RU2690806C1 - Electroconductive thermoplastic elastomer composition - Google Patents
Electroconductive thermoplastic elastomer composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690806C1 RU2690806C1 RU2018142206A RU2018142206A RU2690806C1 RU 2690806 C1 RU2690806 C1 RU 2690806C1 RU 2018142206 A RU2018142206 A RU 2018142206A RU 2018142206 A RU2018142206 A RU 2018142206A RU 2690806 C1 RU2690806 C1 RU 2690806C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- formate
- ethylene
- propylene
- metal
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 claims abstract description 13
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- PFQLIVQUKOIJJD-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) formate Chemical compound [Co+2].[O-]C=O.[O-]C=O PFQLIVQUKOIJJD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 claims abstract description 8
- HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L copper;diformate Chemical compound [Cu+2].[O-]C=O.[O-]C=O HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229920002397 thermoplastic olefin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- HZPNKQREYVVATQ-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);diformate Chemical compound [Ni+2].[O-]C=O.[O-]C=O HZPNKQREYVVATQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 abstract description 8
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 abstract description 5
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1 FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 2
- VFBJXXJYHWLXRM-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]ethylsulfanyl]ethyl 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCCSCCOC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 VFBJXXJYHWLXRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCILJBJJZALOAL-UHFFFAOYSA-N 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)-n'-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyl]propanehydrazide Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)NNC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 HCILJBJJZALOAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000002656 Distearyl thiodipropionate Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- PWWSSIYVTQUJQQ-UHFFFAOYSA-N distearyl thiodipropionate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)CCSCCC(=O)OCCCCCCCCCCCCCCCCCC PWWSSIYVTQUJQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019305 distearyl thiodipropionate Nutrition 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940105296 zinc peroxide Drugs 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/201—Pre-melted polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электропроводящим полимерным композициям, и может быть использовано в качестве электропроводящего материала при изготовлении труб, прутков, пленок, элементов микроэлектроники и т.д.The invention relates to electrically conductive polymer compositions, and can be used as an electrically conductive material in the manufacture of pipes, rods, films, elements of microelectronics, etc.
Известен состав электропроводящей композиции (патент РФ 2579115, МПК Н01В 1/24, C08L 23/06, C08K 3/04, C08K 7/22, опубл. 27.03.2016), включающий полиэтилен высокой плотности, взятый в виде порошка с диаметром частиц 0,5-1 мм, терморасширенный графит с насыпной плотностью 0,2-0,25 г/см3 и глицерин.The known composition of the electrically conductive composition (RF patent 2579115, IPC H01B 1/24, C08L 23/06, C08K 3/04, C08K 7/22, publ. 03/27/2016), including high-density polyethylene, taken as a powder with a particle diameter of 0 , 5-1 mm, thermally expanded graphite with a bulk density of 0.2-0.25 g / cm 3 and glycerin.
Недостатком такой композиции является ее низкая способность к обратным деформациям. Кроме того, композиции по данному изобретению свойственны достаточно высокие значения сопротивления, составляющие как минимум 1⋅102 Ом.The disadvantage of this composition is its low ability to reverse deformation. In addition, the compositions of this invention are characterized by sufficiently high resistance values of at least 1⋅10 2 ohms.
Известна электропроводящая полимерная композиция для 3D-печати (патент РФ 2597675, МПК С09С 1/44, C08K 3/04, В29С 67/00, опубл. 20.09.2016), состоящая из полимерной матрицы и углеродного наполнителя, в которой в качестве полимерной матрицы используется поливинилацетат, а в качестве углеродного наполнителя - технический углерод или углеродные волокна.Known electrically conductive polymer composition for 3D printing (RF patent 2597675, IPC C09C 1/44, C08K 3/04, V29C 67/00, publ. 09/20/2016), consisting of a polymer matrix and carbon filler, in which as a polymer matrix polyvinyl acetate is used, and carbon black or carbon fibers as carbon filler.
Недостатком такой композиции является ее способность растворяться в воде, что значительно ограничивает область ее применения. При этом полученные композиции по данному изобретению не способны к обратимым деформациям.The disadvantage of this composition is its ability to dissolve in water, which significantly limits its scope. The resulting compositions according to this invention are not capable of reversible deformation.
Известна электропроводящая композиция (патент РФ 2653176, МПК C09D 5/24, Н05В 3/14, В32В 27/06, опубл. 01.03.2018), включающая пленкообразующее связующее и углеродсодержащий наполнитель. В качестве углеродсодержащего наполнителя используют дегидратированный минерал шунгит Зажогинского месторождения в количестве от 30-70% от массы связующего с соответствующими отвердителем и/или растворителем, который вводят в виде смеси фракций, полученных дроблением - размерностью 22-50 мкм и помолом - размерностью 0,1-20 мкм, при их массовом соотношении: 1:9-1:1.Known electrically conductive composition (RF patent 2653176, IPC C09D 5/24, H05B 3/14, B32B 27/06, publ. 03/01/2018), comprising a film-forming binder and carbon-containing filler. As a carbon-containing filler, a dehydrated schungite mineral from the Zazhoginsky deposit is used in an amount of from 30-70% by weight of a binder with an appropriate hardener and / or solvent, which is introduced in the form of a mixture of fractions obtained by crushing - 22-50 microns in size and grinding - 0.1 -20 microns, with their mass ratio: 1: 9-1: 1.
Недостатком композиции полученной по данному изобретению, является то, что для достижения высокой электропроводности требуется высокая степень наполнения, достигающая 70%, в результате чего делается невозможным получить материал, обладающий высокими механическими характеристиками. Данная композиция является не пригодной для изготовления формовых и неформовых полимерных изделий, так как ее получают на основе отверждаемых олигомеров или растворным путем.The disadvantage of the composition obtained in this invention is that to achieve high electrical conductivity requires a high degree of filling, reaching 70%, as a result of which it is impossible to obtain a material with high mechanical characteristics. This composition is not suitable for the manufacture of molded and non-molded polymer products, as it is obtained on the basis of curable oligomers or by solution.
Известна электропроводящая металлонаполненная полимерная композиция для 3D-печати (патент РФ 2641134, МПК C08K 3/08, В29С 67/04, опубл. 16.01.2018) состоящая из полимерной основы, в качестве которой используется полимер стирол-бутадиен-стирола (СБС), токопроводящего металлического наполнителя - припой марки ПОС-63 или свинец, и дополнительно содержит пластификатор.Known conductive metal-filled polymer composition for 3D printing (RF Patent 2641134, IPC C08K 3/08, V29C 67/04, publ. 01/16/2018) consisting of a polymer base, which uses styrene-butadiene-styrene polymer (SBS), conductive metal filler - solder brand POS-63 or lead, and additionally contains a plasticizer.
Недостатком такой композиции является низкая устойчивость к действию атмосферы, повышенных температур, алифатических и ароматических растворителей, обусловленная использованием в качестве полимерной основы полимер стирол-бутадиен-стирола. Низкая устойчивость к воздействию таких агрессивных сред не позволяет использовать композицию для изготовления устройств для антикоррозионной защиты, а также использовать в условиях открытой атмосферы. При этом композиции характеризуются достаточно высокими значениями сопротивления.The disadvantage of this composition is low resistance to the action of the atmosphere, elevated temperatures, aliphatic and aromatic solvents, due to the use of styrene-butadiene-styrene as a polymer base. Low resistance to the effects of such corrosive environments does not allow to use the composition for the manufacture of devices for corrosion protection, as well as use in an open atmosphere. In this case, the compositions are characterized by rather high values of resistance.
Известна электропроводящая полимерная композиция (патент РФ 2664872, МПК C08K 3/04, C08L 23/00, C08K 5/00, Н01В 3/44, опубл. 23.08,2018), включающая полиолефин, полиэтиленовый воск, дистеарат цинка, 2',3-бис[[3-[3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил]пропионил]]пропионогидразид, неполярный полиолефин, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением ρ=8÷12 Ом*м, электропроводный технический углерод с удельным объемным сопротивлением не выше ρ=0,40÷0,60 Ом*м, первичный антиоксидант тиодиэтилен бис[3-(3,5-ди-терт-бутил-4-гидроксифенил)пропионат], вторичный тиоэфирный антиоксидант дистеарил тиодипропионат.Known electrically conductive polymer composition (RF patent 2664872, IPC C08K 3/04, C08L 23/00, C08K 5/00, H01B 3/44, publ. 23.08,2018), including polyolefin, polyethylene wax, zinc distearate, 2 ', 3 -bis [[3- [3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] propionyl]] propionohydrazide, non-polar polyolefin, electrically conductive carbon with specific volume resistance ρ = 8 ÷ 12 Ω * m, electrically conductive carbon black with specific volume resistance not higher than ρ = 0.40 ÷ 0.60 Ohm * m, primary antioxidant thiodiethylene bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], secondary thio ef molecular antioxidant distearyl thiodipropionate.
Недостатком электропроводящей композиции по данному изобретению является низкая электропроводность, так как сопротивление получаемых композиций находится в диапазоне 103÷104 Ом*см.The disadvantage of the electrically conductive composition according to this invention is low electrical conductivity, since the resistance of the resulting compositions is in the range of 10 3 ÷ 10 4 Ohm * cm.
Известна эластомерная металлосодержащая композиция (патент РФ 2470958, МПК C08K 5/09, C08L 13/00, C08J 5/00, опубл. 27.12.2012), включающая этиленпропилендиеновый сополимер и металлы, полученные высокоскоростным термическим разложением введенных в матрицу полимера формиатов металлов переменной валентности.Known elastomeric metal-containing composition (RF patent 2470958, IPC C08K 5/09, C08L 13/00, C08J 5/00, publ. 12/27/2012), including ethylene-propylene diene copolymer and metals, obtained by high-speed thermal decomposition of metals of variable valence introduced into the polymer of formate metal formates .
Эластомерная композиция не подходит для переработки методами литья под давлением или экструзией и обладает низкой электропроводностью.The elastomer composition is not suitable for processing by injection molding or extrusion methods and has low electrical conductivity.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является электропроводящая эластомерная металлсодержащая композиция (патент РФ 2541797, МПК C08J 3/20, C08L 23/16, C08K 3/22, C08K 3/04, C08K 5/14, H01B 1/20, опубл. 20.05.2015) на основе этиленпропиленового каучука, включающая технический углерод, вулканизующую группу - оксид цинка и пероксид, ПАВ и высокодисперсные частицы меди, полученные высокоскоростным термическим разложением формиата меди в каучуке.The closest in technical essence and the achieved effect is an electrically conductive elastomer metal-containing composition (RF patent 2541797, IPC C08J 3/20, C08L 23/16, C08K 3/22, C08K 3/04, C08K 5/14, H01B 1/20, publ 20.05.2015) based on ethylene-propylene rubber, including carbon black, the vulcanizing group - zinc oxide and peroxide, surfactants and highly dispersed particles of copper, obtained by high-speed thermal decomposition of copper formate in rubber.
Данная композиция не пригодна для переработки методами литья под давлением или экструзией. Кроме того, высокое содержание добавок, формиатов и технического углерода, определяет высокий удельный вес получаемого материала, а композиции характеризуются невысокой электропроводностью (удельное объемное сопротивление составляет от 100 до 300 кОм*м).This composition is not suitable for processing by injection molding or extrusion. In addition, the high content of additives, formates and carbon black, determines the high proportion of the resulting material, and the compositions are characterized by low electrical conductivity (specific volume resistance ranges from 100 to 300 kΩ / m).
Задача настоящего изобретения состоит в разработке электропроводящей термопластичной эластомерной композиции, способной перерабатываться методами литья под давлением или экструзией, характеризующейся удельным сопротивлением не более 500 Ом*см и высокой термостойкостью.The present invention is to develop an electrically conductive thermoplastic elastomer composition capable of being processed by injection molding or extrusion methods, characterized by a resistivity of not more than 500 Ohm * cm and high heat resistance.
Технический результат: повышение электропроводности композиции и возможность ее переработки методами литья под давлением или экструзией.Technical result: increased conductivity of the composition and the possibility of its processing by the methods of injection molding or extrusion.
Технический результат достигается при использовании электропроводящей термопластичной эластомерной композиции на основе этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука, содержащей углеродный наполнитель и наночастицы свободного металла, полученные в результате термического разложения формиата металла, при этом композиция дополнительно содержит термопластичный полиолефиновый полимер, а в качестве формиата металла содержит формиат меди, формиат кобальта или формиат никеля, при следующих соотношениях компонентов, масс. %:The technical result is achieved by using an electrically conductive thermoplastic elastomer composition based on ethylene-propylene or ethylene-propylene-diene rubber containing carbon filler and free metal nanoparticles obtained by thermal decomposition of metal formate, the composition additionally contains a thermoplastic polyolefin polymer, and as a metal formate contains copper formate, cobalt formate or nickel formate, with the following ratios of components, mass. %:
Сущностью изобретения является использование сочетания этиленпропиленового (или этиленпропилендиенового) каучука, полиолефинового термопластичного полимера, углеродного наполнителя и наночастиц металла, образованных в результате разложения формиата кобальта, меди или никеля.The essence of the invention is the use of a combination of ethylene-propylene (or ethylene-propylene-diene) rubber, polyolefin thermoplastic polymer, carbon filler and metal nanoparticles formed as a result of decomposition of cobalt formate, copper or nickel.
Использование сочетания термопластичного полиолефинового полимера и этиленпропиленового (или этиленпропилендиенового) каучука обеспечивает возможность переработки композиций методами литья под давлением или экструзией и высокой термостойкостью. При этом применение наночастиц металла, формирующихся сразу в полимерной массе при температурном разложении формиатов после введения в композицию формиата металла (формиаты меди, никеля или кобальта), исключает возможность их окисления, а сочетание наночастиц металла и углеродного наполнителя обеспечивает высокую электрическую проводимость.The use of a combination of thermoplastic polyolefin polymer and ethylene-propylene (or ethylene-propylene-diene) rubber allows the compositions to be processed by injection molding or extrusion and high heat resistance. At the same time, the use of metal nanoparticles that form immediately in the polymer mass during temperature decomposition of formates after the introduction of metal formate (copper, nickel or cobalt formates) into the composition excludes the possibility of their oxidation, and the combination of metal nanoparticles and carbon filler provides high electrical conductivity.
В результате термического воздействия (при температуре свыше 200°С) формиаты меди, никеля или кобальта разлаются на металл, двуокись углерода и воду.As a result of thermal exposure (at temperatures above 200 ° C), the formates of copper, nickel or cobalt decompose into metal, carbon dioxide and water.
В композиции используют следующие компоненты:The composition uses the following components:
В качестве полиолефина используют полиэтилен высокого давления (ПЭВД) ГОСТ 16837-77, полиэтилен низкого давления (ПЭНД) ГОСТ 16838-85, полипропилен и его сополимеры ГОСТ 26996-86 (Промышленные термопласты. Справочник / В.Г. Макаров, В.Б. Коптенармусов. - М.: Издательство Колос, Химия. - 2004. - 208 с.).The polyolefin used is high-pressure polyethylene (LDPE) GOST 16837-77, low-pressure polyethylene (HDPE) GOST 16838-85, polypropylene and its GOST 26996-86 copolymers (Industrial thermoplastics. Reference book / VG Makarov, VB. Koptenarmusov. - M .: Kolos Publishing House, Chemistry. - 2004. - 208 p.).
В качестве эластомера используется этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучуки (ТУ 2294-087-05766563-2010) и их импортные аналоги, такие как: Висталон (Exxon Mobil, Enjay Chemical), Келтан (Lanxess, ФРГ), Эспрен EPDM (Sumitomo Chemical Co.) (Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. (ред.) Большой справочник резинщика. Том 1. Каучуки и ингредиенты / С.В. Резниченко. - М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012. - 744 с.).Ethylene propylene or ethylene propylene diene rubbers (TU 2294-087-05766563-2010) and their import analogues, such as: Whistalon (Exxon Mobil, Enjay Chemical), Keltan (Lanxess, Germany), Espren EPDM (Sumitomo Chemical Co.) (Reznichenko, S.V., Morozov, Yu.L. (ed.) Great reference book of rubberman. Volume 1. Rubbers and ingredients / S.V. Reznichenko. - M .: LLC Publishing Center "Techinform" MAI ", 2012. - 744 p.).
В качестве углеродного наполнителя могут быть использованы электропроводные марки технического углерода, например ТУ П803, ТУ П805Э, Printex ХЕ-2В, графита.Electroconductive grades of carbon black can be used as carbon filler, for example, TU P803, TU P805E, Printex XE-2B, graphite.
Применяются формиат меди (ТУ 6-09-4384-77), формиат кобальта (ТУ 6-09-08-1634-82) или формиат никеля (ТУ 6-09-02-478-88).Copper formate (TU 6-09-4384-77), cobalt formate (TU 6-09-08-1634-82) or nickel formate (TU 6-09-02-478-88) are used.
Составы получаемых электропроводящих термопластичных эластомерных композиций представлены в таблице 1.The compositions of the resulting electrically conductive thermoplastic elastomer compositions are presented in table 1.
Электропроводящая термопластичная эластомерная композиция приготавливается в смесители закрытого типа. Температура смешения составляет 200°С и выбрана с учетом обеспечения разложения формиата меди, формиата никеля или формиата кобальта.Electrically conductive thermoplastic elastomer composition is prepared in closed type mixers. The blending temperature is 200 ° C and is chosen to ensure the decomposition of copper formate, nickel formate or cobalt formate.
В смеситель загружается полиолефиновый термопластичный полимер и производится смешение до полного плавления, после чего добавляется каучук и производится смешение в течение 2 мин. Далее загружается формиат меди (или формиат никеля, или формиат кобальта) и через 1 мин добавляется углеродный наполнитель и продолжается смешение. Время смешение после загрузки формиата должно составлять не менее 10 мин.A polyolefin thermoplastic polymer is loaded into the mixer and mixed until completely melted, after which rubber is added and mixed for 2 minutes. Next, copper formate (or nickel formate, or cobalt formate) is loaded, and after 1 minute carbon filler is added and mixing continues. Mixing time after formate loading should be at least 10 minutes.
Деформационно-прочностные свойства термопластичной эластомерной композиции определяли по ГОСТ 270-75. Твердость получаемой композиции определяли по ГОСТ 263-75. Показатель текучести расплава (ПТР) определяли по ГОСТ 11645-73 при грузе 5 кг и температуре 190°C. Стойкость к термическому старению на воздухе определялась в соответствии с ГОСТ 9.024-74. Старение проводилось при температуре 100°C в течение 24 часов. В качестве контрольных параметров было выбрано изменение твердости, прочности при растяжении и относительного удлинения. Удельное электрическое сопротивление определялось в соответствии с ГОСТ 20214-74, сущность которого заключается в измерении падения напряжения на определенном участке образца при прохождении постоянного тока прибором с высоким входным сопротивлением.The deformation and strength properties of the thermoplastic elastomer composition were determined according to GOST 270-75. The hardness of the resulting composition was determined according to GOST 263-75. The melt flow rate (MFR) was determined according to GOST 11645-73 with a load of 5 kg and a temperature of 190 ° C. Resistance to thermal aging in air was determined in accordance with GOST 9.024-74. Aging was carried out at a temperature of 100 ° C for 24 hours. The change in hardness, tensile strength and relative elongation was chosen as the control parameters. Electrical resistivity was determined in accordance with GOST 20214-74, the essence of which is to measure the voltage drop in a certain part of the sample when a direct current passes through the device with a high input resistance.
Характеристики полученных композиций и композиции по прототипу (пример 7) представлены в таблице 2.The characteristics of the compositions and compositions of the prototype (example 7) are presented in table 2.
Полученные композиции характеризуются высокой теплостойкостью, о чем свидетельствуют значения изменения свойств после старения и обладают широким диапазоном деформационно-прочностных характеристик. Кроме этого, данные композиции способны перерабатываться методами экструзии или литья под давлением, так как уровень показателя твердости расплава соответствует требованиям.The resulting compositions are characterized by high heat resistance, as evidenced by the values of changes in properties after aging and have a wide range of deformation and strength characteristics. In addition, these compositions are capable of being processed by extrusion or injection molding, since the level of the melt hardness index meets the requirements.
Таким образом, электропроводящие термопластичные эластомерные композиции на основе этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука, содержащие термопластичный полиолефиновый полимер, углеродный наполнитель и наночастицы свободного металла, полученные в результате термического разложения формиата меди, формиата кобальта или формиата никеля, при заявленных соотношениях компонентов, обладают повышенной электропроводностью и возможностью к переработке методами литья под давлением или экструзиейThus, electrically conductive thermoplastic elastomeric compositions based on ethylene-propylene or ethylene-propylene-diene rubber, containing thermoplastic polyolefin polymer, carbon filler and nanoparticles of free metal, obtained as a result of thermal decomposition of copper formate, cobalt formate or nickel formate, with the stated component ratios, have high electrical conductivity and possibility to the processing methods of injection molding or extrusion
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142206A RU2690806C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Electroconductive thermoplastic elastomer composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018142206A RU2690806C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Electroconductive thermoplastic elastomer composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690806C1 true RU2690806C1 (en) | 2019-06-05 |
Family
ID=67037908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018142206A RU2690806C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Electroconductive thermoplastic elastomer composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690806C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7435770B2 (en) * | 2003-01-15 | 2008-10-14 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Polymeric-type electric resistance control agent and polymer composition containing the same |
| US7892455B2 (en) * | 2002-11-29 | 2011-02-22 | Rhodia Engineering Plastics S.R.L. | Electrically-conductive composition based on a polyamide matrix |
| RU2470958C1 (en) * | 2011-07-29 | 2012-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of producing elastomeric metal-containing composite materials |
| RU2541797C1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of obtaining electroconductive elastomer metal-containing compositions |
| RU2574276C1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for preparation of rubber mixture based on ethylenepropylenediene caoutchouc |
| WO2018151837A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Polydrop, Llc | Conductive polymer-matrix compositions and uses thereof |
-
2018
- 2018-11-29 RU RU2018142206A patent/RU2690806C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7892455B2 (en) * | 2002-11-29 | 2011-02-22 | Rhodia Engineering Plastics S.R.L. | Electrically-conductive composition based on a polyamide matrix |
| US7435770B2 (en) * | 2003-01-15 | 2008-10-14 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Polymeric-type electric resistance control agent and polymer composition containing the same |
| RU2470958C1 (en) * | 2011-07-29 | 2012-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Method of producing elastomeric metal-containing composite materials |
| RU2541797C1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of obtaining electroconductive elastomer metal-containing compositions |
| RU2574276C1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method for preparation of rubber mixture based on ethylenepropylenediene caoutchouc |
| WO2018151837A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Polydrop, Llc | Conductive polymer-matrix compositions and uses thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107406659B (en) | Wire coating material composition, insulated wire, and wire harness | |
| US6417265B1 (en) | Crosslinked conducting polymer composite materials and method of making same | |
| CA2774766C (en) | Flexible, molded or extruded articles and semiconductive compounds for their manufacture | |
| US10308794B2 (en) | Copolymer composition for semiconductive cable layer | |
| EP3107954B1 (en) | Polymer blends | |
| EP2215162B1 (en) | Silane-functionalised polyolefin compositions, products thereof and preparation processes thereof for wire and cable applications | |
| Basfar et al. | Physico-chemical properties of low density polyethylene and ethylene vinyl acetate composites cross-linked by ionizing radiation | |
| CN107099077B (en) | Method for preparing conductive resin composition | |
| EP2074172B1 (en) | Silane-functionalised polyolefin compositions, products thereof and preparation processes thereof for wire and cable applications | |
| JP6762341B2 (en) | Heat-resistant crosslinked fluororubber molded article and its manufacturing method, silane masterbatch, masterbatch mixture, and heat-resistant products | |
| CA2347951C (en) | Crosslinked conducting polymer composite materials and method of making same | |
| KR20200011947A (en) | Reactive Formulation of Ethylene Vinyl Acetate | |
| JP6961546B2 (en) | Heat-resistant crosslinked fluororubber molded product, its manufacturing method, and heat-resistant products | |
| RU2690806C1 (en) | Electroconductive thermoplastic elastomer composition | |
| TWI780078B (en) | Multiphase conductive polymer composite compositions | |
| WO2019069140A1 (en) | Electrically conductive polyolefin composite and method of preparing the same | |
| CN109348719B (en) | Solderless and bumpless semiconductor shield | |
| CN103554680A (en) | Preparation method of NTC material based on thermoplastic vulcanizate | |
| US11749421B2 (en) | Electrically conductive resin composition and method for producing same | |
| CN115989274A (en) | Flame-retardant resin composition, insulated wire, and wire harness | |
| JP4042237B2 (en) | Rubber composition | |
| David et al. | Hysteresis effect in the electrical conductivity of graphene-enhanced polyethylene composites | |
| Cote et al. | PANI–LDPE composites: Effect of blending conditions | |
| JP2005206763A (en) | Molded material of silane-crosslinked polymer and electric wire/cable using the same | |
| JP2010260985A (en) | Electroconductive resin film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201130 |