FR3013052A1 - ELECTRICALLY CONDUCTIVE COMPOSITION BASED ON ELECTRICALLY CONDUCTIVE NANOPARTICLES - Google Patents

ELECTRICALLY CONDUCTIVE COMPOSITION BASED ON ELECTRICALLY CONDUCTIVE NANOPARTICLES Download PDF

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Abstract

Composition électriquement conductrice comportant au moins des nanoparticules électriquement conductrices mélangées dans un milieu aqueux, caractérisée en ce que lesdites nanoparticules sont des nanotubes de carbone (NTC) ou bien des nanoparticules à base de polyanyline ou les nanoparticules comprennent une âme en un matériau conducteur ou non de l'électricité et une enveloppe de revêtement électroconductrice, et en ce que la composition comporte en outre une autre catégorie de particules électriquement conductrices comprenant du graphite et/ou du noir de carbone et/ou des fibres de carbone. La conductivité du revêtement obtenu à partir d'une telle composition est supérieure à 2 S/cm, voire même supérieure à 25 S/cm.An electrically conductive composition comprising at least electrically conductive nanoparticles mixed in an aqueous medium, characterized in that said nanoparticles are carbon nanotubes (CNTs) or nanoparticles based on polyanylins or the nanoparticles comprise a core of a conductive or non-conductive material electricity and an electroconductive coating casing, and in that the composition further comprises another class of electrically conductive particles comprising graphite and / or carbon black and / or carbon fibers. The conductivity of the coating obtained from such a composition is greater than 2 S / cm, or even greater than 25 S / cm.

Description

COMPOSITION ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICE A BASE DE NANOPARTICULES ELECTRIQUEMENT CONDUCTRICES L'invention concerne une composition électriquement conductrice comportant au moins des nanoparticules électriquement conductrices mélangées dans un milieu aqueux, ainsi que le procédé d'obtention d'une telle composition. L'invention concerne également l'utilisation de la composition en tant que revêtement conducteur d'électricité.The invention relates to an electrically conductive composition comprising at least electrically conductive nanoparticles mixed in an aqueous medium, as well as to the process for obtaining such a composition. The invention also relates to the use of the composition as an electrically conductive coating.

L'invention sera plus particulièrement décrite en regard d'une utilisation de la composition en tant que revêtement chauffant, sans toutefois y être limitée. Les compositions polymériques conductrices à base de nanoparticules, en particulier à base de nanotubes de carbone (dénommés encore NTC) ou de graphène, permettent d'obtenir des films conducteurs très performants au regard des propriétés mécanique et conductrice, les NTC conférant une forte conductivité électrique et thermique.The invention will be more particularly described with regard to a use of the composition as a heating coating, without being limited thereto. The conductive polymeric compositions based on nanoparticles, in particular based on carbon nanotubes (also known as CNTs) or on graphene, make it possible to obtain high-performance conductive films with regard to the mechanical and conductive properties, the CNTs conferring high electrical conductivity. and thermal.

Toutefois, les performances de ces compositions dépendent du procédé de dispersion et de répartition des nanoparticules dans la matrice polymérique, ainsi que des nanoparticules en tant que telles. Dans les applications de revêtements conducteurs électriques, on trouve aussi des compositions à base de polymère conducteur telles que décrites dans la demande de brevet français 05/08172 publiée sous FR28889197. La composition décrite dans cette demande de brevet comporte des particules nanocomposites possédant un coeur de polyacrylate d'alkyle et une écorce de polyaniline. Pour parvenir à un compromis entre la conductivité et des propriétés filmogènes, la synthèse des particules donne une composition dont la conductivité est cependant inférieure à 2 S/cm. L'invention a pour but de proposer une composition à base de nanoparticules conductrices qui présentent des performances de conductivité élevée tout en assurant de bonnes propriétés filmogènes (recouvrant une surface de façon homogène), en particulier lorsqu'elles sont utilisées pour des revêtements de faible épaisseur telle qu'inférieure à 200 um. La composition procurera en outre un aspect soyeux et non tâchant (c'est-à-dire ne laissant pas de trace au toucher) lorsqu'elle est utilisée en tant que revêtement. La composition de l'invention a également pour objectif de minimiser son coût de fabrication. L'invention vise également un procédé d'obtention d'une telle composition qui assure une bonne dispersion des nanoparticules dans la solution contenant lesdites nanoparticules, afin de ne pas affecter les propriétés conductrices de ladite solution, c'est-à-dire en diminuer sa conductivité. En outre, le procédé de fabrication de l'invention reste accessible.However, the performance of these compositions depends on the method of dispersion and distribution of the nanoparticles in the polymer matrix, as well as nanoparticles as such. In electrically conductive coating applications, there are also compositions based on conductive polymer as described in the French patent application 05/08172 published under FR28889197. The composition described in this patent application comprises nanocomposite particles having an alkyl polyacrylate core and a polyaniline bark. To achieve a compromise between the conductivity and film-forming properties, the synthesis of the particles gives a composition whose conductivity is however less than 2 S / cm. The object of the invention is to propose a composition based on conductive nanoparticles which have high conductivity performances while ensuring good film-forming properties (covering a surface in a homogeneous manner), in particular when they are used for low-level coatings. thickness such as less than 200 μm. The composition will further provide a silky, non-staining (i.e., non-scratch-to-touch) appearance when used as a coating. The composition of the invention also aims to minimize its manufacturing cost. The invention also relates to a process for obtaining such a composition which ensures a good dispersion of the nanoparticles in the solution containing said nanoparticles, so as not to affect the conductive properties of said solution, that is to say to reduce its conductivity. In addition, the manufacturing method of the invention remains accessible.

Selon l'invention, la composition électriquement conductrice comporte au moins des nanoparticules électriquement conductrices mélangées dans un milieu aqueux, et est caractérisée en ce que lesdites nanoparticules sont des nanotubes de carbone (NTC) ou des nanoparticules à base de polyanyline, ou bien les nanoparticules comprennent une âme (en un matériau non conducteur de l'électricité) et une enveloppe de revêtement électrocondeur, et en ce que la composition comporte en outre une autre catégorie de particules électriquement conductrices de taille supérieure à la taille des nanoparticules.According to the invention, the electrically conductive composition comprises at least electrically conductive nanoparticles mixed in an aqueous medium, and is characterized in that said nanoparticles are carbon nanotubes (CNTs) or nanoparticles based on polyanylins, or the nanoparticles. comprise a core (of a non-electrically conductive material) and an electroconductive coating casing, and in that the composition further comprises another class of electrically conductive particles larger than the size of the nanoparticles.

En particulier, les particules électriquement conductrices de taille supérieure à la taille des nanoparticules ne présentent aucune dimension inférieure à 100 nm quelle que soit leur forme.In particular, the electrically conductive particles larger than the size of the nanoparticles have no dimension less than 100 nm regardless of their shape.

De préférence, ces particules électriquement conductrices de taille supérieure à la taille des nanoparticules (dites autre catégorie de particules) comprennent du graphite, en particulier non exfolié, et/ou du noir de carbone, et/ou des fibres de carbone.Preferably, these electrically conductive particles larger than the size of the nanoparticles (said other category of particles) comprise graphite, in particular not exfoliated, and / or carbon black, and / or carbon fibers.

L'ensemble des particules (nanoparticules et particules de taille supérieure en graphite ou similaire) se présente sous forme dispersée dans de l'eau de sorte que les particules sont suspendues dans le milieu aqueux. La composition peut ainsi être utilisée.All the particles (nanoparticles and larger particles in graphite or the like) are in dispersed form in water so that the particles are suspended in the aqueous medium. The composition can thus be used.

De manière inattendue, la conductivité de la composition est bien plus élevée que la conductivité à laquelle on aurait pu s'attendre en faisant une moyenne arithmétique des conductivités de deux compositions contenant chacune exclusivement des nanoparticules conductrices ou des particules de taille supérieure de type graphite.Unexpectedly, the conductivity of the composition is much higher than the conductivity that would have been expected by averaging the conductivities of two compositions each containing exclusively conductive nanoparticles or larger particles of graphite type.

En particulier, la conductivité de la composition de l'invention est supérieure à 2 S/cm, de préférence supérieure à 5 S/cm, en particulier supérieure à 7 S/cm, voire même supérieure à 15 S/cm ou 25 S/cm.In particular, the conductivity of the composition of the invention is greater than 2 S / cm, preferably greater than 5 S / cm, in particular greater than 7 S / cm, or even greater than 15 S / cm or 25 S / cm. cm.

En outre, la composition de l'invention procure, lorsqu'elle est utilisée en tant que revêtement, un aspect soyeux et non salissant. Par ailleurs, la composition est obtenue par dispersion des particules dans un milieu aqueux, simplifiant le procédé de fabrication, en particulier au regard des composants et des conditions de mise en oeuvre. Il n'y a pas besoin d'utiliser de solvants. Les conditions de travail pour l'opérateur sont simples, sécurisées, sans besoin de devoir respecter des normes antiincendie ou antidéflagrante comme pour l'utilisation de matières inflammables du type solvants.In addition, the composition of the invention provides, when used as a coating, a silky and non-messy appearance. Furthermore, the composition is obtained by dispersing the particles in an aqueous medium, simplifying the manufacturing process, in particular with regard to the components and the operating conditions. There is no need to use solvents. The working conditions for the operator are simple, secure, without the need to comply with fire or explosion-proof standards as for the use of flammable materials of the solvent type.

Selon une caractéristique, les nanoparticules d'une part, et l'autre catégorie de particules (particules de taille supérieure à celle de nanoparticules et de type graphite, noir de carbone, ou fibres de carbone) d'autre part, ont respectivement été préalablement dispersées indépendamment dans de l'eau. Ladite autre catégorie de particules a été dispersée dans de l'eau avec un pourcentage d'extrait sec qui dépend des propriétés recherchées, notamment de la viscosité de la composition finale, de la conductivité, et du procédé de mise en oeuvre. Ce pourcentage peut par exemple être d'au moins 25%, mais peut être inférieur. Les particules de ladite autre ou seconde catégorie (celles de taille supérieure aux nanoparticules) présentent par exemple une taille micrométrique. Ces particules sont par exemple issues d'un matériau initial broyé. Les nanoparticules de la composition peuvent présenter une forme sphérique, tubulaire (telles que les nanotubes de carbones), ou plaquettaire telles que les argiles ou le graphène, ou de de forme moins spécifique mais au moins filiforme ou allongée Les nanoparticules sont par exemple des NTC. Elles peuvent en variante être constituées d'une âme dont le matériau est non conducteur par exemple de l'argile, et d'une enveloppe de revêtement électriquement conductrice telle que du métal.According to one characteristic, the nanoparticles on the one hand, and the other category of particles (particles of a size greater than that of nanoparticles and graphite type, carbon black, or carbon fibers), on the other hand, have respectively been previously dispersed independently in water. Said other category of particles has been dispersed in water with a percentage of dry extract which depends on the desired properties, in particular the viscosity of the final composition, the conductivity, and the method of implementation. This percentage may for example be at least 25%, but may be lower. The particles of said other or second category (those larger than the nanoparticles) have for example a micrometer size. These particles are for example derived from an initial material ground. The nanoparticles of the composition may have a spherical, tubular (such as carbon nanotubes) or platelet shape such as clays or graphene, or of less specific but at least filiform or elongated form. The nanoparticles are, for example, NTCs. . They may alternatively consist of a core whose material is non-conductive for example clay, and an electrically conductive coating envelope such as metal.

Les nanoparticules électroconductrices peuvent être un mélange de différents types de nanoparticules électroconductrices.Electroconductive nanoparticles can be a mixture of different types of electroconductive nanoparticles.

Lorsque les nanoparticules sont des NTC, elles sont de préférence, concentrées dans un composé polymérique à base d'un polymère tel que du carboxylméthylcellulose, en particulier le composé comprend 45% de NTC en poids total du mélange et 55% de liant polymère constitué de carboxylméthylcellulose.When the nanoparticles are CNTs, they are preferably concentrated in a polymeric compound based on a polymer such as carboxyl methylcellulose, in particular the compound comprises 45% total CNT by weight of the mixture and 55% of polymeric binder consisting of carboxymethylcellulose.

Lorsqu'en seconde variante des nanoparticules électroconductrices, sont utilisées des nanoparticules de polyanyline, celles-ci sont avantageusement préalablement dispersées dans de l'eau, selon de préférence une concentration d'au moins 15% d'extrait sec, de préférence d'au moins 30%. Une fois les nanoparticules et les autres particules de graphite ou autre dispersées indépendamment dans l'eau pour former respectivement deux pré-mélanges, les proportions de ces deux pré-mélanges pour former la solution ou composition finale sont variables selon la conductivité recherchée et donc l'application visée. De préférence, pour une conductivité optimale : - Pour la première variante avec des NTC, les proportions sont de 50% d'un premier pré-mélange aqueux à base de NTC et 50% d'un second pré-mélange aqueux à base de particules de la seconde catégorie. - Pour la seconde variante avec des nanoparticules de polyanyline, les proportions sont de 80% ou moins de nanoparticules de polyanyline, et le complément d'un pré-mélange aqueux à base particules de la seconde catégorie. L'invention est également relative à un procédé de fabrication d'une composition ci-dessus, caractérisée en ce qu'il comporte les étapes de : - dispersion dans une solution aqueuse de NTC ou utilisation de nanoparticules à base de polyanyline déjà sous forme de dispersion aqueuse, pour former un premier pré-mélange ; - dispersion dans une solution aqueuse de graphite et/ou de noir de carbone et/ou de fibres de carbone pour donner un second pré-mélange ; - mélange des premier et second pré-mélanges. Le procédé de fabrication s'avère ainsi simple de mise en oeuvre, sans danger, et abordable en terme de coût.When in the second variant of the electroconductive nanoparticles, polyanylin nanoparticles are used, they are advantageously dispersed beforehand in water, preferably at a concentration of at least 15% solids, preferably at least 15% by weight. minus 30%. Once the nanoparticles and the other particles of graphite or other independently dispersed in water to form two pre-mixtures respectively, the proportions of these two premixes to form the final solution or composition are variable according to the desired conductivity and therefore the intended application. Preferably, for optimum conductivity: - For the first variant with CNTs, the proportions are 50% of a first aqueous pre-mixture based on CNT and 50% of a second aqueous pre-mixture based on particles of the second category. For the second variant with polyanylin nanoparticles, the proportions are 80% or less of polyanylin nanoparticles, and the complement of an aqueous premix based on particles of the second category. The invention also relates to a method of manufacturing a composition above, characterized in that it comprises the steps of: dispersion in an aqueous solution of CNTs or use of nanoparticles based on polyanylin already in the form of aqueous dispersion, to form a first premix; dispersion in an aqueous solution of graphite and / or carbon black and / or carbon fibers to give a second premix; - mixing the first and second premixes. The manufacturing process is thus simple to implement, safe, and affordable in terms of cost.

Selon une caractéristique du procédé de fabrication, la composition obtenue est mélangée à une émulsion acrylique ou vinylique, ou à base de produits fluorés, en particulier pour être étalée et utilisée en tant que revêtement, par exemple en tant que peinture.According to a characteristic of the manufacturing process, the composition obtained is mixed with an acrylic or vinyl emulsion, or with fluorinated products, in particular to be spread and used as a coating, for example as a paint.

La composition de l'invention est avantageusement utilisée en tant que revêtement chauffant en la déposant directement sur une surface compatible ou rendue compatible par traitement approprié, ou incluse dans un film destiné à former revêtement. Le dépôt de la composition sur une surface souple ou rigide peut être obtenu par enduction, sérigraphie, pulvérisation au pistolet, ou tout autre procédé connu. La surface de réception de la composition peut être de la matière plastique, notamment un film en polyéthylène téréphtalate (PET), du tissu 301 305 2 7 (textile, verre, carbone, kevlar ...), du papier, du plâtre ou de plaques à base de plâtre du type Placoplatre®. Sans caractère limitatif, la composition est par exemple utilisée dans des 5 dispositifs de chauffage à basse tension ou tension usuelle (120 ou 220 volts), notamment pour le bâtiment ou l'industrie, ou dans des dispositifs tels que dispositifs de réchauffement du corps humain (thermothérapie), patchs, ceintures, couvertures, etc...La composition est apte à chauffer par effet Joule tout objet statique ou mobile. 10 Le revêtement à base de la composition de l'invention est notamment d'une épaisseur comprise entre 5 et 200 ilm. La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples 15 uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention. L'invention est relative à une composition électriquement conductrice, destinée en particulier à être appliquée sous forme de film, notamment d'épaisseur entre 10 et 60 um. 20 Selon l'invention, la composition électriquement conductrice comporte une première catégorie de particules électriquement conductrices, qui sont des nanotubes de carbone (NTC) ou des nanoparticules à base de polyanyline, ou encore les nanoparticules comprennent une âme en un 25 matériau conducteur ou non de l'électricité et une enveloppe de revêtement électroconducteur (nanoparticules dites ci-après enrobées), et une seconde catégorie de particules électriquement conductrices de taille supérieure à la taille des nanoparticules et comprenant du graphite et/ou du noir de carbone et/ou des fibres de carbone et/ou des particules enrobées faites d'une âme et d'une enveloppe en matériau électroconducteur. Les particules de la seconde catégorie ne sont pas des nanoparticules.The composition of the invention is advantageously used as a heating coating by depositing it directly on a compatible surface or made compatible by appropriate treatment, or included in a film intended to form a coating. The deposition of the composition on a flexible or rigid surface can be obtained by coating, screen printing, spraying with a spray gun, or any other known method. The receiving surface of the composition may be plastic, in particular a film of polyethylene terephthalate (PET), fabric 301 (textile, glass, carbon, Kevlar, etc.), paper, plaster or Placoplatre® type plaster boards. Without limitation, the composition is for example used in low voltage heating devices or usual voltage (120 or 220 volts), especially for building or industry, or in devices such as devices for heating the human body (thermotherapy), patches, belts, blankets, etc ... The composition is able to heat by Joule effect any static or mobile object. The coating based on the composition of the invention is in particular of a thickness of between 5 and 200 μm. The present invention is now described by way of example only illustrative and not limiting the scope of the invention. The invention relates to an electrically conductive composition, intended in particular to be applied in the form of a film, in particular of thickness between 10 and 60 μm. According to the invention, the electrically conductive composition comprises a first class of electrically conductive particles, which are carbon nanotubes (CNTs) or nanoparticles based on polyanylins, or the nanoparticles comprise a core made of a conductive or non-conductive material. electricity and an electroconductive coating envelope (nanoparticles hereinafter referred to as coated), and a second class of electrically conductive particles larger than the size of the nanoparticles and comprising graphite and / or carbon black and / or carbon fibers and / or coated particles made of a core and an envelope of electroconductive material. The particles of the second category are not nanoparticles.

Elles sont de taille supérieure à des nanoparticules, et sont de préférence de taille micrométrique. Elles ne présentent aucune dimension inférieure à 100 nm. Ces particules de la seconde catégorie sont par exemple issues d'un matériau broyé et se présentant sous forme de poudre. Les nanoparticules ont quant à elles une forme sphérique, ou tubulaire, ou allongée, ou plaquettaire .They are larger than nanoparticles, and are preferably of micron size. They have no dimension less than 100 nm. These particles of the second category are for example derived from a ground material and being in the form of powder. The nanoparticles have a spherical, or tubular, or elongate, or platelet shape.

Les nanoparticules de polyanyline sont des particules plutôt sphériques. Les nanoparticules de polyanyline sont directement fournies dispersées dans de l'eau car obtenues de cette manière lors de leur fabrication.Polyanylin nanoparticles are rather spherical particles. Polyanylin nanoparticles are directly supplied dispersed in water as obtained in this way during their manufacture.

Concernant les nanotubes de carbone (NTC), ils sont de préférence concentrés dans un composé polymérique à base d'un polymère (pour faciliter leur manipulation) tel que du carboxylméthylcellulose (CMC), le polymère étant hydrosoluble sous cisaillement approprié. A titre d'exemple, le composé comprend 45% de NTC en poids total du mélange et 55% de liant polymère constitué de carboxylméthylcellulose. Un tel composé est en particulier commercialisé sous la référence CW2-45 par la société ARKEMA.As for the carbon nanotubes (CNTs), they are preferably concentrated in a polymeric compound based on a polymer (to facilitate their handling) such as carboxyl methylcellulose (CMC), the polymer being water-soluble under appropriate shear. By way of example, the compound comprises 45% total weight CNT of the mixture and 55% of polymethylmethylcellulose polymer binder. Such a compound is in particular marketed under the reference CW2-45 by the company Arkema.

Les nanotubes de carbone (NTC) sont d'abord préalablement dispersés dans de l'eau en vue de leur mélange avec la seconde catégorie de particules.Carbon nanotubes (CNTs) are firstly dispersed in water for mixing with the second class of particles.

Lorsque les NTC sont concentrés dans un composé polymérique, celui-ci (comprenant les NTC) est donc préalablement dilué dans de l'eau avant son mélange avec la dispersion des particules de la seconde catégorie. La dilution dans de l'eau du composé polymérique se fait selon une concentration d'au moins 10% d'extrait sec, par exemple de 14%. Le pourcentage d'extrait sec pourrait être plus important, engendrant cependant une viscosité plus élevée. Il est nécessaire d'utiliser l'outil adapté pour mélanger de manière appropriée en fonction de la viscosité du mélange.When the CNTs are concentrated in a polymeric compound, the latter (including the CNTs) is therefore previously diluted in water before mixing with the dispersion of the particles of the second category. The dilution in water of the polymeric compound is in a concentration of at least 10% solids, for example 14%. The percentage of dry extract could be greater, however giving rise to a higher viscosity. It is necessary to use the suitable tool to mix appropriately according to the viscosity of the mixture.

Quant aux nanoparticules de polyanyline, elles sont préalablement diluées dans de l'eau, selon de préférence une concentration d'au moins 15% d'extrait sec. Pareillement, la seconde catégorie de particules a été préalablement dispersée dans de l'eau. Le pourcentage d'extrait sec est fonction des propriétés souhaitées, notamment de conductivité, de l'application visées et des outils de mélange à disposition. A titre d'exemple, le produit référencé LB1300 chez la société TIMCAL est une dispersion de 25% d'extrait sec de graphite dans de l'eau. Une fois que les nanoparticules d'une part, et l'autre catégorie de particules d'autre part, ont respectivement été préalablement dispersées indépendamment dans de l'eau lorsqu'elles ne se présentent pas déjà sous forme de dispersion aqueuse, elles forment respectivement deux pré-mélanges, les proportions de ces deux pré-mélanges pour former la solution ou composition finale sont variables selon la conductivité recherchée et donc l'application visée.As for the polyanylin nanoparticles, they are previously diluted in water, preferably at a concentration of at least 15% solids. Similarly, the second class of particles has been previously dispersed in water. The percentage of dry extract is a function of the desired properties, in particular of the conductivity, the intended application and the mixing tools available. By way of example, the product referenced LB1300 at TIMCAL is a dispersion of 25% dry extract of graphite in water. Once the nanoparticles on the one hand, and the other category of particles on the other hand, have respectively been previously dispersed independently in water when they are not already in the form of an aqueous dispersion, they respectively form two pre-mixtures, the proportions of these two premixes to form the solution or final composition are variable according to the desired conductivity and therefore the intended application.

De préférence, pour une conductivité optimale : - Les proportions seront de 50% d'un pré-mélange aqueux à base de NTC, et 50% d'un second pré-mélange aqueux à base particules de la seconde catégorie. - Les proportions seront de 80% de nanoparticules de polyanyline (se présentant déjà sous forme d'un mélange aqueux) et 20% d'un mélange aqueux à base de particules de la seconde catégorie. Le procédé de fabrication de la composition de l'invention comporte les étapes de : - dispersion dans une solution aqueuse de NTC ou utilisation de nanoparticules à base de polyanyline déjà comprises dans une solution aqueuse, pour former un premier pré-mélange ; - dispersion dans une solution aqueuse des particules électroconductrices de la seconde catégorie (en graphite par exemple) pour donner un second pré-mélange ; - mélange des premier et second pré-mélanges. La dispersion dans l'eau des nanoparticules de type NTC ou des nanoparticules enrobées et la dissolution du polymère dans le cas de NTC liés dans une matrice polymérique, se font selon une vitesse d'agitation, une température de l'eau et une durée qui sont adaptées en fonction du type de nanoparticules, du type de polymère, de la concentration d'extrait sec. La vitesse d'agitation peut varier au cours de la dispersion. La température de l'eau est celle ambiante ou supérieure à celle ambiante sans toutefois avoir à dépasser de hautes températures, en particulier sans dépasser la température de dégradation préjudiciable à l'un des composants du mélange. Par exemple, dans le cas de NTC inclus dans du carboxylméthylcellulose, la température ne doit pas dépasser 200°C.Preferably, for optimum conductivity: the proportions will be 50% of an aqueous premix based on NTC, and 50% of a second aqueous premix based on particles of the second category. - The proportions will be 80% polyanylin nanoparticles (already in the form of an aqueous mixture) and 20% of an aqueous mixture based on particles of the second category. The process for producing the composition of the invention comprises the steps of: dispersion in an aqueous solution of CNTs or the use of nanoparticles based on polyanylin already included in an aqueous solution, to form a first premix; dispersion in an aqueous solution of the electroconductive particles of the second category (in graphite for example) to give a second premix; - mixing the first and second premixes. The dispersion in water of the nanoparticles of the NTC type or the coated nanoparticles and the dissolution of the polymer in the case of bound NTCs in a polymer matrix, are carried out according to a stirring speed, a water temperature and a duration which are adapted according to the type of nanoparticles, the type of polymer, the concentration of dry extract. The stirring speed may vary during the dispersion. The temperature of the water is that ambient or greater than that ambient without however having to exceed high temperatures, in particular without exceeding the deterioration temperature detrimental to one of the components of the mixture. For example, in the case of CNT included in carboxyl methylcellulose, the temperature should not exceed 200 ° C.

La durée d'agitation du mélange est d'autant plus réduite que la température de l'eau est élevée et/ou la vitesse d'agitation est élevée. De préférence, le pré-mélange est soumis tout d'abord à une agitation modérée, par exemple de l'ordre de100 tr/min, puis à une forte agitation, par exemple de l'ordre de 1000 tr/min pour finir d'éclater et dissoudre les nanoparticules et obtenir une dispersion soyeuse. Lorsque les particules de la seconde catégorie ne sont pas déjà dispersées dans un pré-mélange aqueux, elles sont donc mélangées à de l'eau par un agitateur adéquat et mis en oeuvre selon des conditions optimales. Le recours à des agents de dispersion tels que des tensioactifs peut être nécessaire. Une fois les deux pré-mélanges obtenus, on les mélange sous une vitesse d'agitation modérée de façon à obtenir la composition prête à l'emploi. Dans un premier exemple A préféré de composition, les deux catégories respectives de particules utilisées sont : - des NTC faisant partie du produit CW2-45 d'ARKEMA, ce produit étant mélangé à 14% d'extrait sec dans une solution aqueuse pour former le premier pré-mélange ; - du graphite micrométrique faisant partie du produit LB1300 de chez TIMCAL qui est un mélange de 25% d'extrait sec dans une solution aqueuse ; ce produit commercialisé sous le nom LB1300 et comprenant du graphite est utilisé dilué à 50 % dans de l'eau pour former le second pré-mélange. La composition A, dénommée « NTC/graphite LB1300 dilué» résulte du mélange des deux pré-mélanges ci-dessus dans des proportions 50/50. Dans un deuxième exemple B préféré de composition, les composants utilisés sont : - les nanoparticules à écorce de polyaniline décrites dans la demande de brevet français FR28889197 obtenues à 30% d'extrait sec dans une solution aqueuse pour former le premier pré-mélange ; - du graphite micrométrique faisant partie du produit LB1300 de chez TIMCAL qui est un mélange de 25% d'extrait sec dans une solution aqueuse ; ce produit commercialisé sous le nom LB1300 et comprenant du graphite est utilisé dilué à 50 % dans de l'eau pour former le second pré-mélange. La composition B, dénommée « polyaniline /graphite LB1300 dilué » 20 résulte du mélange des deux pré-mélanges ci-dessus dans des proportions 80 (nanoparticules de polyaniline) /20 (LB1300 dilué). Dans un troisième exemple C préféré de composition, les composants utilisés sont : 25 - les nanoparticules à écorce de polyaniline décrites dans la demande de brevet français FR28889197 obtenues à 30% d'extrait sec dans une solution aqueuse pour former le premier pré-mélange ; - du graphite micrométrique faisant partie du produit LB1300 de chez 30 TIMCAL qui est un mélange de 25% d'extrait sec dans une solution aqueuse ; ce produit commercialisé sous le nom LB1300 et comprenant du graphite est directement utilisé sans être du tout dilué et forme directement le second pré-mélange.The stirring time of the mixture is further reduced if the temperature of the water is high and / or the stirring speed is high. Preferably, the premix is subjected initially to a moderate stirring, for example of the order of 100 rpm, then to a strong stirring, for example of the order of 1000 rpm to finish off. burst and dissolve the nanoparticles and obtain a silky dispersion. When the particles of the second category are not already dispersed in an aqueous premix, they are thus mixed with water by a suitable stirrer and implemented under optimal conditions. The use of dispersing agents such as surfactants may be necessary. Once the two premixes obtained, they are mixed under a moderate stirring speed so as to obtain the ready-to-use composition. In a preferred first example of composition A, the two respective categories of particles used are: CNTs forming part of the ARKEMA product CW2-45, this product being mixed with 14% of dry extract in an aqueous solution to form the first premix; micrometric graphite belonging to the LB1300 product from TIMCAL which is a mixture of 25% of dry extract in an aqueous solution; this product sold under the name LB1300 and comprising graphite is used diluted to 50% in water to form the second premix. Composition A, called "diluted NTC / graphite LB1300" results from mixing the two above premixes in 50/50 proportions. In a second preferred example B of composition, the components used are: the nanoparticles with polyaniline bark described in the French patent application FR28889197 obtained at 30% solids content in an aqueous solution to form the first premix; micrometric graphite belonging to the LB1300 product from TIMCAL which is a mixture of 25% of dry extract in an aqueous solution; this product sold under the name LB1300 and comprising graphite is used diluted to 50% in water to form the second premix. Composition B, referred to as "diluted polyaniline / graphite LB1300" results from the mixing of the two above premixes in proportions 80 (polyaniline nanoparticles) / 20 (diluted LB1300). In a third preferred example C of composition, the components used are: - the nanoparticles with polyaniline bark described in the French patent application FR28889197 obtained at 30% dry extract in an aqueous solution to form the first premix; micrometric graphite belonging to the LB1300 product from TIMCAL which is a mixture of 25% solids content in an aqueous solution; this product sold under the name LB1300 and comprising graphite is directly used without being diluted at all and directly forms the second premix.

La composition C, dénommée « polyaniline /graphite LB1300 non dilué » résulte du mélange des deux pré-mélanges ci-dessus dans des proportions 80 (nanoparticules de polyaniline) /20 (LB1300 non dilué). Selon l'invention, les inventeurs ont mis en évidence un effet inattendu de synergie obtenu par le mélange de deux catégories des particules (respectivement NTC ou nanoparticules de polyaniline, et graphite). Ainsi : - la conductivité de la composition de l'invention est bien plus élevée que des compositions ne comprenant qu'un seul type de particules et de proportion équivalente en poids dans la composition par rapport à la quantité globale du mélange ; et surtout la conductivité de la composition de l'invention est plus élevée que la moyenne arithmétique des deux conductivités que présenteraient deux compositions distinctes ne contenant chacune qu'un type de particules.Composition C, referred to as "undiluted polyaniline / graphite LB1300" results from mixing the two above premixes in proportions 80 (polyaniline nanoparticles) / 20 (undiluted LB1300). According to the invention, the inventors have demonstrated an unexpected effect of synergy obtained by mixing two categories of particles (respectively NTC or nanoparticles of polyaniline, and graphite). Thus: the conductivity of the composition of the invention is much higher than compositions comprising only one type of particles and of equivalent proportion by weight in the composition relative to the overall quantity of the mixture; and above all the conductivity of the composition of the invention is higher than the arithmetic mean of the two conductivities that would present two separate compositions each containing only one type of particles.

Le tableau 1 ci-après résume les exemples de composition A, B et C de l'invention et des exemples comparatifs, et indique la conductivité mesurée.Table 1 below summarizes the examples of composition A, B and C of the invention and comparative examples, and indicates the measured conductivity.

Pour les exemples comparatifs : l'exemple comparatif dénommé «polyaniline » : émulsion seule en phase aqueuse de nanoparticules à écorce de polyaniline décrites dans la demande de brevet français FR28889197; l'exemple comparatif dénommé « graphite » : dispersion seule en phase aqueuse de graphite, et correspondant au produit seul référencé LB1300 chez la société TIMCAL contenant 25% de graphite micrométrique; l'exemple comparatif dénommé « NTC » : mélange seul en phase aqueuse de 14% du produit CW2-45 d'ARKEMA.For the comparative examples: the comparative example called "polyaniline": emulsion alone in the aqueous phase of nanoparticles with polyaniline bark described in the French patent application FR28889197; the comparative example called "graphite": dispersion only in the aqueous phase of graphite, and corresponding to the only product referenced LB1300 TIMCAL company containing 25% micron graphite; the comparative example called "NTC": mixture alone in the aqueous phase of 14% of the ARKEMA product CW2-45.

Pour tous les exemples (comparatifs et ceux de l'invention), la conductivité est mesurée de la même manière : la composition est déposée à l'aide d'un filmographe par exemple sur un substrat, en matière plastique, textile ou papier. Pour les mesures présentées ici, le substrat est un film de polyéthylènetéréphtalate (PET) et le dépôt est de même épaisseur comprise entre 20 à 60 pm à l'état sec ; - après séchage à l'air libre ou dans un four, on prélève des bandes de 1 cm de large et d'une certaine longueur pour pouvoir déposer deux électrodes de laque d'argent de 0,5 cm de longueur et espacées d'une longueur de 2 cm ; - on mesure la résistance R entre les deux électrodes, puis on calcule la résistivité p= R x e x (w/L) où « e » est l'épaisseur du dépôt à l'état sec (20 à 6011m), w est la largeur de la bande soit 1 cm et « L » est la longueur séparant les deux électrodes soit 2 cm, et enfin on calcule la conductivité « a » qui est égale à 1/p. Tableau 1 Exemples comparatifs et exemples de la composition de l'invention Conductivité a en S/cm Aspect observé du revêtement « polyaniline » 1,1 Aspect très rugueux « graphite » 2,8 « tâchant » au doigt « NTC » 10,4 Non tâchant- Composition A (NTC/graphite LB1300 dilué) 29 Soyeux et non tâchant au doigt Composition B (« polyaniline /graphite LB1300 dilué ) 6,2 Peu rugueux et non tâchant au doigt Composition C (« polyaniline /graphite LB1300 non dilué ) 4,4 Peu rugueux et non tâchant au doigt Par conséquent, la composition A de l'invention procure une conductivité a très élevée (29 S/cm). Les compositions B et C procurent une conductivité, certes moins élevée que pour la composition A, mais supérieure à 2 S/cm (6,2 et respectivement 4,4 S/cm) ou à la moyenne arithmétique des conductivités des exemples « polyaniline » et « graphite ». Les inventeurs ont mis en évidence de manière inattendue un effet de synergie par le mélange des nanoparticules conductrices à base de NTC ou polyaniline et des particules de graphite ou similaire. On ne pouvait s'attendre à de telles valeurs de conductivité. En effet, on ne pouvait valablement s'attendre qu'à obtenir une conductivité bien moindre, au mieux de l'ordre de la moyenne arithmétique des conductivités de chaque exemple comparatif.For all the examples (comparative and those of the invention), the conductivity is measured in the same way: the composition is deposited using a filmograph for example on a substrate, plastic, textile or paper. For the measurements presented here, the substrate is a film of polyethylene terephthalate (PET) and the deposit is of the same thickness between 20 to 60 pm in the dry state; - After drying in the open air or in an oven, strips 1 cm wide and of a certain length are taken in order to deposit two silver lacquer electrodes 0.5 cm long and spaced apart by length of 2 cm; the resistance R between the two electrodes is measured, then the resistivity p = R xex (w / L) where "e" is the thickness of the deposit in the dry state (20 to 6011m), w is the width the band is 1 cm and "L" is the length separating the two electrodes is 2 cm, and finally the conductivity "a" which is equal to 1 / p. Table 1 Comparative Examples and Examples of the Composition of the Invention A Conductivity in S / cm Observed Aspect of "Polyaniline" Coating 1.1 Very Roughness "Graphite" Aspect 2.8 "Striking" Finger "NTC" 10.4 No staining Composition A (NTC / graphite LB1300 diluted) 29 Silky and not finger-smeared Composition B ("LB1300 polyaniline / graphite diluted) 6.2 Rough and not finger-smeared Composition C (undiluted polyaniline / graphite LB1300) 4 As a result, composition A of the invention provides a very high conductivity (29 S / cm). Compositions B and C provide a conductivity, certainly lower than for composition A, but greater than 2 S / cm (6.2 and 4.4 S / cm) respectively, or the arithmetic average of the conductivities of the "polyaniline" examples. and "graphite". The inventors have unexpectedly demonstrated a synergistic effect by mixing the conductive nanoparticles based on NTC or polyaniline and graphite particles or the like. Such conductivity values could not be expected. Indeed, one could only validly expect to obtain a much lower conductivity, at best of the order of the arithmetic mean of the conductivities of each comparative example.

De plus, la comparaison entre les exemples « polyaniline », « graphite » et les exemples de l'invention B et C démontre l'existence d'un maximum de conductivité se situant à un taux de LB1300 non dilué inférieur ou égal à 20%. En effet, les valeurs ci-dessus ont été reportées sur le graphique illustré sur la figure unique, en exprimant la conductivité de chaque exemple en fonction du pourcentage de LB1300 dans le mélange de polyaniline et de graphite LB1300 à l'état solide. On constate que l'exemple B qui correspond à 9,4% de LB1300 à l'état solide et à 20% de LB1300 dilué à l'état liquide se situe au-dessus de l'exemple C (17,2 % de LB1300 à l'état solide et à 20% de LB1300 non dilué à l'état liquide), ce qui indique bien qu'un maximum de conductivité peut même exister pour un mélange de polyaniline et de graphite LB1300 non dilué selon un taux qui n'excède pas 20% du mélange à l'état liquide. Enfin, selon l'invention, les proportions de chaque pré-mélange à base respectivement de nanoparticules conductrices, et de particules électroconductrices de dimensions supérieures à des nanoparticues (type graphite ou noir de carbone), seront adaptées en fonction de la conductivité recherchée. A titre d'exemple, le tableau 2 ci-dessous indique pour l'exemple de la composition A (« NTC/graphite LB1300 dilué»), la conductivité en fonction 15 des proportions respectives des deux pré-mélanges à base respectivement de NTC et de graphite. Tableau 2 du pré-mélange à base de graphite % du pré-mélange à Conductivité a base de NTC en S/cm de la composition A 80 20 7,2 60 40 19,5 50 50 29 40 60 17,3 20 80 11,1 On observe un pic de valeur de conductivité pour un mélange 50/50 des 20 deux pré-mélanges à base respectivement de NTC et de graphite.In addition, the comparison between the examples "polyaniline", "graphite" and the examples of the invention B and C demonstrates the existence of a maximum conductivity lying at an undiluted LB1300 level of less than or equal to 20% . Indeed, the above values were plotted on the graph shown in the single figure, expressing the conductivity of each example as a function of the percentage of LB1300 in the mixture of polyaniline and graphite LB1300 in the solid state. It can be seen that Example B, which corresponds to 9.4% of LB1300 in the solid state and 20% of LB1300 diluted in the liquid state, is above Example C (17.2% of LB1300 in the solid state and 20% undiluted LB1300 in the liquid state), which indicates that a maximum of conductivity may even exist for a mixture of polyaniline and graphite LB1300 undiluted at a rate which n ' does not exceed 20% of the mixture in the liquid state. Finally, according to the invention, the proportions of each premix respectively based on conductive nanoparticles, and electroconductive particles larger than nanoparticles (graphite type or carbon black), will be adapted according to the desired conductivity. By way of example, Table 2 below indicates, for the example of composition A ("NTC / LB1300 graphite diluted"), the conductivity as a function of the respective proportions of the two pre-mixtures respectively based on CNTs and of graphite. Table 2 Graphite Pre-Blend% of CNT Conductivity Premix in S / cm of Composition A 80 7.2 40 40 19.5 50 50 29 40 60 17.3 20 80 11 A peak of conductivity value is observed for a 50/50 mixture of the two pre-mixtures based respectively on NTC and graphite.

Selon les utilisations visées, en particulier outre la propriété de conductivité électrique recherchée, la composition de base de l'invention peut être mélangée à des produits additionnels pour fournir par exemple une peinture de revêtement avec des propriétés spécifiques. On peut citer comme produits additionnels, des émulsions à base d'acrylique (par exemple le produit Craymul 2138 commercialisé par CRAYVALEY), ou émulsions vinyliques, ou encore à base de produits fluorés (par exemple le produit référencé Aquatec FMA12 de chez ARKEMA).Depending on the intended uses, particularly in addition to the desired electrical conductivity property, the base composition of the invention may be blended with additional products to provide, for example, a coating paint with specific properties. As additional products, mention may be made of emulsions based on acrylic (for example the product Craymul 2138 marketed by Crayvaley), or vinyl emulsions, or else based on fluorinated products (for example the product referenced Aquatec FMA12 from Arkema).

Claims (1)

REVENDICATIONS1. Composition électriquement conductrice comportant au moins des nanoparticules électriquement conductrices mélangées dans un milieu aqueux, caractérisée en ce que lesdites nanoparticules sont des nanotubes de carbone (NTC) ou des nanoparticules à base de polyanyline, ou bien les nanoparticules comprennent une âme et une enveloppe de revêtement électroconducteur, et en ce que la composition comporte en outre une autre catégorie de particules électriquement conductrices de taille supérieure à la taille des nanoparticules. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite autre catégorie de particules comprend des particules de graphite et/ou de noir de carbone et/ou des fibres de carbone et/ou des particules enrobées faites d'une âme et d'une enveloppe en matériau électroconducteur. Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les nanoparticules d'une part, et l'autre catégorie de particules d'autre part, ont respectivement été préalablement dispersées indépendamment dans de l'eau lorsqu'elles ne se présentent pas déjà sous forme de dispersion aqueuse. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les particules de ladite autre catégorie nanoparticules ne présentent aucune dimension inférieure à 100 nm quelle que soit leur forme, de préférence lesdites particules étant micrométriques. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que préalablement à la dispersion des NTC dans de l'eau, les NTC sont concentrés2. 3. 4. 5.dans un composé polymérique à base d'un polymère tel que du carboxylméthylcellulose, en particulier le composé comprend 45% de NTC en poids total du mélange et 55% de liant polymère constitué de carboxylméthylcellulose. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les nanoparticules à base de polyanyline sont préalablement diluées dans de l'eau, selon une concentration d'au moins 15% d'extrait sec. 7. Procédé de fabrication d'une composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il comporte les étapes de : - dispersion dans une solution aqueuse de NTC ou utilisation de nanoparticules de polyanyline déjà comprises dans une solution aqueuse, pour former un premier pré-mélange ; - dispersion dans une solution aqueuse de graphite et/ou de noir de carbone et/ou de fibres de carbone pour donner un second pré-mélange ; - mélange des premier et second pré-mélanges. 8. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la composition obtenue est mélangée à une émulsion acrylique ou vinylique, ou à base de produits fluorés. 9. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour l'application d'un matériau électriquement conducteur, en particulier selon une épaisseur comprise entre 5 et 200 um. 10. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans des dispositifs de chauffage à basse tension ou tension usuelle, notamment pour le bâtiment oul'industrie, ou dans des dispositifs de réchauffement du corps humain, des patchs, ceintures, couvertures, dans tout objet statique ou mobile.REVENDICATIONS1. An electrically conductive composition comprising at least electrically conductive nanoparticles mixed in an aqueous medium, characterized in that said nanoparticles are carbon nanotubes (CNTs) or nanoparticles based on polyanylins, or the nanoparticles comprise a core and a coating envelope electroconductive, and in that the composition further comprises another class of electrically conductive particles larger than the size of the nanoparticles. Composition according to Claim 1, characterized in that the said other class of particles comprises particles of graphite and / or carbon black and / or carbon fibers and / or coated particles made of a core and an envelope of electroconductive material. Composition according to Claim 1 or 2, characterized in that the nanoparticles, on the one hand, and the other category of particles, on the other hand, have respectively been dispersed independently in water when they are not already present. in the form of an aqueous dispersion. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the particles of said other category nanoparticles have no dimension less than 100 nm irrespective of their shape, preferably said particles being micrometric. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that prior to the dispersion of the CNTs in water, the CNTs are concentrated2. In a polymeric compound based on a polymer such as carboxyl methylcellulose, in particular the compound comprises 45% by weight total CNT of the mixture and 55% of polymeric binder consisting of carboxyl methylcellulose. 6. Composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the nanoparticles based on polyanyline are previously diluted in water, at a concentration of at least 15% solids. 7. A method of manufacturing a composition according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises the steps of: - dispersion in an aqueous solution of CNT or use of polyanylin nanoparticles already included in an aqueous solution, to form a first premix; dispersion in an aqueous solution of graphite and / or carbon black and / or carbon fibers to give a second premix; - mixing the first and second premixes. 8. Manufacturing process according to the preceding claim, characterized in that the composition obtained is mixed with an acrylic or vinyl emulsion, or based on fluorinated products. 9. Use of a composition according to any one of claims 1 to 6 for the application of an electrically conductive material, in particular with a thickness of between 5 and 200 μm. 10. Use of a composition according to any one of claims 1 to 6 in low voltage heating devices or usual voltage, including for building or industry, or in devices for heating the human body, patches, belts, covers, in any static or mobile object.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018109339A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 Compagnie Plastic Omnium Method and facility for painting a motor vehicle part by means of a heating primer
WO2020109380A1 (en) * 2018-11-27 2020-06-04 Blackleaf Method for producing, applying and fixing a multilayer surface coating on a host substrate, and host substrate assembly which can be obtained by said method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040028859A1 (en) * 1998-09-11 2004-02-12 Legrande Wayne B. Electrically conductive and electromagnetic radiation absorptive coating compositions and the like
EP1845124A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-17 Arkema France Conductive carbon nanotube-polymer composite
US20090212263A1 (en) * 2005-07-29 2009-08-27 Stephanie Reynaud Electrically conductive nanocomposite particles having a polyalkyl acrylate core and a polyaniline coating
EP2112868A2 (en) * 2008-04-16 2009-10-28 IM Kiju Heat generation sheet and method of fabricating the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040028859A1 (en) * 1998-09-11 2004-02-12 Legrande Wayne B. Electrically conductive and electromagnetic radiation absorptive coating compositions and the like
US20090212263A1 (en) * 2005-07-29 2009-08-27 Stephanie Reynaud Electrically conductive nanocomposite particles having a polyalkyl acrylate core and a polyaniline coating
EP1845124A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-17 Arkema France Conductive carbon nanotube-polymer composite
EP2112868A2 (en) * 2008-04-16 2009-10-28 IM Kiju Heat generation sheet and method of fabricating the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018109339A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 Compagnie Plastic Omnium Method and facility for painting a motor vehicle part by means of a heating primer
FR3060423A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-22 Compagnie Plastic Omnium METHOD AND INSTALLATION FOR PAINTING A PARTS OF A MOTOR VEHICLE USING A HEATED PRIMARY
WO2020109380A1 (en) * 2018-11-27 2020-06-04 Blackleaf Method for producing, applying and fixing a multilayer surface coating on a host substrate, and host substrate assembly which can be obtained by said method

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