Состав для получения электропроводных покрытий на полимерных материалах
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
