RU2009559C1

RU2009559C1 - Resistive compound material

Info

Publication number: RU2009559C1
Authority: RU
Inventors: Г.А. Пугачев; И.В. Автономов; М.В. Халин; А.С. Ильюшенко; Е.К. Маевский; С.В. Волков
Original assignee: Пугачев Геннадий Александрович; Автономов Игорь Владимирович; Халин Михаил Васильевич; Ильюшенко Аркадий Сергеевич; Маевский Евгений Константинович; Волков Сергей Владимирович; Институт теплофизики СО РАН
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: electrical engineering, chemical technology. SUBSTANCE: compound mixture has 5-20 mass % units of dispersed carbon for technical using, 35-50 units of portland cement, 40-60 mass % units of dielectric filling, sulfurized naphthalinformaldehyde oligomer 0,35-1,5 and water. So made compound provides higher density and uniformity of mixture, good overall strength, acceptable resistor power dissipation and reproducible specific electric resistivity of material. EFFECT: better electrical, physical and mechanical properties of resistors, electric heating elements and grounding devices. 1 tb

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и строительству и может быть использовано для изготовления объемных композиционных резисторов энергетического назначения, нагревательных конструкций, заземлителей. The invention relates to the electric power industry and construction and can be used for the manufacture of volumetric composite resistors for energy purposes, heating structures, grounding conductors.

Известен резистивный композиционный материал, состоящий из дисперсного углерода, портландцемента, кварцевого песка, периклаза и воды [1] . Недостатками данного резистивного материала являются низкие значения физико-механических и электрофизических свойств при традиционной для заводов железобетонных конструкций технологии виброуплотнения пластичных смесей. Known resistive composite material consisting of dispersed carbon, Portland cement, quartz sand, periclase and water [1]. The disadvantages of this resistive material are low values of physico-mechanical and electrophysical properties with the technology of vibration compaction of plastic mixtures, traditional for plants of reinforced concrete structures.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является резистивный материал, состоящий из дисперсного углерода, портландцемента, диэлектрического наполнителя, поливиниллацетатной эмульсии и воды [2] . The closest technical solution selected as a prototype is a resistive material consisting of dispersed carbon, Portland cement, dielectric filler, polyvinyl acetate emulsion and water [2].

Недостатками известного резистивного материала являются низкая плотность и прочность изделий, большой разброс значений удельного электрического сопротивления материала, малая допустимая мощность электрического сопротивления материала, малая допустимая мощность резисторов, связанные с известными способами производства виброуплотнением пластичных смесей. The disadvantages of the known resistive material are the low density and strength of the products, a large variation in the values of the specific electrical resistance of the material, a low allowable power of the electrical resistance of the material, a small allowable power of the resistors associated with known methods of producing vibratory compaction of plastic mixtures.

Целью изобретения является улучшение физико-механических и электрофизических характеристик резисторов. The aim of the invention is to improve the physico-mechanical and electrophysical characteristics of resistors.

Указанная цель достигается тем, что в известный резистивный композиционный материал, состоящий из дисперсного технического углерода, портландцемента, диэлектрического наполнителя и воды, дополнительно вводится сульфированный нафталинформальдегидный олигомер при следующем количественном соотношении компонентов, мас. % : Портландцемент 35-50 Диэлектрический наполнитель 40-60 Технический углерод 5-20 Сульфированный нафталин- формальдегидный олигомер 0,35-1,5 Вода Остальное
Введение в состав резистивной смеси добавки сульфированного нафталиформальдегидного олигомера значительно повышает плотность и однородность смеси и, как следствие, повышается прочность резистивного материала, воспроизводимость значений удельного электрического сопротивления, допустимая мощность резисторов, снижаются пористость и коэффициент старения. Благодаря высокой удобоукладываемости резистивной смеси отпадает необходимость прессования изделий и появляется возможность формования их традиционным для заводов железобетонных конструкция методом виброуплотнения.This goal is achieved by the fact that in a known resistive composite material consisting of dispersed carbon black, Portland cement, dielectric filler and water, an additional sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer is introduced in the following quantitative ratio of components, wt. %: Portland cement 35-50 Dielectric filler 40-60 Carbon black 5-20 Sulphonated naphthalene-formaldehyde oligomer 0.35-1.5 Water Else
The introduction of a sulfonated naphthaleformaldehyde oligomer additive into the composition of the resistive mixture significantly increases the density and uniformity of the mixture and, as a result, the strength of the resistive material, the reproducibility of the electrical resistivity, the allowable power of the resistors increase, and the porosity and aging coefficient decrease. Due to the high workability of the resistive mixture, there is no need to press the products and it becomes possible to form them using the vibro-compaction method traditional for reinforced concrete plants.

При содержании сульфированного нафталинформальдегидного олигомера в резистивном материале менее 0,35% резко повышается пористость и, как следствие, ухудшаются физико-механические и электрофизические характеристики резисторов. Расход сульфированного нафталинформальдегидного олигомера сверх 1,5% нецелесообразен, так как в этом случае снижается прочность резисьтивного материала (см. табл. ). When the content of sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer in the resistive material is less than 0.35%, the porosity increases sharply and, as a result, the physicomechanical and electrophysical characteristics of the resistors deteriorate. The consumption of sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer in excess of 1.5% is impractical, since in this case the strength of the resisitive material decreases (see table).

Новизна предлагаемого технического решения заключается в том, что в нем, в отличие от прототипа, дополнительно содержится 0,35-1,5% сульфированного нафталинформальдегидного олигомера. Это способствует повышению пластичности резистивной смеси и как следствие, улучшению свойств резисторов: повышению плотности, прочности, допустимой мощности, снижению коэффициента старения. The novelty of the proposed technical solution lies in the fact that, in contrast to the prototype, it additionally contains 0.35-1.5% sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer. This helps to increase the ductility of the resistive mixture and, as a result, improves the properties of resistors: increase the density, strength, allowable power, and reduce the aging coefficient.

Предварительный патентный поиск и проработка литературных источников не выявили технических решений, в которых композиционный резистивный материал содержал бы сульфированный нафталинформальдегидный олигомер. Это позволяет говорить о наличии в предлагаемом техническом решении критерия "существенные отличия". A preliminary patent search and study of literature did not reveal technical solutions in which a composite resistive material would contain a sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer. This allows us to talk about the presence in the proposed technical solution of the criterion of "significant differences".

Для сравнения свойств резисторов из композиционного резистивного материала - прототипа и предлагаемого композиционного резистивного материала были заформованы образцы - резисторы. Исходные составы приведены в таблице. Технология изготовления образцов-резисторов была следующей: исходные сухие компоненты перемешивали в шаровой мельнице в течении 20 мин, далее полученную резистивную смесь заливали водой и вновь перемешивали в лопастном смесителе в течении 10 мин, количество воды в каждом конкретном случае корректировали с целью получения массы требуемой водоукоадываемости (ГОСТ-310-86), изготовление образцов - балочек размером 4х4х16 см производили виброуплотнением в стальных разъемных формах, после выдержки свежеотформованных образцов в нормальных условиях в течение 8-12 ч их подвергали тепловлажностной обработке при Т = 368 ± 5 К в течение 12 ч, далее образцы высушивались при Т = 378 ± 5 К до постоянной массы, напылением наносили на торцы электроды и испытывали. To compare the properties of resistors made of composite resistive material - a prototype and the proposed composite resistive material - resistor samples were formed. The initial compositions are shown in the table. The manufacturing technology of the resistor samples was as follows: the initial dry components were mixed in a ball mill for 20 minutes, then the resulting resistive mixture was poured with water and again mixed in a paddle mixer for 10 minutes, the amount of water in each case was adjusted in order to obtain the mass of required water resistance (GOST-310-86), the production of samples - beams of 4x4x16 cm in size was made by vibration compaction in steel demountable forms, after exposure of freshly formed samples to normal conditions x for 8-12 hours they were subjected to steam curing at T = 368 ± 5 K for 12 hours, further samples were dried at T = 378 ± 5 K to a constant weight, was applied by spraying at the ends of the electrodes and tested.

Конкретные примеры выполнения предлагаемого композиционного резистивного материала и результаты его испытания приведены в таблице. Specific examples of the implementation of the proposed composite resistive material and the results of its testing are shown in the table.

Как следует из таблицы оптимальным содержанием в резистивной композиции сульфированного нафталинформальдегидного олигомера является 0,5N1,5% . Более низкий расход указанного компонента резко снижает свойства образцов - резисторов. При этом не удается получить резисторы с удельным электрическим сопротивлением менее 10 Ом˙ см, что необходимо для большинства изделий из композиционного материала данного типа. Использование предлагаемого технического решения позволяет получать по технологии виброуплотнения изделия лучшие по сравнению со свойствами изделий материала - прототипа: более прочные, плотные, с меньшими электрическим старением, с большей плотностью тока и другими. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 484573, кл. Н 01 С 7/00, 1973. As follows from the table, the optimal content in the resistive composition of sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer is 0.5N1.5%. Lower consumption of the specified component dramatically reduces the properties of the samples - resistors. However, it is not possible to obtain resistors with a specific electrical resistance of less than 10 Ohm˙ cm, which is necessary for most products from a composite material of this type. Using the proposed technical solution allows to obtain products that are better in comparison with the properties of the material of the prototype, using the technology of vibration compaction: more durable, dense, with less electrical aging, with a higher current density and others. (56) 1. USSR copyright certificate N 484573, cl. H 01 C 7/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР N 494086, кл. Н 01 С 7/00, 1973. 2. Copyright certificate of the USSR N 494086, cl. H 01 C 7/00, 1973.

Claims

RESISTIVE COMPOSITE MATERIAL containing Portland cement, carbon black, dielectric filler and water, characterized in that it additionally contains sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer in the following quantitative ratio of components, wt. %:
Portland cement 35 - 50
Dielectric filler 40-60
Sulphonated carbon black 5 - 20
Naphthalene formaldehyde oligomer 0.35 - 1.5
Water Else