Электропроводящая пастообразная композиция

Электропроводящая пастообразная композиция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

СОЮЗ С©99TCICHX

Социалистичеших

Республик (») 514873

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07.74 (21) 2042725 /05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.05.76.Бюллетень № 19 (45) Дата опубликования описания 21.09.76. (51) М. Кл. С 08L 83/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 678.84(088.8) В. В. Северный, Д. А. Уклонский, Н. В. ВаРламова и Н. В. Величко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯШАЯ ПАСТООБРАЗНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к способу получения электропроводящих отверждаемых и неотверждаемых пастообразных композиций на основе полиорганосилоксанов и высокодисперсных электропроводных наполнителей, например графитов.

Известны электропроводные пастообразные композиции на основе низкомолекулярных полиорганосилоксановых каучуков, электропроводящие свойства которых обеспечи- 10 ваются путем введения в их состав газовой или ацетиленовой саж с частицами размером

15-100ммкм или высокодисперсных графитов.

Недостатком известных электропроводных И композиций является весьма ограниченный срок их хранения. Со временем подобные системы существенно изменяют свою консистенцию, превращаясь в очень вязкие, нетехнологические пасты. 20

В то же время известно использование различных агентов, регулирующих структурирование паст на основе высокомолекулярного полидиметилсилоксанового каучука. B качестве таких антиструктурирующих доба- 2О вок применяют дифенилсиландиол, дифенилдиметокси-(диэтокси) силан, (тетраметилэтилендиокси) приметил- (дифенил- или метилфенил) силаны, (тетраметилэтилдиокси) диэтил-(дифенил- или метилфенил)силаны, пинаколмонотриметилсилилэфир, пинаколбистриметилсилилэфир. Причем из всего этого ряда соединений преимущество отдают (тетраметилэтилендиокси)диметил-(дифенил)силану.

Эти добавки вводят в состав композиций на основе высокомолекулярного полиор» ганосилоксанового каучука и высокоджЬерсных наполнителей типа аэросила. Подобные композиции используются только для получения резин горячего отверждения.

Наиболее доступные из перечисленных антиструктурирующих соединений — дифенилсиландиол и дифенилдиметокси(диэтокси)силан в композициях холодного отверждения на основе низкомолекулярных каучуков или полиорганосилоксанов с концевыми триорганосилоксигруппами являются малоэффективными. Кроме того, введение дифенилсиландиола в качестве антиструктурирующего агента требует нагрева и придает всей ком514873 позиции жесткость. Наличие в композиции в качестве антиструктурирующего агента дифенилдиметокси(диэтокси) силана вызывает в дальнейшем при эксплуатации композиции ее пузырение вследствие выделяющегося спирта в результате реакции конденсации алкоксигрупп этого соединения с гидроксильными группами, присутствующими на поверхности наполнителя.

Цель изобретения — повышение стабильности при хранении и увеличение электропроводности электропроводяших паст. С этой целью предлагается вводить в состав элект15 ропроводяших паст на основе низкомолекулярного полиорганосилоксанового каучука или жидких полиорганосилоксанов с концевыми триорганосилоксигруппами и наполнителей антиструктурирующиэ агенты (добав20 ки), являющиеся поверхностно-активными веществами. Этими веществами являются оксиалкиленорганосилоксановые блок-сопев лимеры общей формулы

Таблица 1

Номер соедиформула нения

Блок-сополимер Формулы А (сн ) Б(о(е1(сн ) о1

gi (сн ) О

1 (н ) (ос н ) (ос н ) ос н

3 612 4 9

3 3

Я1(сн ) — О ! (сн ) -(ос н ) (ос н ) ос н

361525 я(сн )

$1(сн ) О

I сн) -(осн) (осн)

3 612

3 3

Si (ñí ) О ( (сн) (осн) (осн) осн

3 625 4 9 (сн ) $io(61(cH ) 01

3 3

3 3 (сн ) $1о(8 (сн ) о) 1(сн ) О (2 3 (ОС Н ) ОСН

° Я1(сн ) 2 (СН ) Si О(й(СН ) О)

3 е (сн)йо(й(сн ) о) я) (СКе),0(0(Й(СНеj 0)ä (SI(e)() 0-)ЬSI(C((I) (СНг)С (ОС Н211 }ЩОВ где а = 0-40; ь = 2-10; с = 0-3;

П) = 5-60; tl = 2-4; R — алкил (с =

1-4):

Б) Ве01) (Ой(СН )Д(ОСеНр„) OR j4,, где е = 1-3; = 0-10; щ= 5 40.

И вЂ” алкил (с = 1-10). р.1 — (1-4); 0 = 2-4.

Полиоксиалкиленовые блоки (С < Н О)

11 2И в оооих случаях могут состоять из оксиалкиленовых звеньев только одного состава или из различных звеньев, например из (С2Н40) и (СЗН60), распределенных в блоке статистически или отдельными блоками. Блок-сополимеры находят применение в качестве пенорегуляторов и пеностабилизаторов при получении пенополиуретанов различных типов.

Примеры антиструктурирующих добавок приведены в табл, 1.

514873

Продолжение табл. 1

3 3 (СН3) 3 81 1(-Н3) о—

Н ) †(ОС Н ) ОСН

Блок-сополимер формулы Б (- H Si ((OS) (CHH) (СС Н ) (ОС Н ) ОС Н

361249)3

cH Si оМ (сн ) (ос н ) (ос н ) ос н

3 615 2 5 3

2. ао сил.п

Компоненты пест. вес. ч.

Полиорганосилоксан 100

Электропроводящий наполнитель 10-120

Антиструктурирующая добавка 0,3-12

Аэросил 0-5

Введение в пасту этих антиструктурирую- И щих добавок позволяет увеличить срок хранения последней до двух лет и более.

В качестве основы пасты !связующего) использован низкомолекулярный полиорганосилоксановый каучук (СКТ-Н) вязкостью 33 — 1500-13500 спз, а также полиорганосилоксановая жидкость с концевыми триметилсилоксигруппами вязкостью 2001000 сст.

В качестве наполнителя исследованы 35 графит, ацетиленовая или газовая сажа.

При применении в качестве электропроводящего наполнителя графита в пасту добавляют для уменьшения ее расслоения аэроПредлагаемые электропроводяшие пасты 5О в зависимости от типа полиорганосилоксанового связующего могут быть отверждаемые и неотверждаемые.

Связующим для первого типа паст служит низкомолекулярный полиорганосилоксановый каучук, имеющий концевые гидроксильные группы.

При применении в качестве связующего полиорганосилоксана с концевыми триоргано- 60 силоксигруппами получаются неотверждаемые составы, Отверждаемые пасты применяются для приготовления на их основе резиноподобных материалов. Для этого пасту смешивают с отвердителями, известными для каучуков холодного отверждения. Так, для получения двухкомпонентных составов, отверждающихся в толстом слое, применяют оловоорганические соли карбоновых кислот.

Для получения однокомпонентных составов, храняших я в герметичной упаковке, используют аминоалкокси иланы, кремнийорганические про водные оксимов, элементоорганические соедин ния. качестве адгезионной добавки для пс(лучения самоадгезионных композиций вводят хелатные соединения элементов 111-1У группы. Эластичные резиноподобные электропроводящие материалы, имеющие удельное поверхностное сопротивление порядка 10 - -103 ом, применяются в электротехнической и радиотехнической промышленностях. Неотверждаемые электропроводные пасты, имеющие удельное объемное сопротивление порядка 10-200 oM ° см, используются в качестве контактных вспомогательных материалов в различной радио-технической и электронной аппаратуре, В табл. 2 приведены данные о хранении электропроводных паст на основе низкомолекулярного полиорганосилоксанового каучука, полидиметилсилоксана с концевыми триметилсилоксигруппами, содержащих в качестве наполнителей графит или сажу, а в качестве антиструктурирующих добавок-предлагаемые поверхноетно-активные вещества, 514873

Таблица 2

Количественный Тип антиструктусостав, вес. ч. рирующей добавки (по табл. 1) Количество

Хранение пасты

100

28 дней

Соединение

Б-1

0,35

0,6

2,5

1-1,5 года

1-1,5

1,5-2 года

100

То же

7,5

12,0

14,0 (падает теплостойкость пасты) 20

Соединение

А-1 (падает теплостойкость пасты) Соединение

А-2

То же

1,5

Более двух лет

Соединение

А-3

2,5

То же

Соединение

А-4

2,5

Соединение

А-5

2,5

Соединение

А-6

2,5

С о единение

Б-2

100 каучук

3,5

1,5-2 года

Полидиметилсилоксан сконцевыми триметилсилоксигруппами

Графит

Компоненты пасты

Полидиметилсилоксановый каучук

Ацетиленовая сажа

Полидиметилсилоксановый каучук

Ацетиленовая сажа

Ацетиленовая сажа

Полидиметилсилоксановый

Хранение токопроводящих паст

Без антиструктурирующей добавки антиструктурирующей добавки, вес.ч. к каучуку

0,35

0,6

2,5

7,5

12,0

14,0

1-1,5 года

То же

1,5-2 года

То же

514873

Как видно из табл. 2, композиция, не содержащая антиструктурирующей добавки, хранится без изменения консистенции около месяца. После месячного хранения она не пригодна для применения. При введении в по 5 добные композиции антиструктурирующих добавок, укаэанных в табл. 1, в количестве

0,3-12% (0,6-14 вес. ч.), получаются пасты, стабильные в течение длительного времени (2 года и более) . 10

Кроме того, добавление указанных антиструктурирующих агентов позволяет повысить степень наполнения композиции без ухудшения ее пластических свойств, т. е. фактически появляется воэможность увеличить электропроводность пасты, которая находится в прямой зависимости от степени наполнения паст электропроводными порошками.

Пример 1. В лопастной смеситель загружают 500 г (100 вес. ч.) полидиметилсилоксана с концевыми гидроксильными группами (CKT-Н),при перемешивании вводят постепенно 100 г (20 вес. ч.) ацетиленовой сажи. Перемешивание продолжают один час до образования однородной массы. Паста имеет удельное поверхностное сопротивление 10 ом, пенетрацию

180-200 ед. Полученную пасту делят на

8 ч. Одну часть оставляют на хранение 45 беэ всяких добавок, а к остальным прибавляют антиструктурирующую добавку Б-1 соответственно по 0,3; 0,5; 1; 2; 4; 6; 8;

10; 12% к пасте (т. е. 0,36-14 вес. ч.) .

После перемешивания с антиструктурирующей добавкой пасты помешают в герметично закрытые банки и оставляют для наблюдения за их хранением. Через каждый месяц проверяют консистенцию паст путем перемешивания их стеклянной палочной. 55

Первая паста, в которую не была введена антиструктурирующая добавка, через месяц превратилась в густую реэиноподобную тянущуюся массу. Все остальные пасты с введенной антиструктурируюшей добавкой 60

Введение в состав паст антиструктурирующих добавок ведет не только к увеличению срока хранения и степени наполнения композиций, но и к увеличению теплостой- щ кости последних. В табл. 3 приведен состав паст, а в табл. 4 — потери веса электропроводных составов с антиструктурируюшим агентом и без него, Добавки антиструктурируюших веществ заметно снижают поте- З ри веса паст как при 150 и 200 С, что о связано с улучшением коллоидной стабильности паст. более года сохраняли исходную консистенцию.

Пример 2. В лопастном смесителе готовят пасту по примеру 1, Полученную пасту делят на 8 ч. Одну часть помещают в банку для хранения без всяких добавок, а к остальным прибавляют антиструктурируюшую добавку А-1 соответственно по

0,3; 0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 10; 12% (0,3614 вес. ч.). После перемешивания с антиструктурирующей добавкой пасты помещают в герметично закрытые банки и оставляют для наблюдения за их хранением. Через каждый месяц проверяют консистенцию паст путем перемешивания их стеклянной палочкой, Первая паста, в которую не была введена антиструктурирующая добавка, через месяц превращается в густую резиноподобную тянущуюся массу. Все остальные пасты с введенной антиструктурирующей добавкой более года сохраняли исходную консистенцию.

Пример 3. Пасту, полученную по примеру 1, делят на 5 ч. и в каждую часть вводят по 2% (2,5 вес, ч.) антиструктурирующих добавок А-2, А-3, А-4, А-5, А-6, После перемешивания этими добавками пасты помещают в герметично закрытые банки и оставляют для наблюдения за их хранением. Более двух лет все пасты сохраняют исходную консистенцию.

Пример 4, B лопастной смеситель загружают 100 г (100 вес. ч.) полидиметилсилоксанового каучука, 10 r (10 вес. ч) полидиметилсилоксана с концевыми триметилсилоксигруппами, 10 r (10 вес. ч.) графита. Перемешивание продолжают в течение часа. B полученную пасту вводят 3% (3,5 вес. ч.) антиструктурирующей добавки

Б-2. После перемешивания с ней пасту помещают в герметично закрытую банку и оставляют для наблюдения за хранением.

Паста сохраняет начальную консистенцию более двух лет.

Пример 5. В пасту, полученную по примеру 2, содержащую 6% (7,2 вес. ч.) антиструктурируюшей добавки А-1, прибавляют 10% бис-(ацетилацетат)-дибутоксититана (12 вес. ч.) и 3% (3,6 вес. ч) оловоорганического отвердителя. После перемешивания пасты с адгеэионноспособным компонентом и отвердителем ее заливают в формы для определения электрических и физико-механических характеристик, а также наносят слоем 2 мм на стальные пластинки для определения адгезионных характеристик. Через 24 часа паста превращается в реэино514873

Таблица 3

Составы, вес. ч.

Компоненты пасты

100

100

Графит

86

5,2

5,2

3,0

3,0

11 подобный материал. Через 7 суток определяются его физико-механические и адгезионные характеристики в исходном состоянии.

Затем образцы помещают на термостарение и во влагу. Результаты испытания показывают, что полученный материал мало меняет свои физико-механические и адгеэионные характеристики при воздействии влаги и температур 200-250 С. Данный материал имео ет удельное поверхностное сопротивление щ

10 ом, причем эта характеристика также мало изменяется при воздействии влаги и температур, Пример 6. В лопастной смеситель загружают 2280 г (100 вес. ч.) полидиметилсилоксана с концевыми триметилсилоксигруппами с вязкостью 500 сст и

75 г (0,33 вес. ч.) полиоксиэтиленполиоксии р зопропиленметилсилоксанового блок-сопоо лимера А-2 с вязкостью 2200 сст (20 С) о

Смесь перемешивают при 15-35 С. В смеПолидиметилсилоксан с концевыми триметилсилоксигруппами

Аэросил

Антиструктурируюшая добавка

Б-1 ситель постепенно при перемешивании добавляют 120 г (5,3 вес. ч.) высокодисперсного модифицированного аэросила. После его добавления к образовавшейся вазелиноподобной массе также при перемешивании постепенно добавляют 2700 г (118 вес.ч.) высокодисперсного графита. Общая продолжительность введения аэросила и графита

1-1,5 часа. По окончании введения графита продолжают перемешивание массы еще в течение 3 час при комнатной температуре. Полученная таким образом силиконграфитовая паста имеет пенетрацию (по пенетрометру ЛП) в пределах 240-250 ед. и удельную объемную электропроводность

60-80 ом.см.

Сравнительная оценка самосмазывающихся антифрикционных материалов (известных и предлагаемых) дана в табл. 5

514873

Й э а g, о о

Я ф

« о о о

Ж

Я

Гл о о о о

Я ф а

« (а (о с

Г ф

«» о о о

С 4 ф

«" о о и и о о ф

«» о о о

1 I о ъ «

«» д ф ъ

g, Рч а а

В Р, ф

« о

Й

«»,"Ц К g а д A М C

g Ю о

i а g) «» ъ 4

3 k.o а о щ Ц

I ж ж а, о

Й!!. Ю

«., ЕХ о ф Я

:К

« lQ о а «

o .

Ж щ

«" о ф и о

К « о

2 2 о

1 ае

«» о g С жg, ф ф»

Ц а а о л в сО 03 CO Ю Ю о л л го с"

-1 Я С9 а СО CQ

cu o

Л а а л сО а о в

Я CO CD Dl CD

1-1 1-1 со л а о

1 сч я cQ

o o o o л

cu ca cO

o o o сО сц а а сО

cu cO

o o o в о а л с о си о л + С 4 03

Ф

А и а ф

1

О О

СТ)

ОО

СТ4 Ф т-» л

ОО!

Ос! л

ОО

О С4 т-4

ОО

ОО

-o

1

CQ Ф

ОО

О

Т о

М

»Ц

O ъ

C (Ц ж

ТХ о

»Ц ъ

Р

»Ц

t 1

О С4 лл лл

oo oo!

O CQ

СО Л

ОО!

О сИ

Т-» Т-»

ОО

I аО

C4 CQ

ОО!

CQ Ц

ОО (D

К

I о о ос о

i»!

os т» л

ОО 1

О сИ

Т-»,-»

ОО

О сИ

Т-» Т-»

ОО!

O CQ

CQ С»3

ОО

»О ÑQ т-1 С 4

ОО

О

О л о

CD

О

О сч

Т" »

О !

О

Т-»

1

Я

Т-»

О O

O CQ

С9 С»3

ОО с 4

С4

CD

О

О

С4

О

О

CQ!

Т-»

CQ

Т-»

О

О

С»»

С4

О

Т Я о

М

»Ц

««l

Р с

<Ц ж

О с 4

О

О

Э

М 1 о

»:Ц о

О о

С 4

СТ) О

О

Г о

С» о

»Ц о

М

-в. о

f о

»f» о

f ж

Я (Ц а

Е» (Ц

«

»«»

««»

«» о

E о о

Ж

Х о

tQ

Т-»

Е о (3

»й (»I

+

М э о ,Э»Ц

Ш

1 я х

Р

Д ,о о

Э

«» g

С»

Э а

»Т» (-с

Э

Ж Q

Я}, Я о

Ж о о

Р

И

CD

О Р.

1-» ъ

»» о а ж к

»"

Э»Ц д И

С

Р,о о (p» д а о о

»Ц,»» р»»!

»Ц -9. ио о д Я о

»Ц д»Ц 0) »,:!

1 о

Ц а

»Ц ,й Р. о

Р, о

Ж

0, о î

С Ж асО <

Э о -

O о 1съ4 g Я

»f»

Э о

c»I

Ц д о о а а о

-8.

ТЦ

»Ц ТЦ»

Ж Э

o x

O»Ц

»о L

tx

»Ц О

o o

Ф

Р со о»ц

l

f« а ъ о

1 .е. о о

o „

CQ о

+ <Ц

Л о

f о о а о о

Р

»f»;

Щ ТЦ

ОО

О с!"

О

CD

CD л ст

С 4 С 4

o o

1 I

И

С 4 т-1 СО

o o

О

tQ Ю

Т-» Т-»

»Ц

»4 & з 3 о

Я о 1 о о

Ю -9

0%0

+ o

СТ)

o +

И

О о 1

Р ц д о ж

» а

К с!

f0

Я

»Ц о х

М м о

Ж

Э о

Я, »f» о

Ь о

»Ц о (ч .Я, "Ф

<Ц а

1» ф

fD

Щ

Д (II о

»Ц о

-"> о

9»Ц

5 14873! о

Ф !а э

{d

Ф

".с! о х

I c о9 ж со

o o

o o

СО о о

CD о о

С 3 л о

Ю

Щ с о и

С9

C к о о

Ы ц О а д !

» E о 0 а о

Л о

t о о л{ л о о!

cU о

I сч с0 оо

СO CD

o o»

o o

CD о» о! о» о

К л о о

С0 о о (! Ф ь" а э о о ф

СЧ В л {

С4 а

О о!

Й Ф о {:

М+ о (о !: !" с

+ о а

g (>д о

& + й

М о о!.

+ Ж о о а о

Й !»

Ж .!!.

& +

I Э

ЭС ж ас- д мао о о о g, о

ЕЭЖ

5 4° ., & E о и а

Ф

v 3

tO e

m 3 о еФ

Ф к ж сЦ

Ь

{» и

2

Ж о

Ц о »

Ю cd с{ а

o o о о

o o о о

CD cO CD

o» o» o»

o o o д ж СО» со

1-{ 1-» л л(о с {o сч

О {с СО о о

l2 с{) о С Г.

+ о о С»

° +e о с! CD

Ц

e+ e+ e

tg а а

Э

И

Б

Ф !

»

3g

- о л1 д

Я о ф

К Ф

E, {» о ,о эо аю

g +I

М (Ц

Ф

x a

"Э а

{» о к

- o

{»

Ф о а х

М

Д

3»

{d Х

М Ж

cd э . а а !C

C Е

E о к о

<6 Ж

Ж М

A а

Э

Ф Й ц о

{ ъ о

>о

8,о

{-ю Я йо

<о

IC С\

Ф

{d а а

Е» о С! ) E

И а !

» g) о

Щ о ! а

Р

7l о

g CD

Ж о

Э X »

5 14873

20 п) = 5-60;

n =- 2-4; где а = 0-40; в = 2-10;

c - =0-3;

0,3-12

Составитель р дакар

Редактор Н.джарагеттиТехред H Õàíååâà

Корректор

И Позняковская

Подписное

Тираж 630

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Электропроводящая пастообразная композиция, включающая полиорганосилоксан с концевыми гидроксильными или триорганосилоксигруппами, высокодисперсный электропроводящий наполнитель, например графит или сажа и кремнийорганический <»Нструктурирующий агент, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения электропроводности и стабильности паст при хранении, композиция содержит кремнийорганический агент, выбранный из группы оксиалкиленорганосилоксанового блок-сополимера общей формулы

Заказ о 309 Изд, M 0!

R = алкил (с = 1-4) и общей формулы

Б) яей((081(си )А(Осин2в)вОВ )g e, где е = 1-3;

f = 0-10;

ra= 5-40;

R - алкил (с = 1-10);

R - алкил (с = 1-4); и= при следующем соотношении компонентов (в вес. ч.):

Полиорганосилоксан 100

Электропроводящий наполнитель 10-120

Антиструктурирующий агент