hybrid coatings containing a non-ionic

dye as colouring materials for cellulosic fabrics, Mat.Plast ,

2013,50(4), 241-247 (FI 0,379)

Page 25: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

7.D. Donescu, R. Ianchis, C. Petcu, V. Purcar, L.C. Nistor, C.

Radovici, R. Somoghi, S. F. Pop,A. Perichaut, Study of the

solvents influence on the layered silicates-cation polymer

hybrids properties,Digest J. of Nanomat. and Biostruct, 2013, 8

(4), 2407-2416 (FI 1,092)

8.V. Purcar, S. Caprarescu, C.I. Spataru, M. Ghiurea, V.

Raditoiu, C. Petcu, R. Somoghi, M.C. Corobea, D. Donescu,

Preparation of hydrophobic and antireflective hybrid films by sol-

gel process using perfluoroalkylsilane and tetraethoxysilane,

Rev. Roum. Chim., 2013, 58 (2-3), 283-289 (FI 0,331)

9.V. Purcar, O. Cinteza, D. Donescu, D. Bala, M. Ghiurea, C.

Petcu, S. Caprarescu, Surface modification of silica particles

assisted by CO2, J. Supercritical Fluids, 2014, 87, 34-39

(FI 2,732)

Page 26: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Diseminarea rezultatelor prin comunicare

1.R. Ianchis, A. M. Lungu, D. Donescu, C Petcu, R. Somoghi,

L.C. Nistor, V. Purcar, M. Ghiurea, C. I. Spataru, Miniemulsion

Polymerization Of Styrene In The Presence Of Different Layered

Silicates, ICOSECS 8 - the 8-th International Conference of

Chemical Societies from South – Est European Countries -

"CHEMISTRY FOR THE NEW HORIZON", Belgrad, Serbia, 27-29

june 2013.

2.R. Șomoghi, A.L. Ciripoiu, R. Ianchiș, C.L. Nistor, V. Purcar,

C.I. Spataru, M. Ghiurea, C. Petcu, D. Donescu - Surface

modification of Fe3O4 nanoparticles with alkoxysilanes and the

miniemulsion polymerization of the formed particles, ICOSECS 8 -

the 8-th International Conference of Chemical Societies from

South – Est European Countries - "CHEMISTRY FOR THE NEW

HORIZON", Belgrad, Serbia, 27-29 june 2013.

Page 27: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

3.C.A. Nicolae, V. Rădiţoiu, R.A. Gabor, A. Rădiţoiu -

Conventional DSC and TMDSC investigation on the transitions

of thermochromic pigments - 2nd Central and Eastern European

Conference on Thermal Analysis and Calorimetry (CEEC-

TAC2), 27–30 august 2013, Vilnius, Lituania.

4.V. Rădiţoiu, A. Rădiţoiu, C.A. Nicolae, R.A. Gabor, M. Ghiurea,

V. Amăriuţei, L.E. Wagner - Behavior of some thermochromic

systems based on spirolactone dyes embedded in epoxy resins

– Romanian International Conference on Chemistry and

Chemical Engineering RICCCE 18, 4-7 september 2013, Sinaia,

Romania

Page 28: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

CONCLUZII Finantare etape I-II / buget proiect : 43,23%

Realizarea activitatilor : 100%

Rezultate :

modele experimentale : 3

modele functionale : 5

metode preparative : 5

Lucrari publicate/comunicate pe total proiect

realizat/planificat : 13/10

Achizitii realizate / buget proiect : 7,11 %

/ buget etape I-II : 16,46%

Page 29: Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE …uefiscdi.gov.ro/userfiles/file/PARTENERIATE/Competite_2011/Sustinere... · punct de topire controlează temperatura de tranziție

Diseminare rezultate prin publicare/comunicare :

Interna :

Articole publicate : 7 cotate ISI (Rev.Chim.(Bucuresti),Mat.Plast., Rev.Roum.Chim., Digest J.of Nanomat. and Biostruct.,J.Optoelectron.Adv.Mat.)

Comunicari stiintifice : 1 (Sinaia)

Internationala :

Articole publicate : 2 cotate ISI (Opt.Mat., J.Supercritical Fluids)

Comunicari stiintifice : 3 (Serbia, Lituania)