Ерошенко Н.С., Смирнова Н.В., Овчинников А.Н.
ЗАВИСИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ СВОЙСТВ ТЕРМОРЕАКТИВНОГО ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛИИМИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ОТ МАРКИ И СТЕПЕНИ НАПОЛНЕНИЯ ГРАФИТОМ *
Аннотация:
для получения электропроводящих свойств в термореактивное полиимидное связующее вводились терморасширенный, коллоидный и окисленный графит в массовом соотношении от 0 до 90 %. Была получена зависимость изменения электропроводности полимерного композита от степени наполнения, а также от степени расширения терморасшимренного графита. Так при наполнении окисленным и коллоидным графитом 70-90 % по массе были получены материалы, обладающие недостаточными проводящими свойствами с удельным электрическим сопротивлением 10-2-10-3 Ом?м, а при наполнении терморасширенным графитом 70-80 % по массе электрическое сопротивление стало сопоставимым с графитом 10-6 Ом?м.
Ключевые слова:
полиимид, термореактивное связующее, электропроводящий полимерный композиционный материал, терморасширенный графит, электропроводность, электротехнические изделия
Введение. Электропроводящие полимерные композиты электротехнического назначения изготавливают из термопластичной или термореактивной смолы и электропроводящего наполнителя на основе углерода [1-3]. Электротехнические и теплофизические свойства композиционного материала в наибольшей степени определяются графитовым наполнителем, который, при достижении определенного объема, образует непрерывные проводящие кластеры [4].Применение термореактивных связующих получило большее распространение за счет простой технологии переработки, чем термопластичное. Особенностью термореактивных смол является большое количество функциональных групп, которые вступают в реакцию между собой и образуют жесткий трёхмерный каркас. Этим объясняются повышенные прочностные, термические и химические свойства. Применение наиболее распространенных эпоксидных и фенольных смол горячего отверждения ограничено их температурой эксплуатации, которая не превышает 120-160 оС. Для повышения эксплуатационных свойств при температурах выше 200 оС в агрессивных средах применяют термореактивные полиимидные связующие. Улучшенные термические свойства данного типа полимерного связующего обусловлено прочной связью внутри структуры, макромолекул, поляризации ковалентных связей, создания сетки химических связей для замедления процессов деструкции [5].В качестве токопроводящего наполнителя принято применять чешуйчатые, слоистые и искусственные кристаллические графиты. Естественные и искусственные графиты обладают более совершенной кристаллической решеткой графитовой структуры, что обуславливает их хорошие тепло- и электропроводящие свойства [6, 7], но слоистые соединения на основе окисленного и терморасширенного графита обладают возможностью образования высоких адгезионных соединений между частицами без применения связующего, что снижает контактное сопротивление при получении плотных материалов [8, 9]. Экспериментальная частьМатериалыВ качестве связующего применялось термореактивное полиимидное связующее бисмалеинимидного рядя производства ITEKMA по ТУ 2257-054-59846689-2016 марки SB322. В качестве электропроводящих наполнителей применялись коллоидный графит марки С-1 по ГОСТ 5261, терморасширенный графит производства ООО «Силур» марки ТРГ-М с насыпной плотностью 5, 40 и 100 г/дм3по ТУ 23.99.14-0,35-93978201-2023, окисленный графит марки EG-350-80, производства Китай. Получение полимерных композитовСмешение связующего с электропроводящим наполнителем производилось при добавлении растворителя. В качестве растворителя использовался ацетон. Смесь перемешивалась до однородной массы и высушивалась при 70оС до постоянной массы.Количество используемого наполнителя варьировалось в широком диапазоне значений, и составляет от 3 до 90 %. Для каждой степени наполнения применялась своя температура, и смеси с наибольшим наполнением проходили процесс при 110оС.Получение опытных образцов проводилось методом глухого прессования в предварительно подогретую до 30-60 оС металлическую форму предварительно нагретой до 30-80оС смеси. Давление прессования составляло 100 кг/см2, время выдержки под давлением 30 секунд. Затем производилось снятие давления, форма заневоливалась и ставилась в сушильный шкаф, где производился плавный равномерный нагрев до 300оС на протяжении 8 часов, с выдержкой 2 часа. Температура нагрева формы и смеси подбиралась эмпирическим способом исходя из того, что смесь должна обладать достаточной адгезией друг к другу, при прессовании не должно происходить вытекания связующего или выдавливание массы, изделие после прессования должно оставаться монолитным.Методы исследованияУдельное электрическое сопротивление (УЭС) определяли методом падения напряжения на заданном участке по ГОСТ 23776. Удельное электрическое сопротивление рассчитывается по формуле:p= R·S/L,где, p – удельное электрическое сопротивление, мкОм·м, R– общее сопротивление проводника, Ом, L – расстояние между потенциальными зондами, м, S – площадь поперечного сечения проводника, м2.Предел прочности на изгиб определялся на универсальной разрывной машине ИР5113-100 (ГОСТ 23775-79). Для анализа изготавливались образцы с сечением 5х10х70 мм. Прочность на изгиб рассчитывали по формуле:/где F — максимальная нагрузка в месте разрушения, L, h и b —рабочая длина, высота и ширина образца, мм.Трибологические исследования материала проводились на торцевой машине трения. Основными определяемыми параметрами были коэффициент трения и износ. Скорость вращения составляла 420 об/мин, сила прижима составляла 10 Н, длина пути трения 600 м. В качестве контр-тела использовался стальной цилиндр диаметром 25 мм и высотой 6 мм. При износе поверхности образца происходило автоматическоедонагружение до постоянного значения (10 Н). По высоте донагружения судили об износе (мкм).
Номер журнала Вестник науки №11 (68) том 4
Ссылка для цитирования:
Ерошенко Н.С., Смирнова Н.В., Овчинников А.Н. ЗАВИСИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ СВОЙСТВ ТЕРМОРЕАКТИВНОГО ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛИИМИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ОТ МАРКИ И СТЕПЕНИ НАПОЛНЕНИЯ ГРАФИТОМ // Вестник науки №11 (68) том 4. С. 710 - 719. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11151 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+