RU2365600C2 - Способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала - Google Patents
Способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365600C2 RU2365600C2 RU2007116487/04A RU2007116487A RU2365600C2 RU 2365600 C2 RU2365600 C2 RU 2365600C2 RU 2007116487/04 A RU2007116487/04 A RU 2007116487/04A RU 2007116487 A RU2007116487 A RU 2007116487A RU 2365600 C2 RU2365600 C2 RU 2365600C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coke
- mixture
- molecular weight
- high molecular
- weight polyethylene
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области полимерного материаловедения, а именно к электропроводящим материалам с положительным температурным коэффициентом сопротивления, и может быть использовано для изготовления электронагревательных элементов, применяющихся для подогрева трубопроводов, предназначенных для транспортировки высоковязких продуктов, например нефти и нефтепродуктов. В способе по изобретению осуществляют смешение компонентов, прессование с последующим измельчением полученной заготовки до порошкообразного состояния. Композиция материала состоит из, мас.%: 50-55 резиновой смеси В-14, 15-20 сверхвысокомолекулярного полиэтилена, 30-35 кокса. Кокс сначала смешивают со сверхвысокомолекулярным полиэтиленом. Затем прессуют смесь при 15 МПа, измельчают и вводят в сырую резиновую смесь В-14. Экструзию композита проводят при 140-145°С, в головке - 150°С, время - 20-25 мин. Технический результат состоит в упрощении способа и в получении материала с применением доступных и дешевых ингредиентов. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области полимерного материаловедения, а именно к электропроводящим материалам с положительным температурным коэффициентом сопротивления, содержащим полимеры - диэлектрики и мелкодисперсный неорганический наполнитель, и может быть использовано для изготовления электронагревательных элементов с положительным температурным коэффициентом сопротивления, применяющихся для подогрева трубопроводов, предназначенных для транспортировки высоковязких продуктов, например нефти и нефтепродуктов.
Известен способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала на основе политетрафторэтилена, содержащий в качестве наполнителей: кокс, графит, ферроцен и сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. Материал получают смешением компонентов, сушкой в вакуумном шкафу, холодным прессованием и спеканием (SU 1361729 А1, 23.12.1987) [1].
Недостатком известного способа получения материала является сложность технологии и высокая энергоемкость, а именно совмещение наполнителей, прессование с последующим спеканием при температурах 370+5°С, а также такой способ обеспечивает низкую электрическую проводимость материала.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала на основе полиамидного связующего ПАИС-104, содержащий в качестве проводящего наполнителя нестехиометрический карбид титана и углеродный наполнитель в виде порошка графита, сажи или каменноугольного кокса (RU 2280657 С1, 27.07.2006) [2].
Недостатком известного способа материала является сложность технологии, а именно трудоемкость совмещения компонентов и использование дорогостоящих ингредиентов, что значительно повышает себестоимость изготавливаемого материала.
Целью настоящего изобретения является получение электропроводящего полимерного композиционного материала с применением доступных и дешевых дополнительных ингредиентов и упрощение технологического цикла изготовления материала.
Для достижения поставленной цели предлагается технологический подход, основанный на трехстадийной технологии, предусматривающий на первом этапе смешение компонентов, холодное прессование, на втором - измельчение полученной заготовки до порошкообразного состояния, затем введение в сырую резиновую смесь, на третьем - экструзию композиции. При этом рецептура композита содержит не менее трех составляющих: резиновая смесь марки В-14, сверхвысокомолекулярный полиэтилен и кокс.
Предварительно просушенный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена при 100-120°С в течение 2 ч, просеянного через сито, в количестве 15-20 мас.% смешивают в лопастном смесителе с порошком кокса - 30-35 мас.%, затем прессуют смесь при удельном давлении 15 МПа, полученный монолит измельчают до порошкообразного состояния, затем на вальцах вводят в сырую резиновую смесь марки В-14 - 50-55 мас.%, после чего полученный композит экструдируют при следующем режиме: температура в зонах составляет 140-145°С, в головке 150°С, продолжительность - 20-25 мин.
Материал готовят из следующих компонентов.
Резиновая смесь марки В-14 имеет рабочие температуры - 55÷120°С, разрушающее напряжение при растяжении 10-15 МПа, относительное удлинение при разрыве 160%. Состав В-14 приведен в таблице.
Порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена представляет собой вещество белого цвета. Разрушающее напряжение при растяжении 22-26 МПа, относительное удлинение при разрыве 300-500%, удельное объемное сопротивление 1011-1017 Ом·м.
Кокс линейный мелкодисперсный марки КЛ-1 имеет размер частиц 10-40 мкм, коэффициент теплопроводности 0,42·10-3 Вт/м.
Введение в сырую резину марки В-14 кокса, смешанного с сверхвысокомолекулярным полиэтиленом, позволяет получить электропроводящий полимерный материал с высоким положительным температурным коэффициентом сопротивления и удельной электропроводностью, а сочетание двух полимеров разной химической природы позволяет улучшить технологические качества материала, а также улучшить физико-механические показатели, например прочность предлагаемого электропроводящего материала, обеспечивающего повышенный контакт с рабочей поверхностью и равномерное распределение тепла при обогреве криволинейных поверхностей.
Как видно из приведенного графика, введение именно смеси наполнителей кокса и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (кривые 1 и 2) приводит к значительному во всем исследуемом диапазоне температур увеличению проводимости предлагаемой электропроводящей полимерной композиции как минимум на один десятичный порядок по сравнению с проводимостью известной композиции (кривая 3). При сравнении кривых 1 и 2 видно, что уменьшение содержания кокса с 40 (кривая 1) до 30 (кривая 2), но увеличение содержания сверхвысокомолекулярного полиэтилена с 15 до 20 и В-14 с 45 до 50 мас.% приводит к увеличению проводимости.
Пример 1. 15 г сверхвысокомолекулярного полиэтилена, предварительно высушенного при 100-120°С в течение 2 ч, просеянного через сито, смешивают в лопастном смесителе с 40 г кокса. Затем смесь порошков помещают в пресс-форму и прессуют при удельном давлении 15 МПа. Полученный монолит измельчают в вибромельнице и вводят в сырую резину марки В-14 на вальцах. Экструзию проводят при температурах: I зона - 140, II зона - 140, III зона - 145, головка 150°С, в течение 25 мин.
Исследование электрических свойств предлагаемых материалов проводят на образцах - лентах. Для определения удельного сопротивления предлагаемого электропроводящего композиционного материала к краям прижимаются металлические электроды с проводниками. Подготовленный таким образом образец подключат к цифровому омметру и помещают в термокамере, с помощью которой и производится нагрев образцов - лент. Температура образца регистрируется с помощью термопары, помещенной в образец. Результаты измерений представляют собой зависимости ρ от Т, приведенные на чертеже.
Предел прочности при растяжении определяется на лентах при комнатной температуре на испытательной машине.
Пример 2. 20 г сверхвысокомолекулярного полиэтилена, предварительно высушенного при 100-120°С в течение 2 ч, просеянного через сито, смешивают в лопастном смесителе с 30 г кокса. Затем смесь порошков помещают в пресс-форму и прессуют при удельном давлении 15 МПа. Полученный монолит измельчают в вибромельнице и вводят в сырую резину марки В-14 на вальцах. Полученную композицию экструдируют в изделие и определяют характеристики по примеру 1.
Испытания электропроводящего полимерного материала предлагаемого состава в составе греющего кабеля для обогрева водопровода из полиэтиленовой трубы ⌀ 63 мм и пенополиуретановой теплоизоляции толщиной 30 мм показали увеличение его работоспособности, обусловленное отсутствием терморегулирующих устройств, а также гибкостью, позволяющей обеспечить равномерное распределение тепла по рабочей поверхности нагреваемого элемента.
Увеличение или уменьшение процентного содержания наполнителей значительно снижает служебные характеристики предлагаемого материала. Уменьшение содержания электропроводящего наполнителя приводит к значительному падению проводимости материала, а повышение - к снижению прочностных характеристик материала.
Высокий положительный температурный коэффициент сопротивления β (0,039
град-1) при 80-100°С, а также низкое удельное сопротивление ρ (ρ=1 Ом·м при 100°С) позволяет получить на основе предлагаемого состава электропроводящий полимерный материал для нагревательных элементов с рабочей температурой до 100°С.
Таблица Состав резиновой смеси марки В-14 |
|
Ингредиенты | м.ч. на 100 м.ч. каучука |
СКН-18. пластикат | 100,0 |
Сера | 2,5 |
N,N'-дифенилгуанидин | 0,25 |
Альтакс | 2,7 |
Белила цинковые (ZnO) | 7,5 |
Альдоль-α-нафтиламин | 4,0 |
Диафен ФП | 1,0 |
Параоксинеозон | 1,0 |
Техуглерод П803 | 130,0 |
Стеариновая кислота | 1,0 |
Дибутилфталат | 20,0 |
Всего | 269,95 |
Claims (1)
- Способ получения электропроводящего композиционного материала, включающий смешение компонентов в лопастном смесителе, прессование с последующим измельчением, отличающийся тем, что используют композицию, состоящую из следующих компонентов, мас.%: резиновая смесь марки В-14 50-55, сверхвысокомолекулярный полиэтилен 15-20, кокс 30-35, при этом кокс смешивают со сверхвысокомолекулярным полиэтиленом, затем прессуют смесь при удельном давлении 15 МПа, полученный монолит измельчают до порошкообразного состояния, затем на вальцах вводят в сырую резиновую смесь марки В-14, после чего полученный композит экструдируют при следующем режиме: температура в зонах составляет 140-145°С, в головке - 150°С, продолжительность 20-25 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116487/04A RU2365600C2 (ru) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116487/04A RU2365600C2 (ru) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007116487A RU2007116487A (ru) | 2008-11-10 |
RU2365600C2 true RU2365600C2 (ru) | 2009-08-27 |
Family
ID=41150092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007116487/04A RU2365600C2 (ru) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | Способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2365600C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472813C1 (ru) * | 2011-10-20 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Способ получения электропроводящего эластомерного материала |
RU2669090C2 (ru) * | 2016-11-18 | 2018-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полимерные композиции, содержащие нанотрубки |
RU2741908C1 (ru) * | 2020-03-03 | 2021-01-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Токопроводящая резина с положительным термическим коэффициентом сопротивления на основе регенерата из шинных отходов |
-
2007
- 2007-05-02 RU RU2007116487/04A patent/RU2365600C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОШЕЛЕВ Ф.Ф. и др. Общая технология резины. - М.: Химия, 1978, с.504-506. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472813C1 (ru) * | 2011-10-20 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) | Способ получения электропроводящего эластомерного материала |
RU2669090C2 (ru) * | 2016-11-18 | 2018-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полимерные композиции, содержащие нанотрубки |
RU2741908C1 (ru) * | 2020-03-03 | 2021-01-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Токопроводящая резина с положительным термическим коэффициентом сопротивления на основе регенерата из шинных отходов |
RU2741908C9 (ru) * | 2020-03-03 | 2021-02-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Токопроводящая резина с положительным термическим коэффициентом сопротивления на основе регенерата из шинных отходов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007116487A (ru) | 2008-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yu et al. | Carbon‐black‐filled polyolefine as a positive temperature coefficient material: Effect of composition, processing, and filler treatment | |
Çakmakçı et al. | Preparation and characterization of thermally conductive thermoplastic polyurethane/h‐BN nanocomposites | |
Balachandran et al. | Effect of expanded graphite on thermal, mechanical and dielectric properties of ethylene–propylene–diene terpolymer/hexa fluoropropylene–vinylidinefluoride dipolymer rubber blends | |
RU2365600C2 (ru) | Способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала | |
Xue et al. | Highly conductive Poly (L-lactic acid) composites obtained via in situ expansion of graphite | |
Bhadra et al. | Semiconductive composites from ethylene 1‐octene copolymer and polyaniline coated nylon 6: Studies on mechanical, thermal, processability, electrical, and EMI shielding properties | |
KR102294859B1 (ko) | 실리콘 고무 복합재 및 이의 제조방법 | |
JP2022548723A (ja) | 低減されたヒステレシスを有する帯電防止性または導電性ポリマー組成物 | |
Akshay et al. | Mechanical behavior of silicon carbide filled SBR/NBR blends | |
US20170073494A1 (en) | Electrically dissipative foamable composition comprising conductive carbon powder emanating from lignin, a method for the manufacturing thereof and use thereof | |
Li et al. | The effect of DBP of carbon black on the dynamic self-assembly in a polymer melt | |
RU2365604C2 (ru) | Электропроводящий полимерный композиционный материал | |
JPH07304925A (ja) | 焼成ポリテトラフルオロエチレンを充填した溶融成形可能な樹脂組成物 | |
Rejon et al. | Percolation phenomena in carbon black–filled polymeric concrete | |
Sreenivasan et al. | Dielectric properties of composites of natural rubber and keratin fibre from chicken feather | |
WO2020058507A1 (en) | Compositions for bipolar plates and methods for preparing same | |
Lebedev et al. | Conductive carbon nanotube-reinforced polymer composites and their characterization | |
Rahaman | Superior mechanical, electrical, dielectric, and EMI shielding properties of ethylene propylene diene monomer (EPDM) based carbon black composites | |
WO2015173722A1 (en) | Electrically dissipative elastomer composition comprising conductive carbon powder emanating from lignin, a method for the manufacturing thereof and use thereof | |
JP2005060204A (ja) | 導電材被覆膨張黒鉛、黒鉛系導電性フィラー、導電性ゴム材料、ゴム成型物及びゴム成型物の製造方法 | |
Gul et al. | Thermal and mechanical characteristics of cork filled insulation for aerospace applications | |
Domenech et al. | Elastomeric composites based on ethylene–propylene–diene monomer rubber and conducting polymer‐modified carbon black | |
JP7460610B2 (ja) | バイポーラプレートのための組成物と前記組成物を製造するための方法 | |
Stepashkin et al. | Thermal properties of carbonized composite materials based on carbon filled elastomeric matrices | |
CN107722520B (zh) | 表面疏油塑料板材的制备方法及其产品和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090705 |