ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛИОЛЕФИНОВ, НАПОЛНЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИМ УГЛЕРОДОМ И УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКОНАМИ Абдуллин М.И.,Колтаев Н.В.,Николаев С.Н.,Нагаев Р.Р.,Басыров А.А.

Башкирский государственный университет


Номер: 5-1
Год: 2014
Страницы: 16-19
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

АБС-пластик, 0809М, П805Э, Printex XE-2B, П803, ABS, 0809M, P803E, Printex XE-2B, P803

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Изучено влияние природы наполнителя на электропроводность полимерных композиций на основе АБС-пластика. Показано, что полимерные композиты на основе технического углерода Printex XE-2B позволяют получить электропроводящие полимерные материалы при значительно более низкой их концентрации в полимерной матрице, по сравнению с техническим углеродом марки П805Э и П803.

Текст научной статьи

В современной технике имеются задачи, например, низкотемпературный электронагрев, экранирование датчиков и конструкций радиоэлектронной аппаратуры, измерение статистического давления и так далее, решение которых представляется путем применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) [1-6]. Эта идея не является новой, однако благодаря широким возможностям в изменении и совершенствовании свойств ПКМ, их применение увеличивается. В таких ПКМ матрицей является полимер, а наполнителем какой-либо токопроводящий порошок. В качестве наполнителя, в основном, используют различные порошки металлов, в том числе и благородных, углеродные порошки, диэлектрические порошки с токопроводящим покрытием, также получают применение экзотические наполнители, например, углеродные нанотрубы [7-10]. Свойства таких материалов будут определяться с одной стороны природой и свойствами компонентов и концентрацией наполнителя, с другой - распределением наполнителя в матрице, типом структур, которые образуют частицы наполнителя, контактными взаимодействиями между частицами и процессами на поверхности наполнителя. Целью данной работы являлось получение токопроводящих композиций АБС-пластика за счет введения в их состав технического углерода различных марок. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Материалы и реактивы: акрилонитрил бутадиен стирольный каучук марки 0809М, технический углерод марки П805Э, технический углерод марки Prinex XE-2B и технический углерод марки П803. Измерение удельной электропроводности полимерной ПКМ проводили на цилиндрических образцах длиной около 2 см и диаметром 4 мм контактным способом. Эффективность контакта между измерительным электродом и измеряемым образцом обеспечивали с помощью токопроводящего клея "Контактол". Расчет удельного электрического сопротивления проводили по формуле: где: ρ - удельное сопротивление, Ом×мм2/см R - сопротивление образца, Ом r - радиус образца, мм l - длина образца, cм Логарифм удельной электропроводности определяли по формуле: ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Электропроводящие углеродные наполнители при введении их в полимерную матрицу способны обеспечивать значительное снижение электрического сопротивления композиционного материала по сравнению с сопротивлением исходного полимера. Установлено, что введение технического углерода в состав полимерной композиции приводит к резкому увеличению электропроводности (рис. 1.). При этом на кривой зависимости проводимости угленаполненных композиций от содержания наполнителя можно выделить три участка: A - начальный пологий участок, характеризующийся низкими значениями электропроводности. B - участок, характеризующийся резким увеличения проводимости. С - пологий участок увеличения соответствует незначительному увеличению проводимости. Рис. 1. Зависимость электропроводности наполненных полимерных композиций от природы наполнителя и содержания наполнителя: 1 - Printex XE-2B; 2 - П805Э; 3 - П803 На основе экспериментальных данных установлено, что АБС-композиции, наполненные ТУ марок П805Э и П803, демонстрируют практически близкие значения электропроводности при одинаковом содержании технического углерода (рис. 1). При содержании П805Э и П803 50-60% электропроводность полимерного материала составляет 0,63 Ом×мм2/см. Иная картина наблюдается при использовании в качестве электропроводящего наполнителя технического углерода марки «Printex XE-2B». Так, при содержании «Printex XE-2B» 15% электропроводность полимерного материала составляет -0,77 Ом×мм2/см. Значительные отличия в электропроводности наполненных полимеров, возможно, объясняются различным размером и формой частиц технического углерода, вводимого в полимерную матрицу. В связи с этим изучено влияние дисперсности и гранулометрического состава использованных марок технического углерода. Установлено, что использованные марки ТУ существенно отличаются дисперсностью и размерами составляющих частиц. Средний диаметр частиц в ТУ марок П805Э и П803 составляет 8,7 и 6,7 мкм, тогда как в ТУ марки Printex XE-2B составляет 18,2 нм (табл. 2). Электропроводящие марки технического углерода можно охарактеризовать поглощением жидкого дибутилфталата (ДБФ). На основе литературных данных [11] показано: технический углерод марки Printex XE-2B поглощает 410 см3/100г, тогда как технический углерод марки П805Э и П803 поглощает 97-110 см3/100г ДБФ. Таким образом, технический углерод марки Printex XE-2B характеризуется высокой степенью структурированности и значительно меньшими размерами частиц по сравнению с техническим углеродом марки П805Э и П803. Этим, возможно, и объясняется низкий порог электропроводности полимерных композиционных материалов на основе ТУ Printex XE-2B. Таблица 2 Дисперсность марок углерода Printex XE-2B, П805Э и П803 Подпись: Printex XE-2B П805Э П803 Фракции ТУ, нм Содержание фракции, % Фракции ТУ, нм Содержание фракции, % Фракции ТУ, нм Содержание фракции, % <5 4,2 <1,5×103 ~0,4 <1,5×103 ~0,4% 5-10 10,2 1,5×103-5×103 22,6 1,5×103-5×103 6,1% 10-15 41,7 5×103-10×103 30,9 5×103-10×103 24,5% 20-25 33,5 10×103-15×103 24,7 10×103-15×103 3,2% >25 10,6 15×103-20×103 18,4 20×103-100×103 65,5% >20×103 ~3 >100×103 ~0,3% Среднее 18,2 нм 6,7×103 нм 8,7×103 нм Мода 16,7 нм 7,2×103 нм 9,9×103 нм Таким образом, показано, что АБС, наполненные техническим углеродом марок П805 и П803, показывают практически идентичную зависимость электропроводности от степени наполнения полимера. Установлено, что при использовании высокоструктурированной марки технического углерода Printex XE-2B значение удельного электрического сопротивления 6,3 Ом×мм2/см достигается при степени наполнения ~15%, тогда как аналогичное значение электропроводности в случае использования П805Э и П803 достигается при степени наполнения ~70%.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.