Состав для получения электропроводных покрытий на полимерных материалах
Патент 1098946
Авторы
Состав для получения электропроводных покрытий на полимерных материалах
Иллюстрации
Реферат
СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ, включающий коллоидный раствор графита в ацетоне, о т. л и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения электропроводности , в качестве коллоидного раствора графита он содержит смесь 7080 мае.% коллоидного раствора графита в ацетоне с концентрацией 4951 г/л и удельной поверхностью 1000-1300 м2/г и 20-30 мас.% коллоидного раствора графита в ацетоне с концентрацией 49-51 г/ли удельной поверхностью 1800-2300 . §
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СЫЮВР Н
РЕСПУИЛИН ие ав з р С 09 Э 5/24; С 01 В 31/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ и ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3465648/23-05 (22) 08.06.82 (46) 23.06.84. Бюп. Р 23 (72) М.В. Семенов, M.M. Евдокимова, P.À. Елисеева, Г.М. Коршунов, В.Н. Пономаренко, П,А. Пшеничкин и Р.Ф.: Скорнякова (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий (53) бб7.637.4 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство 1;ДР
Р 43881, кл. 12 f 3, опублик. 1966.
2. Заявка ФРГ У 2326936, кл. 22 g 5/24, опублик. 1974.
3. Авторское свидетельство СССР . И 332044, кл. С 01 В 31/04, l968 (прототип). (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ, включающий коллоидный раствор графита в ацетоне, отличающийся тем, что, с целью повышения электропроводности, в качестве коллоидного раствора L графита он содержит смесь 7080 мас.Ж коллоидного раствора графи- та в ацетоне с концентрацией 4951 г/л и удельной поверхностью
1000-1300 м /r и 20-30 мас.Ж коллоидного раствора графита в ацетоне с концентрацией 49-51 г/л и удельной поверхностью 1800-2300 м /г.
1 109
Изобретение относится к электротехнике и касается составов для нанесения электропроводных покрытий на полимерные материалы. Состав может быть использован для покрытия полимерных пленок, которые могут найти применение в качестве экранов кабельных иэделий (шнур ШОВЗ, кабель КМИ, кабель МКЭШ и др.).
Известен электропроводный состав, включающий 50 вес. искусственного графита и 50 вес. связующего— эпоксидную смолу P1).
Недостатком данного состава является то, что он обладает высоким удельным электросопротивлением.
Известен состав, содержащий пленкообразующее, пигменты, наполнители и растворители, используемый с целью получения электропроводящих покрытий (толщина 25-130+), который содержит О, 1-100 смеси волокнистой сажи и графита (2 3.
Однако электропроводность покрытия на основе известного состава недостаточна: 10 1 Ом см, и на его основе невозможно получить тонкие пленки.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является состав для получения электропроводных покрытий на полимерных материалах, включающий коллоидный раствор графита в ацетоне (с концентрацией
49-41 г/л). В составе используют коллоидный раствор графита с удельной поверхностью частиц графита
1667 и 1949 м /r, который образует пленки с удельным электросопротивлением 103 и 2275 Ом.мм /м при толщине пленки 3-5 мкм 3 3.
Недостатком известного состава является сравнительно низкая электропроводность таких пленок, что не позволяет использовать пленки с таким покрытием в экранах кабелей.
Цель изобретения — повышение электропроводности графитовых покрытий.
Поставленная цель достигается тем, что состав для получения электропроводных покрытий на полимерных материалах, включающий коллоидный раствор графита в ацетоне, в качест= ве последнего содержит смесь 70-.
80 мас. коллоидного раствора графита в ацетоне с концентрацией 4951 г/л и удельной поверхностью 10001300 м /г и 20-30 иас. коллоидного
8946 3 раствора графита в ацетоне с концен< трацией 49-51 г/л и удельной поверхностью 1800-2300 м /г.
При высыхании таких смесей коллоидных растворов графита образуются пленки с более высокой электропроводностью за счет их уплотнения, происходящего в результате распределения мелких частиц графита среди крупных.
Пример 1 по известному спо" собу.
В термостойкую колбу емкостью
0 S л заливают 20 г тайгинского термически обеззоленного графита, 150 мл концентрированной серной кислоты с уд, весом 1,84 и после тщательного перемешивания и полного смачивания порошка добавляют 50 мл концентрированной азотной кислоты с уд. весом 1,43. Содержимое колбы тщательно перемешивают при охлаж-. дении колбы водой ° После охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры колбу нагревают до 90 С и выдерживают при этой температуре
3 ч, после чего охлаждают до комнатной температуры.
Затем в реакционную смесь до бавляют 100 мл дистиллированной воды, и содержимое переносят в фарфоровый стакан. Окисленный графит промывают декантацией до плотности сливаемого раствора 1,010-1,005 г/см, после чего осадок графита промывают
35 на плотном фильтре до исчезновения ионов SO Осадок после отса+ сывания жидкости переносят в фарфоровую чашку и растворяют в ацетоне до концентрации 49-51 г/л. Полученный коллоидный раствор.графита имеет уд. поверхность 1000 м /г.
Для сравнения характеристик известного и предлагаемого составов
4 полученным коллоидным раствором графита покрывают лавсановую пленку.
Испытания высушенной при 90 С пленки показывают,что ее удельное электросопротивление составляет t40 Ом мм /м, 50 экранирующая способность
3,2 10 А/м, влагостойкость неудовлетворительная, эластичность соответствует ТУ 6-0S-1794-76, адгезия удовлетворительная.
Пример 2. 20 г предваритель55 но размолотого в течение 3 ч тайгинского термически обеззоленного графита с удельной поверхностью
200 м /г и 20 г предварительно раз98946
3 10 молотого в течение 12 ч тайгинского термически обеззоленного графита с удельной поверхностью 450 м /г помещают в две термостойкие колбы ем-. костью 0,5 л и заливают 150 мл концентрированной серной кислоты с уд. весом 1,84. После тщательного перемешивания и полного смачивания порошка добавляют 150 мп концентрированной азотной кислоты с уд. весом 1,43.
Содержимое колб тщательно перемешивают при охлаждении их водой.
После охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры колбы накрывают часовым стеклом, нагревают до 90 С и выдерживают при этой темо пературе 3 ч, после чего ставят на листовой асбест и охлаждают до комнатной температуры.
Далее в реакционную смесь добавляют 100 мп дистиллированной воды и содержимое переносят в два литровых фарфоровых стакана. Окисленный графит промывают декантацией до плотности сливаемого раствора 1,010-1,005 г/см, после чего осадок промывают 0,1 н. раствором в воронке Бюхнера на плотном
2- фильтре до исчезновения ионов $0+.
Осадки после отсасывания жидкости переносят в две фарфоровые чашки и растворяют в ацетоне до концентрации 50 г/л.
Таким образом получают коллоидные растворы графита (КРГ) с удельной поверхностью соответственно
1000 и 1800 м /r. Затем из полученных растворов готовят смесь.700 мл коллоидного раствора графита с удельной поверхностью 1000 м /г и
300 мл коллоидного раствора графита с удельной поверхностью 1800 м /r сливают в литровую бутыль и переме,шивают в течение 5-10 мин до образования однородной массы.
Приготовленную смесь сливают в ванну специальной установки для нанесения графитового покрытия на лавсановую пленку. Покрытие наносят следующим образом. а
Лавсановая пленка с рабочей кассеты, которая приводится в движение синхронным двигателем с редуктором, поступает в ванну со смесью коллоидных растворов графита. Из ванны лента, покрытая графитом, проходит через электрический нагреватель,где сушится при 90 С со скоростью 5 л в минуту. Высушенная лента поступает
1ð через блок на съемную кассету.
При таком способе нанесения коллоидно-графитового покрытия на лавсановую пленку достигается равномерность нанесения слоя графита.
Затем пленку, покрытую полученной. смесью, снимают с кассеты и обжигают, в муфельной печи при 110+5 Ñ в тече« ние 3 ч в среде водорода и охлаждают до .комнатной температуры.
Удельное электросопротивление полученной пленки составляет
48 Ом мм /м, экранирующая способность 2,4 10 А/м, адгезия удовлетворительная, т.е. при озвучивании ультразвуком отслаивания не происходит, эластичность пленки соответствует ТУ 6-05-1794-76. Для определения влагостойкости пленку после обжига в водороде выдерживают в воде в течение месяца. Влагостойкость удовлетворительная, т.е. покрытие не отслаивается.
Аналогично готовят коллоидные растворы графита с различной удельной поверхностью, причем для их приготовления используют порошки графита, предварительно размолотые на вибромельнице М-10 в течение 3, 6 и
12 ч до удельной поверхности соответственно 200-300, 300-450 и
450-600 м /г, При окислении таких порошков получают коллоидные растворы графита с удельной поверхностью соот45 ветственно 1000-1300, 1300-1800 и
1800-2300 м /г. Частицы графита имеют размер 800-200 А.
Характеристики известного и предлагаемых составов представлены в таблице.
1098946
Влагостойкость
Эластич-. ность
Адгезия
Уд.элект-, росопротивление
Ом мм /м
Содержание смеси, и ас. Х
Экранирующая спо» собность, А /и
2,4 10
30
2 4.10-з и . »
70
1! 11 11
2 4,10-з
70
1l 11
2,4 ° 10 3
30
11 1I 11
2,4-10
20
11 11 11 г,4 1 0 °
80
Состав для нанесения электропроводных покрытий на полимерные пленки
1. КРГ с. Уд. поверхностью
2000 м /г
КРГ с уд. поверхностью
1800 и /г
2. КРГ с уд. поверхностью
1000 м /г
КРГ с уд. поверхностью
2300 м /r
3. КРГ с уд. поверхностью.
1300 м /r
КРГ с уд, поверхностью
1800 м /r
4. КРГ с уд. поверхностью
1300 м /r
КРГ с уд. поверхностью
2300 м /г
5 ° КРГ с уд. поверхностью
1000 м /гКРГ с уд. поверхностью
1800 м /г
6. КРГ с уд. поверхностью
1000 м /г
Ири оэвучивании ультраэвуком в течение
5 мин отслаи-, вания и растрескиваиия не наблюдает ся
Соответ- Удовлетствует ворительТУ 6-05- ная,по2794-76 крытие не отслаивается
1098946
1 1 1
) 2,4 ° 10-
КРГ с уд. поверхностью
1300 м2/г 80
2, 4 - 1 0 -
80
49
2,4.10
75
2,4.10
l0.
2,4 ° 10-
25
2 4,10 -з
12.
° 1
11 1!
114
13.
2,2 ° 10
8.!
КРГ с уд. поверхностью
2300 м /г
КРГ с уд. поверхностью
1800 м /г.
КРГ с уд. поверхностью
1300 м /г
КРГ с уд. поверхностью
2300 м /r
КРГ с уд. поверхностью
1000 м /г
КРГ с уд. поверхностью 1800 м /r
КРГ с уд. поверхностью
1000 м /г
КРГ с уд. поверхностью
2300 м /г
КРГ с уд. поверхностью
2300 м2/г
КРГ с уд. поверхностью
1800 м /r
КРГ с уд. поверхностью
1300 м /г
КРГ с уд. поверхностью
2300 м /г
КРГ с уд. поверхностью
1000 м /r
2 3 4
8 !
Продолжение таблицы
5 6. 7
11 ll !1
II 11 . 11
I I 11 l l
l1 11 11
° 1 11 11
1098946
45
2,2-10 и
14.
15.
2,2-10 и и
118
2,2.10 2
tt . и
17.
1,7.10 2
90
1 7 10 2
18.
90
19.
1,7 10-2
90
1,7 10-2
20.
КРГ с уд. поверхностью
1800 м /г
KPf c уд. поверхностью
1000 м /r
КРГ с уд. ,поверхностью
2300 м2/г
КРГ с уд. поверхностью
1300 м /г
КРГ с уд. поверхностью
1800 м /г
16 ° КРГ с уд. поверхностью
1300 м2/г
КРГ с уд. поверхностью
2300 м2 /г
КРГ с уд. поверхностью ,1000 м /г
КРГ с уд. поверхностью
1800 м2/г
КРГ с уд. поверхностью
1000 м /г
КРГ с уд. поверхностью
2300 мг /г
КРГ с уд. поверхностью
1300 м2/г
КРГ с уд. поверхностью
1800 м2/г
КРГ с уд. поверхностью
1300 м2/г
° аВWWWwaeфWWaaWWWWWWW е
2 3
° aWWlaW WWWWeSWWWWW
:1О Продолжение тайипы
Ю
5 б 7 и и и
It и и
It и и
1098946
Продолжение таблицы
1 l
11 j
Т
2 3 4
5 6 7
КРГ с уд. поверхностью
2300 м /г
3,2 10
128
II юв 1!
21. КРГ с уд. поверхностью
1000 м /г.100
3,2 ° 10-
tf и
132
22. КРГ с уд. поверхностью
1300 м /r
100
890 9, 1- 10"
23 ° КРГ с уд. поверхностью
1800 м /r
100
920 9,1.i0-2
24. КРГ с уд. поверхностью
2300 м /г
100
140 3,.2 -10- ние покрытия
П р и м е ч а н и е. В примерах 1-3 используют растворы с концентрацией
49 г/л; в примерах 4-6 — с концентрацией 51 г/л, в остальных примерах — с концентрацией 50 г/л. Толщина пленок во всех примерах 3-5 мкм.
Из таблицы видно, что коллоидные растворы графита, состоящие из смеси 70-80Х КРГ с удельной по" верхностью 100Ü-1300 м /г и 20-30Х
КРГ с удельной поверхностью
1800-2300 м /r, обладают достаточно низким уд. электросопротивлением, что дает возможность их использования для покрытия полимер. ных пленок, которые могут найти применение в качестве экранов кабельных изделий.
Составитель Т. Бровкина
Редактор Н. Егорова Техред С.Кигунова Корректор А. Зимокосов
Тираж 634 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 4319/21
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4
25. Известный КРГ с уд. поверхностью
1000 м /г
Неудовлетворительная
Наблюдается отслаива