RU2524516C1 - Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал - Google Patents
Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524516C1 RU2524516C1 RU2013100503/07A RU2013100503A RU2524516C1 RU 2524516 C1 RU2524516 C1 RU 2524516C1 RU 2013100503/07 A RU2013100503/07 A RU 2013100503/07A RU 2013100503 A RU2013100503 A RU 2013100503A RU 2524516 C1 RU2524516 C1 RU 2524516C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite material
- filler
- binder
- heat
- resistant
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к термостойким материалам фосфатного твердения, обладающих высокой электропроводностью, которые могут быть использованы в области электромагнитных, авиационных и космических технологий, а также в строительной отрасли. Изобретения позволяет снизить удельное объемное сопротивление композиционного материала при сохранении высоких показателей по прочности и термостойкости. Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал содержит алюмофосфатное связующее, наполнитель- смесь оксида и нитрида алюминия и модифицирующую добавку - углеродные нанотрубки (УНТ), при соотношении компонентов композиционного материала, масс. %: алюмофосфатная связка - 14-16, УНТ - 0,5-2, наполнитель (Аl2О3-AlN) - остальное. 1 табл.
Description
Изобретение относится к термостойким материалам фосфатного твердения, обладающих высокой электропроводностью. Могут быть использованы в области электромагнитных, авиационных и космических технологий, в строительной отрасли.
В настоящее время особый интерес представляют термостойкие материалы, обладающие хорошей (высокой) электропроводностью. В большинстве случаев основу (матрицу) термостойких материалов составляют фосфатные вяжущие системы как наиболее эффективные с точки зрения технологии изготовления изделий, так и сточки зрения эксплуатационных характеристик [1. В.А.Копейкин, А.П.Петрова, И.Л.Рашкован. материалы на основе металлофосфатов. // -М. :Химия», 1976, стр 3-200. 2. А.Г.Судакас. Фосфатные вяжущие системы. // -Санкт-Петербург, 2008, стр.227-228]. Термостойкие материалы с повышенной электропроводностью получают путем введения в матрицу металлических или неметаллических проводящих компонентов. Использование металлических и, в большинстве случаев, неметаллических наполнителей приводит к значительному увеличению массы (веса) вещества, что является весьма нежелательным для многих изделий, особенно тех, которые используются в ракетно-космической и авиационной технике. Очень эффективными с этой точки зрения оказались углеродсодержащие волокнистые материалы и углеродные нанотрубки. Кроме хорошей электроводности, они обладают высокой прочностью, химической и радиационной стойкостью.
Известен электропроводящий термостойкий фосфатный материал (вяжущее), включающее ортофосфорную кислоту (27,8-34,8 вес. %), фосфорсодержащее углеродное волокно (16,7-21,7 вес. %) и окись меди (остальное) [3. Авторское свидетельство СССР, №522158, кл. С04В 29/02, 1976].
Введение в состав вяжущего фосфорсодержащего углеродного волокна привело к уменьшению удельного электросопротивления на 7-8 порядков, а коэффициента термического расширения в 25 раз. Кроме того, материалы обладают водостойкостью и высокой прочностью. Недостатком данного материала является невысокая электропроводность и трудоемкий процесс получения фосфорированного углеродного волокна.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электропроводящий термостойкий фосфатный материал (сырьевая смесь для изготовления вяжущего [4. Авторское свидетельство СССР №1701695А1, кл. С04В 28/34, 1991], который содержит (масс. %): ортофосфорную кислоту (28,6-31,0) - связующее, оксид меди (57,5-68,0) - наполнитель, медьсодержащее углеродное волокно (3,4-11,5) - модифицирующая добавка. Изобретение позволило повысить водостойкость указанного материала в 4 раза, а удельное объемное электросопротивление снизить до 10-30 Ом·м. Недостатком этого изобретения является невысокая электропроводность и трудоемкость процесса получения медьсодержащего углеродного волокна. Полученные значения не являются достаточно высокими и ограничивают широкое использование данного материала в промышленности.
Задачей заявляемого изобретения является снижение удельного объемного сопротивления разрабатываемого материала при сохранении его высоких показателей по прочности и термостойкости.
Поставленная задача достигается тем, что электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал, состоящий из связующего, наполнителя и модифицирующей добавки, содержит в качестве связующего - алюмофосфатное соединение (АФС), в качестве наполнителя - смесь оксида и нитрида алюминия (9,0:1,0), а в качестве модифицирующей добавки - углеродные нанотрубки (УНТ) при следующем соотношении компонентов, масс. %.: алюмофосфатная связка: -14-16, УНТ -0,5-2, наполнитель (Al2O3-AlN): - остальное.
Отличительными признаками изобретения являются: состав и соотношение компонентов.
Предлагаемый электропроводящий термостойкий композиционный материал состоит из алюмофосфатного связующего, наполнителя, состоящего из смеси оксида алюминия(Al2O3) и нитрида алюминия(AlN) при массовом соотношении, равном 9,0:1,0 соответственно и модифицирующей добавки.
Алюмофосфатное связующее готовится путем растворения гидроксида алюминия в растворе фосфорной кислоты с массовой долей 60%. Мольное отношение H3PO4/Al(ОН)3 равно - 3. Растворение производится при непрерывном перемешивании и слабом нагревании (80-90°С) до получения прозрачного гомогенного раствора. После охлаждения раствора до комнатной температуры (15-25°С) раствор разбавляют до плотности, равной 1,35-1,45 г/см3.
Наполнитель: однородная смесь порошков оксида и нитрида алюминия с массовым соотношением 9,0:1,0.
Модифицирующая добавка - углеродные нанотрубки (УНТ), получены известным способом парофазного осаждения (CVD) с использованием раствора ферроцена (2 масс. %) в толуоле при температуре 800°С, скорость потока 250 см3/мин, продолжительность синтеза - 15 мин. Средний размер УНТ: длина 10-20 мкм, толщина - 9-20 нм.
Приготовление образцов
Алюмофосфатную связку (АФС), смесь основного наполнителя и УНТ в массовых соотношениях в соответствии с таблицей 1 перетирают в агатовой ступке до получения однородной массы, которую затем помещают в пресс-форму с диаметром 15 мм и прессуют при давлении 50 кгс/см2. Полученные образцы (бруски, таблетки) отверждают при комнатной температуре в течение суток, а затем нагревают до 200°С со скоростью 1°С/мин, после выдержки в течение 1 часа образцы охлаждают в печи.
Сочетание качественного и количественного соотношения компонентов позволило повысить функциональные характеристики материала. Результаты измерения удельного объемного электросопротивления (Ом·м) образцов представлены в таблице.
| Пример | Состав композиционногоматериала, масс. % |
Удельное объемное электросопротивление, Ом·м | |||
| Связующее АФС | Наполнитель Al2O3-AlN | УНТ | |||
| 1 | 15 | 85,0 | 0 | более 1011 | |
| 2 | 14 | 85,5 | 0,5 | 8,2 108-9,8 108 | |
| 3 | 15 | 84,5 | 0,5 | 3,3 108-4,3 108 | |
| 4 | 15 | 84,0 | 1,0 | 9,1 102-1,2 103 | |
| 5 | 15 | 83,0 | 2,0 | 9,5 10-2-9,7 10-2 | |
| 6 | 16 | 83,0 | 1,0 | 7,1 103-9,2 103 | |
| 7 | прототип | 10-30 | |||
Термостойкий алюмофосфатный композиционный материал с УНТ характеризуется более низким, в сравнении с прототипом, значением удельного объемного сопротивления (ниже на 1,5-2 порядка) при практически неизменных параметрах по прочности (σсжатия ≥ 30 МПа) и термостойкости (до 600°С). При использовании смеси состава 2, 3 не достигается эффект приобретения композицией максимальных значений электропроводимости. Превышение содержания УНТ над предлагаемым (более 2 масс. %) не позволяет достичь необходимой гомогенности состава при перемешивании компонентов и ухудшает физико-механические свойства композиционного материала.
Таким образом, заявленный электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал позволяет снизить удельное объемное сопротивление на 1,5-2 порядка и сократить количество введенной дорогостоящей модифицирующей добавки до 2%.
Claims (1)
- Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал, состоящий из связующего, наполнителя и модифицирующей добавки, отличающийся тем, что он содержит в качестве связующего - алюмофосфатное связующее (АФС), в качестве наполнителя - смесь оксида алюминия и нитрида алюминия (9,0:1,0), а в качестве модифицирующей добавки - углеродные нанотрубки (УНТ) при следующем соотношении компонентов, масс.%:
алюмофосфатная связка 14-16 УНТ 0,5-2 наполнитель (Al2O3-AlN) остальное
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20120073 | 2012-01-19 | ||
| BYA20120073 | 2012-01-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013100503A RU2013100503A (ru) | 2014-07-20 |
| RU2524516C1 true RU2524516C1 (ru) | 2014-07-27 |
Family
ID=51214994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013100503/07A RU2524516C1 (ru) | 2012-01-19 | 2013-01-09 | Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2524516C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664873C1 (ru) * | 2017-07-14 | 2018-08-23 | Акционерное общество "Лидер-Компаунд" | Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU522158A1 (ru) * | 1975-04-07 | 1976-07-25 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | В жущее |
| SU1701695A1 (ru) * | 1990-01-02 | 1991-12-30 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | Сырьева смесь дл изготовлени в жущего |
| EP1349179A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-10-01 | ATOFINA Research | Conductive polyolefins with good mechanical properties |
| WO2004097853A1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-11 | Carbon Nanotechnologies, Inc. | Conductive carbon nanotube-polymer composite |
| RU2324706C2 (ru) * | 2002-10-04 | 2008-05-20 | Е Энд Е Текнолоджи Инк. | Отверждающаяся без нагрева композиция связующего и способ получения формованного изделия с ее использованием |
| EP1962293A1 (en) * | 2007-02-23 | 2008-08-27 | National Starch and Chemical Investment Holding Corporation | Conductive Materials |
| RU2389739C2 (ru) * | 2005-08-08 | 2010-05-20 | Кабот Корпорейшн | Полимерные композиции, содержащие нанотрубки |
| RU2415077C1 (ru) * | 2006-12-13 | 2011-03-27 | Таки Кемикал Ко., Лтд. | Термочувствительный раствор фосфата алюминия, способ его получения и его применение |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100503/07A patent/RU2524516C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU522158A1 (ru) * | 1975-04-07 | 1976-07-25 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | В жущее |
| SU1701695A1 (ru) * | 1990-01-02 | 1991-12-30 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | Сырьева смесь дл изготовлени в жущего |
| EP1349179A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-10-01 | ATOFINA Research | Conductive polyolefins with good mechanical properties |
| RU2324706C2 (ru) * | 2002-10-04 | 2008-05-20 | Е Энд Е Текнолоджи Инк. | Отверждающаяся без нагрева композиция связующего и способ получения формованного изделия с ее использованием |
| WO2004097853A1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-11 | Carbon Nanotechnologies, Inc. | Conductive carbon nanotube-polymer composite |
| RU2389739C2 (ru) * | 2005-08-08 | 2010-05-20 | Кабот Корпорейшн | Полимерные композиции, содержащие нанотрубки |
| RU2415077C1 (ru) * | 2006-12-13 | 2011-03-27 | Таки Кемикал Ко., Лтд. | Термочувствительный раствор фосфата алюминия, способ его получения и его применение |
| EP1962293A1 (en) * | 2007-02-23 | 2008-08-27 | National Starch and Chemical Investment Holding Corporation | Conductive Materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664873C1 (ru) * | 2017-07-14 | 2018-08-23 | Акционерное общество "Лидер-Компаунд" | Электропроводящая полимерная композиция с низким удельным объёмным сопротивлением |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013100503A (ru) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gu et al. | Highly thermally conductive flame-retardant epoxy nanocomposites with reduced ignitability and excellent electrical conductivities | |
| KR101294596B1 (ko) | 탄소나노튜브를 포함하는 면상 발열체 페이스트 조성물 및 그 제조방법 | |
| JP2012514126A5 (ru) | ||
| JP2008163535A (ja) | 炭素繊維複合構造体および炭素繊維複合構造体の製造方法 | |
| JP2009517321A5 (ru) | ||
| CN111018554A (zh) | 一种利用石墨烯制备超高功率石墨电极的方法 | |
| CN106082837A (zh) | 一种石墨烯导电混凝土 | |
| KR101413996B1 (ko) | 카본 하이브리드 필러를 포함하는 방열 복합체 및 그 제조방법 | |
| RU2524516C1 (ru) | Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал | |
| KR101323322B1 (ko) | 복합재료 강화재용 탄소나노튜브의 제조방법 | |
| JP2017504177A5 (ru) | ||
| JP2015227498A5 (ru) | ||
| Kausar | Formation and properties of poly (vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate)/polystyrene composites reinforced with graphene oxide-nanodiamond | |
| CN105541365B (zh) | 一种高温炉用硬化保温材料的制备方法 | |
| Luo et al. | Microstructural evolution and oxidation resistance of multi-walled carbon nanotubes in the presence of silicon powder at high temperatures | |
| WO2019063831A2 (de) | Verfahren zur herstellung von komplexen geometrischen bauteilen enthaltend kohlenstoff oder siliziumkarbid | |
| Dalcanale et al. | CNT and PDCs: A fruitful association? Study of a polycarbosilane–MWCNT composite | |
| JP3135187B2 (ja) | イオン注入部材用の炭素材料およびその製造方法 | |
| JPH03126670A (ja) | 多孔質炭化珪素質材料の製造方法 | |
| RU2289172C2 (ru) | Состав для композиционного электропроводного материала | |
| JP5242124B2 (ja) | 微細炭素繊維及び複合材料 | |
| EA024277B1 (ru) | Теплоизолирующий и теплопроводный бетоны на алюмофосфатной связке (варианты) | |
| JP5469502B2 (ja) | けい酸カルシウム材の製造方法 | |
| TW399005B (en) | Water atomised, annealed iron powder for the preparation of high performance soft magnetic materials and its use | |
| CN117486612B (zh) | 一种纯化碳棒的制备方法及其制成的纯化碳棒 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180110 |