RU2388089C1 - Саморегулирующийся токопроводящий герметизирующий материал - Google Patents
Саморегулирующийся токопроводящий герметизирующий материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388089C1 RU2388089C1 RU2008130745/09A RU2008130745A RU2388089C1 RU 2388089 C1 RU2388089 C1 RU 2388089C1 RU 2008130745/09 A RU2008130745/09 A RU 2008130745/09A RU 2008130745 A RU2008130745 A RU 2008130745A RU 2388089 C1 RU2388089 C1 RU 2388089C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- self
- current
- conducting
- regulated
- thiokol
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sealing Material Composition (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности к саморегулирующемуся токопроводящему герметизирующему материалу, выполненному на основе полисульфидных олигомеров (тиоколов), и может найти применение при создании гибких электронагревательных элементов, а также герметиков. В предложенной саморегулирующейся композиции электрическое сопротивление материала повышается при прохождении через него электрического тока за счет того, что в более теплых участках материал композиции расширяется, сокращая при этом число токопроводящих «дорожек» из углеродного материала. Техническим результатом изобретения является эффективная «саморегуляция» удельного электрического сопротивления в интервале температур от -30°С до +40°С. Токопроводящая герметизирующая композиции содержит, мас.ч.: тиокол НВБ-2 - 100, технический углерод П-803 - 30-40, диоксид марганца в виде пасты №9 - 15-35, дифенилгуанидин - 1, в качестве саморегулирующегося токопроводящего материала. 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к токопроводящим композиционным материалам на основе полисульфидных олигомеров, и может найти применение при создании гибких саморегулирующихся электронагревательных элементов.
Основой саморегулирующегося греющего токопроводящего элемента, например кабеля, является тепловыделяющий материал, заполняющий расстояние между двумя токонесущими металлическими жилами. Этот материал должен быть эластичным, иметь хорошую адгезию к металлу, сохранять свои электрические и механические свойства в диапазоне температур эксплуатации. И самое главное - величина удельного объемного сопротивления материала должна зависеть от температуры, а именно изменяться примерно на два порядка при изменении температуры на 50°С. Этим требованиям удовлетворяет класс электропроводящих полимерных композиций, состоящих из полимерной матрицы и проводящего элемента (металлы, сажа, графит).
Известен электропроводящий композиционный материал, обеспечивающий саморегулировку температурного режима в заданном интервале температур, где элекропроводящий слой выполняют из поликапроамидной ткани, содержащей саженаполненную нить с исходным удельным поверхностным сопротивлением 100-230 Ом [Патент РФ 2063079, опубл. 1996.06.27].
Известен электропроводящий материал - БИТЭЛ, включающий токопроводящую фазу на основе технического углерода, битумное вяжущее, индустриальное масло в качестве пластифицирующей добавки и полимерную добавку из СКД или бутилкаучука или хлоропренового каучука [Патент РФ 2237302, опубл. 2004.01.20].
Полисульфидные олигомеры (жидкие тиоколы) являются основой композиционных материалов, известных как тиоколовые герметики, создающие непроницаемость в условиях деформационного растяжения и сжатия, в условиях перепада температур, наличия растворителей и агрессивных сред [Л.А.Аверко-Антонович, П.А.Кирпичников, Р.А.Смыслова. Полисульфидные олигомеры и герметики на их основе. - Л.: Химия. 1983]. По электрофизическим свойствам саженаполненные композиционные материалы на основе полисульфидных олигомеров являются полупроводниками, их удельное сопротивление 100-1000 Ом·м [E.Bertozzi. - Rubber Chem. And Techn. - 1968. - V.41. - №1. P.114-160].
Известен токопроводящий материал на основе полисульфидного каучука и углеродсодержащего волокна [JP 57098557, опубл. 1982.06.18].
Известен также композиционный электропроводящий материал, включающий полярный полимер и углеродные нанотрубки, где полярным материалом могут быть полисульфидные каучуки [WO 03/078317, опубл. 2003.09.25]. Однако в литературе не обнаружено сведений о наличии определенной зависимости электропроводности тиоколовых композиционных герметиков от температуры, что является основой работы саморегулирующегося нагревательного материала.
Задача изобретения - герметизирующий токопроводящий материал, обеспечивающий саморегулировку температурного режима в интервале температур -30°С ÷ +40°С.
Технический результат - возможность использования тиоколовых герметиков в качестве саморегулирующегося токопроводящего материала за счет свойства саморегуляции удельного электрического сопротивления в зависимости от температуры разогрева. Поставленная задача решается применением промышленного тиоколового герметика УТ-32 и его модификаций по составу в качестве саморегулирующегося токопроводящего материала.
Тиоколовый герметик УТ-32 выпускается по ТУ 38.1051386-80. Применяется в электротехнической промышленности, машиностроении, авиационно-космической промышленности, гражданском строительстве, промышленном строительстве, судостроении. Температурный режим эксплуатации загерметизированной конструкции от -60°С до +130°С. Герметизирующая композиция включает полисульфидный олигомер(тиокол НВБ-2), вулканизующую пасту №9 на основе диоксида марганца), ускоритель вулканизации - дифенилгуанидин (ДФГ) и наполнитель - технический углерод П-803.
Для достижения заявляемого технического результата предложены герметизирующие композиции следующего соотношения компонентов, мас.ч.:
| Тиокол НВБ-2 | 100 |
| Технический углерод П-803 | 30-40 |
| Диоксид марганца в виде пасты №9 | 15-35 |
| Дифенилгуанидин | 1 |
Следует отметить, что электропроводность исследованных композиционных материалов является структурно-чувствительной величиной и зависит как от свойств отдельных компонентов, так и от характера распределения в полимере токопроводящего технического углерода, т.е. от условий отверждения материала.
Образцы полимерных материалов получали добавлением вулканизирующей пасты №9 к хорошо перемешанной смеси определенных количеств тиокола, технического углерода, дифенилгуанидина. Полученную однородную массу наносили на стекло, обработанное антиадгезивом с помощью металлического шаблона. После отверждения при постоянной температуре в течение 24 часов в термошкафе получали оформленные пластины. Образцы помещали между электродами с двухсторонним прижимом. Электрическое сопротивление образцов определялось как отношение приложенного напряжения к протекающему току, величины которых измерялись с помощью характериографа - Z типа 1575 (TR-4805) фирмы EMG (Венгрия). Прибор позволяет измерять токи от единиц нА и выдает напряжение до 1000 В. Удельное объемное сопротивление ρv=RS/1, где R - сопротивление, a S - площадь поперечного сечения образца, 1 - расстояние между электродами.
Варьирование состава композиции по содержанию технического углерода и двуокиси марганца в виде пасты №9 на 100 массовых частей тиокола показало, что технический результат достигается при содержании 15-35 мас. частей пасты и 30-40 мас. частей углерода. Дальнейшее повышение содержания токопроводящего элемента - углерода П-803 приводит к увеличению хрупкости материала при несущественном улучшении токопроводящих свойств. А меньшее содержание углерода П-803 в составе герметика приводит к росту сопротивления при низких температурах и дополнительной потере энергии при саморегулировании температуры.
В таблице и на чертеже представлена температурная зависимость удельного сопротивления полимерных композиций 1-3 в интервале температур -30°С ÷ +40°С. По величине удельного объемного сопротивления исследуемые композиции относятся к полупроводникам (ρv=100-1000 Ом·м), приближаясь к диэлектрикам при повышении температуры. Как видно из таблицы и графика, варьированием количества пасты и технического углерода в составе композиции удалось изменить или расширить диапазон удельных сопротивлений.
Возможность саморегулирования - важное достоинство данного композиционного материала. Принцип саморегулирования сопротивления заключается в следующем:
Когда окружающая среда холодная, материал композиции сжимается, создавая при этом множество токопроводящих дорожек из углеродного материала, снижая тем самым электрическое сопротивление. При прохождении электрического тока происходит выделение тепловой энергии (джоулевого тепла).
В более теплых участках материал композиции расширяется, сокращая при этом число токопроводящих дорожек. Электрическое сопротивление материала повышается, в результате выделение тепла снижается.
Применение саженаполненных полимеров на основе полисульфидных олигомеров в качестве материала саморегулирующихся электронагревательных элементов экономически целесообразно, так как:
тиоколовые герметики широко применяются в различных областях техники, что означает наличие сырья, налаженностъ производства и, соответственно, дешевизну производимых на их основе электронагревательных элементов, например саморегулирующихся кабелей;
благодаря установленной зависимости удельного электрического сопротивления заявляемых композиционных материалов от температуры окружающей среды они могут быть использованы и как герметик, и как саморегулирующаяся тепловыделяющая матрица. Это расширяет возможные области применения тиоколовых герметиков.
| Таблица. | |||
| Состав и свойства электропроводящих полимерных материалов | |||
| Состав композиции/ м.ч. | № композиции | ||
| ↓ | 1 (УТ-32) | 2 | 3 |
| Тиокол НВБ-2 | 100 | 100 | 100 |
| Тех. углерод П-803 | 30 | 40 | 40 |
| Паста №9 | 30 | 15 | 35 |
| ДФГ | 1 | 1 | 1 |
| Температура отвержд./°С | 80 | 80 | 80 |
| Температура/°С | Удельное сопротивление / Ом·м | ||
| -30 | 300 | 100 | 40 |
| -20 | 450 | 120 | 100 |
| -10 | 600 | 150 | 200 |
| 0 | 800 | 200 | 350 |
| 10 | 1050 | 250 | 600 |
| 20 | 1300 | 300 | 900 |
| 30 | 4500 | 1500 | 5000 |
| 35 | 6200 | 2700 | 7500 |
| 40 | 8000 | 4000 | 10000 |
Claims (1)
- Токопроводящий герметизирующий материал, содержащий, мас.ч.:
тиокол НВБ-2 100 технический углерод П-803 30-40 диоксид марганца в виде пасты №9 15-35 дифенилгуанидин 1,
обладающий свойствами саморегуляции удельного электрического сопротивления в зависимости от температуры.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008130745/09A RU2388089C1 (ru) | 2008-07-24 | 2008-07-24 | Саморегулирующийся токопроводящий герметизирующий материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008130745/09A RU2388089C1 (ru) | 2008-07-24 | 2008-07-24 | Саморегулирующийся токопроводящий герметизирующий материал |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008130745A RU2008130745A (ru) | 2010-01-27 |
| RU2388089C1 true RU2388089C1 (ru) | 2010-04-27 |
Family
ID=42121806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008130745/09A RU2388089C1 (ru) | 2008-07-24 | 2008-07-24 | Саморегулирующийся токопроводящий герметизирующий материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2388089C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
2008
- 2008-07-24 RU RU2008130745/09A patent/RU2388089C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
|---|---|
| RU2008130745A (ru) | 2010-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zha et al. | High performance hybrid carbon fillers/binary–polymer nanocomposites with remarkably enhanced positive temperature coefficient effect of resistance | |
| Xu et al. | Structure and properties of electrically conducting composites consisting of alternating layers of pure polypropylene and polypropylene with a carbon black filler | |
| US9142331B2 (en) | Elastomer composite with improved dielectric properties and production method thereof | |
| FI118127B (fi) | Sähköä johtava termoplastinen elastomeeri ja siitä valmistettu tuote | |
| Yi et al. | Investigation of carbon black/silicone elastomer/dimethylsilicone oil composites for flexible strain sensors | |
| Li et al. | Positive temperature coefficient characteristic and structure of graphite nanofibers reinforced high density polyethylene/carbon black nanocomposites | |
| Zhang et al. | Improvement of the thermal/electrical conductivity of PA6/PVDF blends via selective MWCNTs-NH2 distribution at the interface | |
| KR20070092725A (ko) | 전도성 유기 조성물의 제조를 위한 탄소나노튜브의 용도 및상기 조성물의 적용 | |
| Psarras et al. | HNBR and its MWCNT reinforced nanocomposites: Crystalline morphology and electrical response | |
| Liu et al. | Tailored pyroresistive performance and flexibility by introducing a secondary thermoplastic elastomeric phase into graphene nanoplatelet (GNP) filled polymer composites for self-regulating heating devices | |
| Tao et al. | Expanded graphite/polydimethylsiloxane composites with high thermal conductivity | |
| Reffaee et al. | Electrical and mechanical properties of acrylonitrile rubber and linear low density polyethylene composites in the vicinity of the percolation threshold | |
| Balachandran et al. | Effect of expanded graphite on thermal, mechanical and dielectric properties of ethylene–propylene–diene terpolymer/hexa fluoropropylene–vinylidinefluoride dipolymer rubber blends | |
| Sun et al. | A reliable and highly conductive carbon nanotube/thermoplastic polyurethane composite with an enhanced segregated structure for electrically driven heater applications | |
| Taherian et al. | Investigation of the electrical properties of polymer/carbon composites exposed to joule heating and heat treatment | |
| Zhang et al. | High-temperature polymer conductors with self-assembled conductive pathways | |
| Zhang et al. | Electrical conductivity and rheological behavior of multiphase polymer composites containing conducting carbon black | |
| RU2388089C1 (ru) | Саморегулирующийся токопроводящий герметизирующий материал | |
| Yue et al. | Enhanced reproducibility of positive temperature coefficient effect of TPO/HDPE blends via elastic crosslinking | |
| Ward et al. | Graphite and Copper Nano-particles in PVC/NBR composites | |
| Dorigato et al. | Evaluation of the shape memory behavior of a poly (cyclooctene) based nanocomposite device | |
| Athawale et al. | Electronic applications of ethylene propylene diene monomer rubber and its composites | |
| Hong et al. | Regulated orientation and exfoliation of flaky fillers by close packing structures in polymer composites for excellent thermal conduction and EMI shielding | |
| Zhang et al. | Antistatic behavior of PAN-based low-temperature carbonaceous fibers | |
| RU2365600C2 (ru) | Способ получения электропроводящего полимерного композиционного материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120725 |