Спосіб підвищення питомої об’ємної електричної провідності епоксидних композитів

Реферат: Спосіб підвищення питомої об'ємної електричної провідності епоксидних композитів, при якому наповнюють епоксидні смоли наповнювачами - сумішами поліаніліну із оксидом металу Fе2О3 або Аl2О3. Перемішують за кімнатної температури протягом 1 год. Додають 18 об. % триетилентетраміну і перемішують протягом 0,5 год.. Дегазацією суміші за залишкового тиску 5 110 Па протягом 0,5 год.. Композит отверджують під дією постійного електричного поля з 4 напруженістю 10 В/м протягом 10 год. UA 110429 U (54) СПОСІБ ПІДВИЩЕННЯ ПИТОМОЇ ОБ'ЄМНОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОВІДНОСТІ ЕПОКСИДНИХ КОМПОЗИТІВ UA 110429 U UA 110429 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів підвищення питомої об'ємної електричної провідності епоксидних композитів і може знайти застосування, переважно в областях електроніки й електротехніки (для виробництва елементів мікроелектроніки, терморезисторів, іонних перемикачів струму, напівпровідникових пристроїв, іонопровідних покриттів та клеїв), а також у космонавтиці, авіації та малій енергетиці. Відомим аналогом є спосіб підвищення питомої об'ємної електричної провідності полімерів [1], який полягає в механічному наповненні епоксидної смоли дисперсними металами і подальшому отвердненні смоли додаванням отвердника поліетиленполіаміну (ПЕПА). Такі композити мають підвищену питому об'ємну електричну провідність, проте цього досягають введенням великої кількості металічного наповнювача, що суттєво збільшує масу композитів і погіршує їхні фізико-хімічні властивості. Відомим аналогом є спосіб підвищення питомої об'ємної електричної провідності полімерів [2], який полягає в механічному наповненні епоксидної смоли порошком суміші поліаніліну (ПАн) із оксидом алюмінію при перемішуванні, додаванні отвердника триетилентетраміну (ТЕТА) в кількості 18 об. % при перемішуванні і отвердненні за кімнатної температури протягом 10 год. Такі композити мають хороші фізико-хімічні характеристики. Проте недоліком зазначеного способу є те, що таким чином можна підвищити питому об'ємну електричну провідність -12 -12 матеріалу від 110 См/м лише до 1,2510 См/м. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб підвищення питомої об'ємної електричної провідності полімерних композитів [3]. За прототипом до епоксидної смоли ЕД-20 додають наповнювач (суміш ПАн із Fe2O3 або Аl2О3) в кількості від 0,2 до 19,0 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 1 год., до одержаної суміші додають отверджувач ТЕТА в кількості 18 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 0,5 5 год., суміш дегазують при залишковому тиску 110 Па за кімнатної температури протягом 0,5 год. і композит отверджують за кімнатної температури протягом 10 год. Такі композити мають хороші фізико-хімічні характеристики. Проте недоліком зазначеного способу є те, що таким -12 чином можна підвищити питому об'ємну електричну провідність матеріалу від 110 См/м лише -12 до 510 См/м за максимальної кількості наповнювача 19,0 об. %. В основу корисної моделі поставлена задача - розробка способу підвищення питомої об'ємної електричної провідності епоксидних композитів за меншого вмісту наповнювача. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб підвищення питомої об'ємної електричної провідності епоксидних композитів, як епоксидний полімер використовують епоксидну смолу ЕД-20, як отверджувач - триетилентетрамін ТЕТА в кількості 18 об. %, як наповнювач використовують суміші ПАн із Fe2O3 або Аl2О3, взятих в об'ємному співвідношенні 1:1 і, згідно з корисною моделлю, наповнювач додають у кількості від 0,2 до 5,0 об. % і композит отверджують 4 під дією постійного електричного поля (ПЕП) з напруженістю 10 В/м за кімнатної температури протягом 10 год. Композити отримували на основі епоксидної смоли ЕД-20 (ГОСТ 10577-84, виробник Росія), отвердненої триетилентетраміном ТЕТА (виробник завод "РІАЛ", Україна). Як наповнювачі використовували ПАн, синтезований хімічним способом [4] та тонкодисперсні порошки оксидів металів Fe2O3 (ТУ 6-09-1418-78) та Аl2О3 (ТУ 6-09-426-75). Композити отримували 4 безпосередньо у ПЕП, напруженість якого становила 10 В/м, протягом 10 год. Корисну модель виконують наступним чином. Приклад 1. На першому етапі до 100 об. % епоксидної смоли ЕД-20 додають наповнювач - суміш ПАн і Fe2O3 в кількості 0,2 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 1 год. На другому етапі до одержаної суміші додають отверджувач ТЕТА в кількості 18 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 0,5 год. На третьому етапі суміш дегазують при залишковому 5 тиску 110 Па за кімнатної температури протягом 0,5 год. На четвертому етапі композит 4 отверджують під дією ПЕП з напруженістю 10 В/м за кімнатної температури протягом 10 год. Аналогічно готують композити за прикладами 2-5К. Приклад 2. На першому етапі до 100 об. % епоксидної смоли ЕД-20 додають наповнювач суміш ПАн і Аl2О3 в кількості 0,2 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 1 год. На другому етапі до одержаної суміші додають отверджувач ТЕТА в кількості 18 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 0,5 год. На третьому етапі суміш дегазують при залишковому 5 тиску 110 Па за кімнатної температури протягом 0,5 год. На четвертому етапі композит 4 стверджують під дією постійного ПЕП з напруженістю 10 В/м за кімнатної температури протягом 10 год. 1 UA 110429 U Аналогічно готують композити за прикладами 7-10К. Приклади реалізації способу наведено в таблиці. Етапи реалізації Приклади реалізації способу способу Найближчий Згідно з корисною моделлю підвищення аналог № питомої об'ємної етапу електричної провідності 1 2 3 4 5К 6 7 8 9 10Κ 11П 12П епоксидних композитів Введення до 100 об. % ЕД-20 наповнювача при перемішуванні, об. % I ПАн, Fe2O3 або 0,2 1,0 3,0 5,0 19,0 19,0 ПАн, Аl2О3 0,2 1,0 3,0 5,0 19,0 19,0 Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 год. Введення ТЕТА при перемі18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 шуванні, об. % II Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 год. Дегазація 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 залишкового 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 тиску, Па III Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 год. Отверднення, 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 н. у. н. у. ПЕП, В/м IV Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 год. Питома об'ємна електрична провідність епоксидних композитів Питома об'ємна 4,1 1,4 3,8 3,2 6,6 1,5 2,3 4,3 9,7 3,4 2,3 4,7 електрична провідність -11 -10 -10 -10 -10 -11 -11 -11 -11 -11 -12 -12 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 при 20 °C, См/м * - питома об'ємна електрична провідність контрольного зразка складу ЕД-20+ТЕТА, -12 отвердненого за н.у., становить 110 См/м. 5 10 15 Як свідчать дані таблиці, епоксидні композити, отверднення яких відбувалося в постійному електричному полі, мають вищу на 2-2,5 порядки питому об'ємну електричну провідність. Введення великої кількості наповнювача (19,0 об. %, контрольні приклади 5К і 10К) не приводить до помітного підвищення питомої об'ємної електричної провідності. Це дає змогу обмежитися малими (0,2-5,0 об. %) добавками наповнювача, що значно знижує матеріалоємність і вартість композитів. Джерела інформації: 1. Структура і електричні властивості електропровідних полімерних композицій /Є.П. Мамуня, С.Л. Василенко, І.М. Паращенко [та ін.] //Полімерні композиційні матеріали. -2003. -Т. 25, № 1. -С. 36-42. 2. Демченко В.Л. Вплив магнітного і електричного полів на структуру та властивості систем на основі епоксидного полімеру, оксидів металів і поліаніліну: автореф. дис. на здобуття наук. 2 UA 110429 U 5 10 15 ступеня канд. фіз.-мат. наук: спец. 01.04.19 "Фізика полімерів" /В.Л. Демченко. - Київ, 2009. - 18 с. 3. Демченко В.Л. Вплив магнітного та електричного полів на структуру та властивості полімерів та їх композитів: монографія /В.Л. Демченко, В.І. Унрод, А.П. Піднебесний. - Суми: Університетська книга, 2013. -144 с. 4. Пат. 61-266435 Япония, МКИ C08G 73/00, H01L 29/28. Способ получения тонких пленек токопроводящих органических полимеров /Тамура Сёхэй. -№ 60-109988; заявл. 21.05.85; опубл. 26.11.86. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб підвищення питомої об'ємної електричної провідності епоксидних композитів, при якому наповнюють епоксидні смоли наповнювачами - сумішами поліаніліну із оксидом металу Fе2О3 або Аl2О3 і перемішують за кімнатної температури протягом 1 год., додають 18 об. % триетилентетраміну і перемішують протягом 0,5 год., дегазують суміші за залишкового тиску 5 110 Па протягом 0,5 год., який відрізняється тим, що композит отверджують під дією 4 постійного електричного поля з напруженістю 10 В/м протягом 10 год. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3