Електропровідна полімерна композиція

Реферат: Електропровідна полімерна композиція містить полімерну матрицю та електропровідний наповнювач. Як полімерну матрицю вибрано поліетилен, а як електропровідний наповнювач вибрано обміднений графіт та додатково введено вуглецеві нанотрубки. UA 72801 U (54) ЕЛЕКТРОПРОВІДНА ПОЛІМЕРНА КОМПОЗИЦІЯ UA 72801 U UA 72801 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електропровідних полімерних композицій, які використовуються для виготовлення плівки, призначеної для упаковки вибухових речовин, різних ініціюючих засобів, електронного устаткування, для виготовлення стрічок і листів, використовуваних для застеляння столів і конвеєрів в електронній промисловості і так далі. Відома електропровідна полімерна композиція, що містить полімерну матрицю та електропровідний наповнювач (Патент РФ №2016424, МПК: Н01В 1/04, C08L 61/10, С08L 61/32, С08K 13/04, С08K 3/34, С08K 7/14, 1994). Відома композиція містить полімерну матрицю на основі фенол формальдегідного або аміноформальдегідного олігомеру в кількості 20-40 % мас, що додатково містить подрібнене скловолокно в кількості 20-60 % мас., хризотилів азбест в кількості 20-50 % мас., змащувач в кількості 0,5-2,5 % мас. Такі наповнені композиції по своїх властивостях, зважаючи на великий вміст різного роду наповнювачів не можуть успішно перероблятися в плівку та є досить крихкими. Вторинна переробка полімерних композицій на основі фенолформальдегідних олігомерів неможлива. Електропровідність таких композицій недостатня для деяких випадків їх застосування. Крім того, хризотилів азбест є шкідливою речовиною. В основу корисної моделі поставлена задача створення такої електропровідної полімерної композиції, в якій введенням нових компонентів забезпечилось би підвищення електропровідності. Поставлена задача вирішується тим, що електропровідна полімерна композиція, що містить полімерну матрицю та електропровідний наповнювач, згідно з корисною моделлю відрізняється тим, що як полімерну матрицю використано поліетилен, а як електропровідний наповнювач вибрано обміднений графіт та додатково введено вуглецеві нанотрубки, при цьому компоненти взяті в наступному співвідношенні в % мас.: поліетилен 70,0-90,0 обміднений графіт 5,0-25,0 вуглецеві нанотрубки 5,0-25,0. Поставлена задача вирішується тим, що введення в полімерну матрицю (поліетилену) електропровідних наповнювачів, а саме: обмідненого графіту та вуглецевих нанотрубок, сприяє підвищенню показника електропровідності в поєднанні з такими фізико-механічними властивостями, як еластичність та міцність. Поліетилен вибрано марки 16803-070. Покращення фізико-механічних властивостей, а саме усунення такого небажаного явища, як крихкість та розширення спектру застосування цієї композиції як, наприклад, у вигляді струмопровідних плівкових матеріалів, тонких гнучких проводів для слабкоструменевого зв'язку, покриттів з електропровідними та антистатичними властивостями. Крім того необхідно реалізувати таку важливу властивість, як здатність до повторної переробки. 1 Плівка, виготовлена з цієї композиції, містить питомий об'ємний опір (ρv) 1,5·10 Ом·см. Запропонована електропровідна полімерна композиція може бути отримана шляхом змішування компонентів, наприклад, в дисковому екструдері при підвищеній температурі. При малому вмісті графіту вона поєднує в собі високі характеристики об'ємної і поверхневої провідності з міцністю і еластичністю, тому може знайти широке застосування для виготовлення плівки, використовуваної при упаковці вибухових і ініціюючих речовин, електронного устаткування, твердого палива і т. п. Приклад 1. Поліетилен 16803-070 85,0 % мас, 10,0 % мас. обмідненого графіту та 5,0 % мас. ВНТ змішують на дисковому екструдері при температурі 160±5 °C протягом 10 хв. Отримують композицію, що є гомогенною масою чорного кольору. Плівка товщиною 100 мк з отриманої 2 2 2 композиції має ρs і ρv відповідно 3,4·10 Ом і 2,3·10 Ом·см і має σр і є відповідно 42 кг/см і 15 %. Приклад 2. Поліетилен 16803-070 75,0 % мас., 15,0 % мас. обмідненого графіту та 10,0 % мас. ВНТ змішують на вальцях при температурі 160±5 °C протягом 10 хв. Отримують композицію, що є гомогенною масою чорного кольору. Плівка товщиною 100 мк з отриманої 1 1 композиції має ρs і ρv відповідно 4,4·10 Ом і 3,3·10 Ом·см і має σр та є відповідно 35 кг/см та 10 %. Приклад 3. Поліетилен 16803-070 80,0 % мас., 5,0 % мас. обмідненого графіту та 15,0 % мас. ВНТ змішують на вальцях при температурі 160±5 °C протягом 10 хв. Отримують композицію, що є гомогенною масою чорного кольору. Плівка товщиною 100 мк з отриманої 1 1 2 композиції має ρs і ρv відповідно 3,8·10 Ом і 2,4·10 Ом·см і має σр та є відповідно 40 кг/см та 15 %. Приклад 4. Поліетилен 16803-070 65,0 % мас., 25,0 % мас. обмідненого графіту та 10,0 % мас. ВНТ змішують на вальцях при температурі 160±5 °C протягом 10 хв. Отримують композицію, що є гомогенною масою чорного кольору. Плівка товщиною 100 мк з отриманої 1 UA 72801 U 1 5 1 2 композиції має ρs і ρv відповідно 2,5 10 Ом і 1,3·10 Ом·см і має σр та є відповідно 31 кг/см та 7 %. Приклад 5. Поліетилен 16803-070 92,0 % мас., 4,0 % мас. обмідненого графіту та 4,0 % мас. ВНТ змішують на дисковому екструдері при температурі 160±5 °C протягом 10 хв. Одержують композицію, що представляє гомогенну масу чорного кольору. Потім вальцюють на валковому 6 обладнанні. Плівка товщиною 100 мк з отриманої композиції має ρs і ρv відповідно 1,9·10 Ом і 6 2 1,1·10 Ом·см і має σр і є відповідно 44 кг/см і 20 %. В таблиці наведено показники електропровідності розроблених полімерних композицій та їх порівняння за цими показниками з найближчим аналогом. 10 Таблиця Склад та електрико-механічні властивості, показники аналога і електропровідної композиції № 1 2 3 4 5 Найближчий аналог 15 20 Відсотковий вміст Відсотковий фенол Відсотковий Відсотковий вміст ρv, формальдегідного або вміст ВНТ, вміст ПЕ, % обмідненого Ом·см аміноформальдегідного % графіту, % олігомеру, % 2 85 10 5 2,3·10 1 75 15 10 3,3·10 2 80 5 15 2,4·10 1 65 26 9 1,3·10 6 92 4 4 1,1·10 40 3 8,5·10 ρs, Ом 2 3,4·10 1 4,4·10 2 3,8·10 1 2,5·10 6 1,9·10 2 3,9·10 Як видно з даних таблиці зразки з мінімальним та оптимальним вмістом електропровідних наповнювачів (вуглецевих нанотрубок та обмідненого графіту) містять показники ρ v в межах 12 21 1,3·10 2,3·10 Ом·см ρs 3,4·10 2,5·10 Ом, що свідчить про високий показник електропровідності. При введенні електропровідних добавок менше мінімуму (приклад 5) 1 6 показники мають значення ρv 1,1·10 Ом·см, а ρs 1,9-10 Ом, що вказує на те, що в них переважають діелектричні властивості, тобто вони не проводять електричний струм. При введенні в композицію електропровідних добавок більше мінімуму (приклад 4) електропровідність залишається на високому рівні, але, як показали експериментальні дані, з'являються труднощі з виготовленням такої композиції, вона є досить крихка. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Електропровідна полімерна композиція, що містить полімерну матрицю та електропровідний наповнювач, яка відрізняється тим, що як полімерну матрицю вибрано поліетилен, а як електропровідний наповнювач вибрано обміднений графіт та додатково введено вуглецеві нанотрубки, при цьому компоненти взяті в наступному співвідношенні в % мас.: поліетилен 70,0-90,0 обміднений графіт 5,0-25,0 вуглецеві нанотрубки 5,0-25,0. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2