Способ получения токопроводящего вяжущего

Способ получения токопроводящего вяжущего

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii> 992477

ОЛ ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,Сетез Советсинк

Соцнапнстнчесннк

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 29 ° 05. 81 (21) 3293773/29-33 с присоелннением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 30. 01 83 Бюллетень М4

Дата опубликования описания 30. 01.83 (51)М. Кл.

С 04 В 29/02

Гасударстеееай каттвтат

СССР ао ааааа взааратавкв и аткрытий (53} УЙК 666 946..6(088.8) 8. В. Самускевич, Н. Х. Белоус, И. П. Люблинер, - и И. Н. Ермоленко 1

11":;

Институт общей и неорганической химии т

АН Белорусской CCP (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО ВЯЖУЩЕГО

Изобретение относится к получению, вяжущих материалов, в частности вяжущих фосфатного твердения, и может быть использовано для изготовления цементов с электропроводящими свойствами.. 5

Известны способы получения вяжущих материалов с электропроводящими свойствами. Согласно им для придания проводящих свойств вводят добавки (1 .

Наиболее близок к предлагаемому способ получения токопроводящего вяжущего, включающий смешение порошка окиси меди и углеродного волокна при весовых соотношениях (10: 1) -(1: 1), затворение ортофосфорной кислотой и отверждение композиции при комнатной температуре в течение трех суток f2 ).

Недостатком способа является высокий отрицательный температурный коэф- . фициент сопротивления вяжущего, связанный с полупроводниковым характером проводимости углеродных волокон, 2 что создает трудности при длительном электропрогреве материала.

Цель изобретения - снижение удельного объемного электросопротивления и температурного коэффициента сопротивления вяжущего.

Эта цель достигается тем, что в способе получения токопроводящего вяжущего, включающем смешение окисла меди с углеродным волокном и затворение смеси ортофосфорной кислотой с последующим отверждением смеси на воздухе, отвержденную на воздухе смесь дополнительно подвергают термообработке при 400-600оС в вакууме или инертной среде в течение 1-3 ч.

Термическая обработка композиции в вакууме или инертной среде гри 400600 С приводит к восстановлению избыточной окиси меди, присутствующей в системе, до металлической меди, которая равномерно распределяется по поверхности углеродного волокна. Содержание меди в системе, определенное с

3 Р9247 помощью количественного рентгенофазового анализа, составляет 3-5 мас. 3.

Выбранный интервал температур и времени обработки является оптимальным, так как при температурах ниже 400 С о не происходит восстановления окиси меди до свободного металла, а при температурах выше 600 С значительно

0 снижается прочность целевого продукта.

Медь, образовавшаяся на поверхнос- щ ти углеродных волокон, улучшает кон- такт между частицами токопроводящих цепочек наполнителя и вносит свой вклад в его электронную проводимость, понижая удельное объемное сопротивле- g ние на порядок. Кроме того, присутствие меди, характеризующейся положительным температурным коэффициентом сопротивления, приводит к снижению температурного коэффициента сопротив- о ления композиции в два-три раза.

Пример 1. В качестве исходных компонентов берут порошок окиси меди марки чда, пропущенной через сито N 0080, и углеродное волокно, полученное карбонизацией вискозного во. локна в среде инертного raза до конечной температуры 720 С. Волокно диспергируют до размеров, соответствующих отношению длины волокна к диа- Зв метру 9:1. Смесь окиси меди и углеродного волокна в весовом соотношении 1:1 затворяют 754-ной ортофосфорной кислотой. Отношение СцО:Р Оз=3,9:

:1.. Полученное тесто перемешивают и отверждают при комнатной температуре и относительной влажности 703 в течение трех суток.

Характеристики отвержденного вяжу щего: прочность при сжатии 10 ИПа; удельное объемное электросопротивле ние 1,2- 1,3 10 Ом.м, температурный коэффициент сопротивления 2,5-3,0 > н10 " град-1, Образец отвержденного вяжущего по- 4> мещают в ячейку, из которой удаляют воздух. Остаточное давление 1,33 Па.

Осуществляют медленный подъем температуры до 400 С с пбследующей выдержо кой образца при этой температуре в течение трех часов.

Полученный материал имеет следующие характеристики: прочность при сжатии 10 МПа; удельное объемное электросопротивление 40 Ом м; температурИ ный коэффициент сопротивления 2,4 < х10 град

Пример 2. Состав, условия твердения и характеристики отвержден"

7 4 ного вяжущего, как в примере 1. Обра" эец помещают в ячейку с остаточным давлением 1,33 Па. Осуществляют медленный нагрев до 500 С с последующей выдержкой образца при этой температуре в течение двух часов.

Полученный материал имеет следующие характеристики: прочность при сжатии 9 МПа; удельное объемное электросопротивление 30 Ом м; температурный коэффициент сопротивления 1,9 1 0 4 rpap 1 °

Пример 3. Состав, условия твердения и характеристики отвержденного на воздухе вяжущего, как в примере 1. Образец помещают в ячейку, из которой удаляют воздух. Остаточное давление 1,33 Па. Осуществляют медленный нагрев.до 600ОС с последующей выдержкой образца при этой температуре в течение одного часа.

Полученный материал имеет следующие характеристики: прочность при сжатии 4 МПа, удельное объемное электросопротивление 5 Ом м; температурный коэффициент сопротивления 1,3 ° 10 4 град "

Пример 4. Состав, условия твердения и характеристики отвержденного на воздухе вяжущего, как в примере 1.Образец помещают в ячейку,. через которую пропускают инертный газ (азот, гелий). Осуществляют медленный нагрев до 600 С и. выдерживают при этой температуре в течение одного часа. Полученный материал имеет характеристики, как в примере 3.

Пример 5, Состав, условия твердения .и характеристики отвержденного на воздухе вяжущего, как в примере 1. Образец помещают в ячейку, которую заполняют инертным газом.

Осуществляют медленный нагрев до

500ОС и выдерживают при этой темпеоатуре в течение 2 ч. Полученный материал имеет характеристики, как в примере 2.Пример 6. Состав, условия твердения и характеристики отвержденного на воздухе вяжущего, как в примере 1. Ячейку заполняют образцами вяжущего таким образом, чтобы оставшийся свободный объем не превышал

103. Осуществляют медленный нагрев до 400 С и выдерживают при этой температуре 3 ч. Полученные образцы имеют характеристики, как в примере 1.

В таблице приведены характеристики образцов токопроводящих вяжущих, полученных по предлагаемому и известному способам.

992477

Условия обработки

При мер

Температура, С

Время, ч

Среда

Удельное .объемное электро сопротивление

Ом!м

Прочность, ИПа

Температурный коэффициент сопротивления, град-"

1 400

2 500.

3 600

4 600

2,4 10

1 9 ° 10

1 3 10

1 3104

Вакуум

30

«!!»

Инертный газ

1,9 104

2,4 .10

5 500.

6 400

«!!»

40

«!!»

Прото1,2- 1,3"10 2,5-3,0.10-4

10 тип формула. изобретения

Как видно из данных таблицы, в ре-; зультате обработки фосфатного вяжущего, содержащего углеродное волокно, при 400«600оС в течение 1-3 ч в вакууме или инертной среде получено токопроводящее вяжущее с улучшенными характеристиками: низким удельным электросопротивлением и температурным коэффициентом сопротивления. Это дает возможность создавать электронагрева"

40 емые изделия с большим сроком эксплуатации и стабильностью электропроводящих свойств.

Данные рентгенофазового анализа показывают, что при термической обработке в вакууме или инертной среде фосфатного вяжущего происходит изменение состава материала: образуется пирофосфат меди как основной продукт твердения, что придает отвердевшему продукту также водостойкость. Таким

S0 образом, кроме улучшения основных электрофизических характеристик, позволяющих повысить мощность, способ дает возможность улучшить водостойкость отвердевшего вяжущего, что поз-: воляет использовать его для изготовления электропроводящих изделий, ра" ботающих во влажных средах.

Характеристики токопроводящего вяжущего

Экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению с- прототипом заключается в том, что для получения материала с одинаковыми характеристиками требуется практически вдвое меньшее количество дефи" цитного наполнителя, который опреде« ляет стоимость материала.

Экономия за счет сырья по предла" гаемому способу порядка 6 руб./1 кг вяжущего.

Способ получения токопроводящего вяжущего, включающий смешение окисла меди с углеродным волокном и затворение смеси ортофосфорной кислотои с последующим отверждением смеси на воздухе, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного объ« емного электросопротивления и температурного коэффициента сопротивления, отвержденную на воздухе смесь дополнительно подвергают термообработке при 400-660 С в вакууме или инертной среде в течение 1-3 ч.

992477 8

Сборник под ред. А.Т. Логвиненко. Новосибирск, 1978.

2. "Неорганические материалы", 1978 т. 14, N 1, с. 141-144 (прототип).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. физико-химические исследования новых электротехнических материалов.

М Ю»

Заказ 360/26 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб,, д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Моторина

Редактор Т. Портная Техред H.Ãàéäó Корректор О. Билак