Композиционный электропроводный материал

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в строительстве для экранирования электромагнитного излучения, в производстве резисторов и заземлителей. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности изделий на основе композиционного электропроводного материала путем увеличения электропроводности при сохранении высокой механической прочности, повышение температуры нагрева и расширение технологических возможностей при изготовлении. Композиционный электропроводный материал , состоящий из пиритных огарков, графита и ортофосфорной кислоты, имеет электропроводность до 2320 См/м и механическую прочность до 74 МПа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 В 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801138/07 .(22) 11.03.90 .(46) 23,04.92. Бюл. М 15 (71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (72) С. И. Зиновьев и Л. И. Сарин (53) 621.315(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 495900, кл. С 04 В 15/00, С 04 В 31/30. . 1972. (54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в строительИзобретение относится к электротехнике, а именно к технике производства неорганических композиционных электропроводных материалов, используемых в виде штучных изделий или заливочных компаундов, применяемых, в частности,.для изготовления на их основе строительных йзделий, pacraopos и бетонов, экранирующих электромагнитное излучение, а также мощных объемных резисторов, заземлителей сложной конфигурации и низковольтных нагревательных элементов, Известен резистивный материал, содержащий неорганическое связующее (портландцемент), углеродный компонент (технический углерод), диэлектрический наполнитель (кварцевый песок) и воду.

Недостатком материала является невозможность достижения высоких значений

ЯЛ,, 1728888 А1 стве для экранирования электромагнитного излучения, в производстве резисторов и заземлителей. Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности изделий на основе композиционного электропроводного материала путем увеличения электропроводности при сохранении высокой механической прочности, повышение температуры нагрева и расширение технологических возможностей при изготовлении.

Композиционный электропроводный материал, состоящий из пиритных огарков, графита и ортофосфорной кислоты, имеет электропроводность до 2320 См/м и механическую прочность до 74 МПа. 1 табл, электропроводности, если диэлектрический наполнитель вводится путем уменьшения содержания электропроводного компонента. Если вводится. диэлектрический наполнитель путем уменьшения содержания связующего, то падает механическая прочность, Наиболее близкая к изобретению является сырьевая смесь для изготовления электропроводного бетойа, включающая неорганическое связующее (портландцемент), углеродный компонент(смесь кокса и технического углерода) и воду.

Этот материал имеет следующие недостатки: невозможность достижения электропроводности выше 10 Смlм и ри сохранении высокой механической прочности, низкая предельная температура нагрева, невозможность изготовления материала

1728888

25

Использование связующего с химическим механизмом твердения позволяет повысить допустимую температуру нагрева.

Образующиеся прочные структуры сохраняют ето качество при нагревании до предель- 30 но-высоких температур, до 800 С, Графит по сравнению с другими углеродными материалами имеет более высокое значение электро- и теплопроводности, 35

50 со стабильными свойствами по пластичной технологии.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности изделий путем увеличения электропроводности при сохранении высокой механической прочности, повышение температуры нагрева и расширение технологических возможностей при изготовлении.

Поставленная цель достигается тем, что материал содержит в качестве неорганического связующего железофосфатное связующее 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."-,ь:

Оксид железа 10,9 — 71,7

Графит с размерами частиц менее 40 мкм 2,7 — 49,5

Ортофосфорная кислота 15,8 — 50,7

Положительный эффект обуславливает.ся совокупностью как высоких индивидуальных свойств отдельных компонентов смеси и характерными особенностями смеси именно этих компонентов. температуры начала окисления, он инертен к ортофосфорной кислоте. Скорость окисления графита в присутствии фосфорсодержащих веществ уменьшается, Реологические и физико-химические свойства смеси позволяют получать материал с высокой электропроводностью даже при относительно низкой концентрации проводника как по технологии полусухого прессования, так и пластичным формированием. Значительная механическая прочность композита обуславливается высокой энергией связи частиц связующего, присущей веществам с химическим механизмом твердения, стабильной в широком диапазоне температур, отсутствием воды в качестве жидкости затворения (fio сравнению с цементом с гидратационным механизмом твердения). а также малыми размерами ча5

15 стиц графита, что ослабляет 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 значениях объемной концентрации проводника значительно выше, чем у известного. А в тех составах, где значения электропроводности близки, механическая 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 позволяет изготавливать штучные строительные изделия, растворы и бетоны, экранирующие электромагнитное излучение, мощные объемные резисторы различного назначения, заземлители сложной конфигурации из пластичной смеси, низковольтные нагревательные элементы.

Ф о рмул а изобретен ия

Композиционный электропроводный материал, содержащий неорганическое связующее и углеродный на пол нитель, о т л и ча ю шийся тем, что. с целью повышения эксплуатационной надежности изделий на

его основе путем увеличения электропроводности при сохранении высокой механической, прочности, повышения температуры нагрева и расширения технологических возможностей при изготовлении, он содержит в качестве связующего железофосфатное связующее в виде смеси пиритных огарков и ортофосфорной кислоты, а в качестве углеродного наполнителя —.графит с размерами частиц менее 40 мкм при следующем соотношении компонентов, мас,g:

Пиритные огарки . 35,9 — 82,2

Графит с размерами частиц менее 40 мкм 3,2 — 38,0

Ортофосфорная кислота 9,4 — 51,3

1728888!

1

1

I

1

1

I

I

I

I

Ч 1 е 1«

Х t а(Э 1 (- (Е 1

1

>Z 1

З .I

X (!

» 1

0 1

Э 1

> (> ! е е

Х Ф

Э о а ((о

I- 1

0 em о мс

X Ю K

Х

ozz

a az

C L-Iф 1 е

Ы

I 1 !

Pa

OXL ъс э m LI

I- Z Z0

m э а аао е

Y ф L Ф

1 1 Е

oza

Э

Э 1- I ч е

Эка аеэ

c z c

4>

Д мБ

С С I(Х 1 х ач

Ф I» О

СЕ(Ф

Ф

0 Е

ХО

Z 1 о е

Еха ,3 ф Х

О Д Э

I !

Ц а

Э

=г4 о

0 ф о е

L> I1 I

I I

1 1

I (1 (!

1 .1

1 I

I 1

) I

1 I

I I .1 1

1 1

1 I

I I

I I

1 I

1 1

1 1

I 1

I 1

I I

I I (1

1 I

1 1

1 (1

1 Е 1

1 Z 1 а 1

I Э 1

1 I 1

1 ф 1

1 I

I Э I

1 e

1 I 1

1 Е 1

I Ц 1

I 1

1

I

I

I (1

1

4>Еа(Х

c;e>oz э(-I- Ye

tz m э е аe е ае э аа

СХСЫФ

I(: 1 ео( а ч

4> I-O4!

C« Y Ф Iэ эоао

>, e с 4 o ч (1 ч (c z э

m I- х °

Х Z CKZ

z e 1z o Iэухфо» ооеае

D Y ас Y

1 (1

ЗФ 1 I 1

° 1 0

e t - е 1

О I О X Е 1

1 I I aI» I

I> II (I о 1

C I 1 б(Чф

1 Z Э I

I 0

Х 1 О ЕЭ

X ! — — —, 1

М 1 I

IЭ 1 Z 1

Ч(е 1

8 1 а

1 I

Ю

ОЛт (ч--mwoo

I (4 D

1 с! о

СЧ >4Ъ С> оэ ъ(ъ — — — м (n

1

1

I

1.

1

1

I >с

D с> л Олмо

М-4 an (««

4(О .С с О -1 >—

N сЧ М.Ф Ф ЫЪ

О О D О О ОО

In >D O Л 4. 4 М С> «О

an an& м (ч ° ю м (ч ч N

ODD ZC>

ooОan(> \o x(О м Оъ О (n >- м е о

Ъ(Ъ .ЭЪ (Ч N О(Э

Z It ( (0 О

Ф о

V

ID а

:4 (> Ъ >

М >

Е а

Ian л 0 ъ:ч -Ф л (ч a.ao 1

О О О:ч сч t >

> оооооьооо

1

О ((Ъ

О ЛМ О

О ОЪ (4 Ъ

ОООО РЪ ((Ъ (4Ъ ((Ъ ЫЪ 4 с ъ 1 СЭ >-:Ч

О\ (neo N ъО «4

Л ъО О Ч\ ((Ъ Ф -Ф

„O Л (ч с л

С СОЯ(0 МО ЪО

М О ((Ъ М О Ъ.м

1 -Ф 1 М с>Ъ (Ч сч .(Ъ > 4Ъ

N О (Ч

° М О ОЛ (Ъ О О\ >» (Ч СЧ

О (Ч М>- an>O

N >4ъ m D О м съ м(ч (ч (ч г о сч л с юлооо

D N СЧСЧ МХ

> В >

DOOOOOOOD (:

0Ъ

М W In m Оъ л д ОЪ (Ч

ОООО СЧММ4

ООООООООО (««ЪО an Л Cn>ZI CC(la >(Э

Ф и O

anananN моюъО In (ЧNNNNN> ° ъО ъо М ЫЪ О

Мл(Ч N t> ° с е а

a a ° ОС) ЛО (Ч сЧ м 4» N (Ч мх (Ч М-Ф ((Ъ >О Л JO (а

1

МО 1 !

1, 1

1

I

I

1 . (ЧО Э 1

С3 4 са ф

Ю -N(° О I

Ф (4Ъ (УЪ I.(М

1!

С(Ъ ОЪ 1 а

>О О I

° >

1

ОъО 1

В ъО ((Ъ I

М (I

1

1 л со