SU1728888A1

SU1728888A1 - Композиционный электропроводный материал

Info

Publication number: SU1728888A1
Application number: SU904801138A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Зиновьев; Леонид Иванович Сарин
Original assignee: Сибирский научно-исследовательский институт энергетики
Priority date: 1990-03-11
Filing date: 1990-03-11
Publication date: 1992-04-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в строительстве дл экранировани электромагнитного излучени , в производстве резисторов и за- землителей. Цель изобретени - повышение эксплуатационной надежности изделий на основе композиционного электропроводного материала путем увеличени электропроводности при сохранении высокой механической прочности, повышение температуры нагрева и расширение технологических возможностей при изготовлении. Композиционный электропроводный материал , состо щий из пиритных огарков, графита и ортофосфорной кислоты, имеет электропроводность до 2320 См/м и механическую прочность до 74 МПа. 1 табл.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к технике производства неорганических композиционных электропроводных материалов, используемых в виде штучных изделий или заливочных компаундов, примен емых, в частности, дл изготовлени на их основе строительных изделий , растворов и бетонов, экранирующих электромагнитное излучение, а также мощных объемных резисторов, заземлителей сложной конфигурации и низковольтных нагревательных элементов.

Известен резистивный материал, содержащий неорганическое св зующее (портландцемент ), углеродный компонент (технический углерод), диэлектрический наполнитель (кварцевый песок) и воду.

Недостатком материала вл етс невозможность достижени высоких значений

электропроводности, если диэлектрический наполнитель вводитс путем уменьшени содержани электропроводного компонента . Если вводитс диэлектрический наполнитель путем уменьшени содержани св зующего, то падает механическа прочность .

Наиболее близка к изобретению вл етс сырьева смесь дл изготовлени электропроводного бетона, включающа неорганическое св зующее (портландцемент ), углеродный компонент (смесь кокса и технического углерода) и воду.

Этот материал имеет следующие недостатки: невозможность достижени электропроводности выше 10 См/м при сохранении высокой механической прочности , низка предельна температура нагрева , невозможность изготовлени материала

VI

ю

00 00 00 00

со стабильными свойствами по пластичной технологии.

Цель изобретени - повышение эксплуатационной надежности изделий путем уве- личени электропроводности при сохранении высокой механической прочности , повышение температуры нагрева и расширение технологических возможностей при изготовлении.

Поставленна цель достигаетс тем, что материал содержит в качестве неорганического св зующего железофосфатное св зующее в виде- смеси оксида железа и ортофосфорной кислоты, а в качестве углеродного компонента - графит с размерами частиц менее 40 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид железа10.9-71,7

Графит с размерами

частиц менее 40 мкм2,7 - 49,5

Ортофосфорна кислота, 15,8 - 50,7

Положительный эффект обуславливаетс совокупностью как высоких индивидуальных свойств отдельных компонентов смеси и характерными особенност ми смеси именно этих компонентов.

Использование св зующего с химическим механизмом твердени позвол ет повысить допустимую температуру нагрева. Образующиес прочные структуры сохран ют ето качество при нагревании до предельно-высоких температур, до 800°С.

Графит по сравнению с другими углеродными материалами имеет более высокое значение электро- и теплопроводности, температуры начала окислени , он инертен к ортофосфорной кислоте. Скорость окислени графита в присутствии фосфорсодержащих веществ уменьшаетс .

Реологические и физико-химические свойства смеси позвол ют получать материал с высокой электропроводностью даже при относительно низкой концентрации проводника как по технологии полусухого прессовани , так и пластичным формированием . Значительна механическа прочность композита обуславливаетс высокой энергией св зи частиц св зующего, присущей веществам с химическим механизмом твердени , стабильной в широком диапазоне температур, отсутствием воды в качестве жидкости затворени (по сравнению с цементом с гидратационным механизмом твердени ), а также малыми размерами частиц графита, что ослабл ет негативное действие его слоистой микроструктуры.

Составы и свойства композиционного электропроводного материала, изготовленного прессованием и трамбованием, а также свойства материала по прототипу приведены в таблице.

Каждый состав получали перемешиванием сухих компонентов, а затем перемешиванием с ортофосфорной кислотой с последующим уплотнением и термообработкой .

Сравнение свойств предлагаемого и известного материалов показало, что электропроводность предлагаемого при равных или близких значени х объемной концентрации проводника значительно выше, чем у известного . А в тех составах, где значени элект- ропроводности близки, механическа прочность предлагаемого существенно

больше. Совокупность свойств компонентов и свойств смеси именно этих компонентов обеспечило предлагаемому материалу более высокую предельную температуру кратковременного нагрева, чем у известного материала.

Изобретение позвол ет изготавливать штучные строительные издели , растворы и бетоны, экранирующие электромагнитное излучение, мощные обьемные резисторы

Claims

различного назначени , заземлители сложной конфигурации из пластичной смеси, низковольтные нагревательные элементы. Формула изобретени Композиционный электропроводный

материал, содержащий неорганическое св зующее и углеродный наполнитель, отличающийс тем, что, с целью повышени эксплуатационной надежности изделий на его основе путем увеличени электропроводности при сохранении высокой механической , прочности, повышени температуры нагрева и расширени технологических возможностей при изготовлении, он содержит в качестве св зующего железофосфатное

св зующее в виде смеси пиритных огарков и ортофосфорной кислоты, а в качестве углеродного наполнител -.графит с размерами частиц менее 40 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пиритные огарки35,9 - 82,2

Графит с размерами частиц менее 40 мкм 3,2 - 38,0 Ортофосфорна кислота 9,4-51,3

2,3

2,7

3,2

6,2

11,6

20,0

28,3

37,5

40,0

5,2

Ь.Ь

9,2

13,5

16,4

20,1

27,5

36,0

49,6

72,0 71,7 71,3 69,1 65,1 58,4 52,8 46,1 44,2

44,4 43,6 40,8 35,8 33,3 29,9 23,0 18,9 10,9

25,7 25,6 25,5 24,7 23,3 20,8

18,9 16,8 15,8

50 49 50 50 50

50,0 49,5 45.1 39,Ь

0,035

0,04

0,05

0,09

0,19

0,27

0,3

0,39

0,42

0,05 0,07 0,09 0,12 0,14 0,17 0,22 0,28 0,36

Прессование

ю1 ,0 10 134 590 800 1550 2130 2300

Трамбование 1 12

33

04

88

122

180

240

55 51 48 30 21 17 14

24

23

21

18

10

13

10

7

3

750

0,07 0,11

0,17 0,21 0,24 0,27 0,30 0,40 0,10

0,14

0,20

0,24

0,34

0,40

0,44

0,51

1

5

17

36

41

57

73

100

1-10

8-Ю 5-101 ,31

12

35

50

-4.

Г3

10

32

25

23

20

16

13

4

О

25

20

17

14

8

4

О

О

400

J

N5 00

ОЭ 00 00

о