Спосіб одержання захисного нанокомпозитного матеріалу

Реферат: Спосіб одержання захисного нанокомпозитного матеріалу включає синтез вуглецевих нанотрубок шляхом обробки у газовій суміші каталізатору росту. Синтез ведуть шляхом багаторазової обробки каталізатора росту - базальтової луски сумішшю із водню, аргону, пропан-бутану та аргону при температурі 680 - 720 °С, і протягом 3-12 хвилин синтезовані вуглецеві нанотрубки охолоджують у вакуумі, і додають синтезовані вуглецеві нанотрубки до полімеру-поліхлортифторетилену та пресують за температурою розплаву полімеру. UA 97522 U (12) UA 97522 U UA 97522 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області нанотехнологій, а саме до способів одержання захисних нанокомпозитних матеріалів, і може бути використана для захисту, наприклад від електромагнітного випромінювання. Відомий спосіб одержання захисного нанокомпозитного матеріалу (Патент РФ № 2393276, 7 МПК C09D 05/32;C C09D 183/04, 2010 р.), який включає синтез шляхом перемішування компонентів та отвердження. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналога є синтез. Причини, що перешкоджають аналогу одержати технічний результат корисної моделі, яка заявляється, є недостатні функціональні можливості, а саме недостатні електропровідність та поглинальна здатність електромагнітного випромінювання, складність одержання матеріалу. Відомий спосіб одержання захисного нанокомпозитного матеріалу(Патент РФ № 2497752, 7 МПК С01С 32/02, В82В 3/00, 2013 p.), найбільш близький за технічним результатом, який досягається, та сукупністю суттєвих ознак і вибраний нами як найближчий аналог та який включає синтез вуглецевих нанотрубок шляхом обробки у газовій суміші каталізатора росту, нагріву суміші. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналога є синтез вуглецевих нанотрубок шляхом обробки у газовій суміші каталізатора росту, нагрів суміші. Причинами, що перешкоджають одержанню технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є недостатні функціональні можливості, а саме недостатні електропровідність та поглинальна здатність електромагнітного випромінювання, складність одержання матеріалу. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити такий спосіб одержання захисного нанокомпозитного матеріалу, який би в результаті наявності дій, які нами заявляються, дозволили покращати його властивості, тобто підвищення електропровідності та поглинальної здатності електромагнітного випромінювання та спрощення способу одержання. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання захисного нанокомпозитного матеріалу, що включає синтез вуглецевих нанотрубок шляхом обробки у газовій суміші каталізатора росту, нагріву суміші та модифікування, згідно з корисною моделлю, синтез ведуть шляхом багаторазової обробки каталізатора газовою сумішшю із водню, аргону, пропан-бутану та аргону при температурі 680-720, °C, і протягом 3-12 хвилин синтезовані вуглецеві нанотрубки охолоджують у вакуумі, і додають синтезовані вуглецеві нанотрубки до полімеру поліхлортифторетилену та пресують за температури плавлення полімеру. Таким чином, використання дій, які нами заявляються, дозволяє розширити функціональні можливості, а саме підвищити електропровідність та поглинальну здатність електромагнітного випромінювання. Для одержання захисного нанокомпозиційного матеріалу використовували наступні реагенти: базальтова луска ТУ 180-15-001-90 поліхлортифторетилен Ф-3М ТУ6-05-1812-77; пропан-бутан ГОСТ 20448-90; водень ГОСТ 3022-80; аргон ДСТУ ГОСТ 10157-79 Спосіб одержання захисного нанокомпозиційного матеріалу здійснювали наступним чином. Необхідну кількість базальтової луски з розміром частинок 0,1-0.5 мм поміщали у реактор для хімічного парофазного осадження (CVD реактор), який розігрівали до температури 680720 °C. Далі через CVD реактор пропускали суміш з необхідною кількістю водню та аргону продовж 5 хв., потім пропускали суміш з необхідною кількістю водню та аргону та пропан-бутану протягом 30 хв. Після чого пропускали необхідну кількість аргону протягом 5 хв. Одержаний синтезований матеріал виймали з реактору, охолоджували у вакуумі продовж 30 хв. Далі додавали до необхідної кількості поліхлортифторетилену необхідну кількість синтезованого матеріалу та пресували на гідравлічному пресі за температури 240 °C та тиску 10 ΜΠΑ. Досліджували діелектричні властивості наноматеріалу одержаного вказаним способом, який нами заявляється, тобто діелектричну проникність на частоті 8,5 ГГц та поглинання за допомогою надвисокочастотного інтерферометра на основі вимірювача різниці фаз РФК2-18 та вимірювача коефіцієнта стоячих хвиль і послаблення Р2-60. Електропровідність композиційного матеріалу на низьких частотах, наприклад 1 кГц, проводили двоконтактним методом на вимірювачі імітансу Е7-14. Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами виконання. 1 UA 97522 U 5 10 15 20 25 30 Приклад 1. У CVD реактор, який розігріли до 680 °C, поміщали базальтову луску з розміром частинок 0,1-0,5 мм. Через реактор пропускали суміш газів зі швидкістю 2 л/хв. водню та 6 л/хв. аргону продовж 5 хв. Далі продовжували пропускати суміш газів зі швидкістю 2 л/хв. водню та 6 л/хв. аргону та 4л/хв. пропан-бутану продовж 30 хв. Потім ще раз пропускали 6 л/хв. аргону продовж 5 хвилин. Синтезований матеріал виймали з реактора та охолоджували у вакуумі. Потім додавали його до поліхлортифторетилену та пресували за температури 240 °C та тиску 5 МПа. Поставлена задача вирішується (див. приклад 1 таблиці) Приклади 2-3. Робили так як описано у прикладі 1, змінюючи вміст умови синтезу. Поставлена задача вирішується (див. приклад 2-3 таблиці) Приклади 4,5. Робили так як описано у прикладі 1, змінюючи умови синтезу. Поставлена задача не вирішується (див. приклад 4 таблиці). Якщо вміст умови синтезу нижче меж, які нами заявляються, то при зниженні температури синтезу вуглецевих нанотрубок відбувається зменшення їх росту на поверхні базальтової луски і концентрація не достатня для утворення неперервного перколяційного кластера на поверхні каталізатора. При підвищених температурах синтезу вуглецевих нанотрубок відбувається зростання кількості аморфного вуглецю на поверхні базальтової луски, що зменшує ефективність процесу електропереносу зарядів по поверхні каталізатора. Поставлена задача не вирішується (див. приклад 5 таблиці). Якщо вміст умови синтезу вище меж, які нами заявляються, то при низькому вмісті вуглецевих нанотрубок відбувається суттєве зменшення поглинання електромагнітного випромінювання за рахунок зменшення електропровідності і значення концентрації при цьому знаходиться нижче порогу протікання. При високому вмісті вуглецевих нанотрубок відбувається суттєве зменшення поглинання електромагнітного випромінювання матеріалом за рахунок зростання коефіцієнта відбиття внаслідок високої електропровідності. Таким чином, за рахунок використання дій, які нами заявляються, досягається розширення функціональних можливостей, а саме підвищення електропровідності та поглиненої здатності електромагнітного випромінювання за рахунок рівномірного розподілення нанотрубок по поверхні базальтової луски і більш ефективно використовується скінефект на надвисоких частотах. Вплив температурної обробки на характеристики захисного нанокомпозитного матеріалу Таблиця №№ Температура прикладу синтезу, °C 1. 2. 3. 4. 5. 6. прототип Час обробки, хв. 700 680 720 650 750 3 1 5 0,5 6 Поглинання електромагнітного Коефіцієнт Електропровідність випромінювання в -1 -1 стоячої хвилі Ом •см діапазоні 8,5-12 ГГЦ, дБ -5 97 700 2•10 -6 99 680 5•10 -5 95 720 4•10 -10 99,5 700 2•10 -4 92 700 3•10 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб одержання захисного нанокомпозитного матеріалу, що включає синтез вуглецевих нанотрубок шляхом обробки у газовій суміші каталізатора росту, який відрізняється тим, що синтез ведуть шляхом багаторазової обробки каталізатору росту - базальтової луски сумішшю із водню, аргону, пропан-бутану та аргону при температурі 680 - 720°С, і протягом 3-12 хвилин синтезовані вуглецеві нанотрубки охолоджують у вакуумі, і додають синтезовані вуглецеві нанотрубки до полімеру-поліхлортифторетилену та пресують за температурою розплаву полімеру. 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