Электропроводный материал

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 В 1/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4951243/07 (22) 28.06.91 (46) 01.02.93, Бюл. М 5 (71) Киевский инженерно-строительный институт (72) P.Ô.Ðóíîâà, С,Е.Максунов и Е.П.Куприенко (56) Пугачев Г.А. Технология производства изделий из электропроводных бетонов. Новосибирск, 1988, с.198, Патент США N 3166518, кл. 252.— 503, 1965. (54) ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ МАТЕРИАЛ (57) Использование: для получения по принципу контактного твердения электропроводного материала, характеризующегося

Изобретение относится к электропроводным материалам и может быть использовано для нагревательных изделий специального ,назначения, Известны электропроводные материалы, получаемые на основе портландцемента и электропроводящей добавки, представленной различными углеродистыми продуктами: сажей, графитом и др. — размолотыми продуктами высокотемпературной обработки углей. Недостатками таких материалов являются невысокие прочность и электро. проводность, а также нестабильность электропроводности в результате гидратации цемента.

Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому, результату является злектропроводный материал, содержащий, мас, 7;: 50-75 портландцемента, 0-40 заполнителя, 5 — 30 опилок

„„. Ж„„1793479 А1 повышенной электрической проводимостью и ее стабильностью во времени, пони- . женной средней плотностью. Сущность изобретения: электропроводный материал включает, мас,7;: шлифовально-доводочный шлам 10 — 70, заполнитель 1-30, гидратированное силикатное вещество нестабильной кристаллической структуры — остальное.

Электропроводный материал состава, мас. $: шлифовально-доводочный шлам 32, заполнитель 15, гидратированное силикатное вещество вида 0,8 СаО ЗЮ2 пН20 53 имеет электрическое сопротивление 5 10

Ом см, стабильное во времени, среднюю плотность 1,83 кг/см . Изобретение может быть использовано для нагревательных изделий специального назначения. 1 табл, - железа, 1 — 3 ацетиленового угля. Недостатками такого материала являются низкие электрическая проводимость и ее стабильность, высокая средняя плотность.

Целью изобретения является повышение электрической проводимости и обеспечение ее стабильности, снижение средней плотности материала.

Цель достигается тем, что электропроводный материал, включающий силикатное вяжущее, заполнитель и злектропроводный компонент, в качестве силикатного вяжущего содержит гидратированное силикатное вещество нестабильной кристаллической структуры, а в качестве злектропроводного компонента — шлифовально-доводочный шлам при следующем соотношении компонентов, мас. $:

Шлифовально-доводочный шлам 10 — 70

1793479

Заполнитель 1-3

Гидратированное силикатное вещество нестабильной кристаллической структуры Остальное

В известном материале в процессе гидратации портландцемента на поверхности электропроводных частиц, входящих в состав электропроводного материала, образуется гелевидная пленка толщиной 10-20 мкм, уменьшающая количество металлических контактов, обеспечивающих протекание процессов электропереноса, тем самым уменьшая электрическую проводимость и ее стабильность, В предлагаемом материале достижение цели связано с принципом контактного твердения. Процессы структурообразования в заявляемом материале не связаны с гидратацией компонентов, а определяются физическим контактным взаимодействием . между гидратированным силикатным веществом и частицами металла с сохранением их химического своеобразия при совместном уплотнении сухой смеси компонентов, В результате этого количество металлических контактов, образующихся при упаковке металлических частиц, остается неизменным, что повышает по сравнению с прототипом электрическую проводимость композита. При длительном хранении материала отсутствие гидратационных процессов исключает изменение электрических свойств композиций, Снижение средней плотности материала достигается тем, что используемые гидравлические силикатные вещества характеризуются более низкими значениями плотности (Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев B.Ã. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. — M.: Высшая школа, 1981. с.335) по сравнению с безводными аналогами, Использование веществ с пониженными значениями истинной плотности обеспечивает снижение средней плотности материалов на их основе.

Электропроводный материал, содержащий менее 10 мас. $ шлифовально-доводочного шлама, характеризуется низкой электрической проводимостью в пределах

10-10 Ом см и практически является диэлектриком, а содержащий более 70 мас.7 шлифовально-доводочного шлама, имеет низкую структурную прочность. При этом формовочная смесь теряет свою пластичность, в результате чего, прессование .затруднено ввиду повышенной склонности к перепрессовке и трещинообразованию.

В качестве силикатной составляющей электропроводного материала используют силикатные соединейия, получаемые на основе следующих веществ; безводных ве5 ществ нестабильной кристаллической структуры, представленных щелочными, щелочно-щелочноземельными и щелочноэемельными минеральными системами, к ним принадлежат известные вяжущие гидратационного твердения, а также побочные продукты производств типа гранулированных доменных и электротермофосфорных шлаков, нефелиновых шламов, топливных зол от сжигания сланцев и другие вещества, 15 обладающие в дисперсном состоянии контактно-конденсационными свойствами и, кроме того, способные самостоятельно гидратироваться водой с образованием системы водных образований нестабильной

20 структуры; безводных минеральных образований естественного происхождения, представленных гранитом, нефелином, мариуполитом, перлитом, липаритом, базальтом, кремнеземом, спокой, трепелом и т,п„а

25 также отходами производств; топливными шлаками и эолами, горелыми породами и т.п., способными вступать во взаимодействие с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов с образованием гидросиликатов этих

30 металлов, обладающих контактно-конденсационными свойствами после частичного или полного обезвоживания.

В качестве электропроводной составляющей используют шлифовально-доводоч35 ный шлам (ШДШ}, который представляет собой отход шлифовки металлических иэделий. содержащий в составе твердой части порошок металла с размером частиц не более 300 мкм в количестве 60-70 мас, ф, и

40 частицы абразива (в основном представ.ленного оксидами алюминия и кремния) в количестве 30 — 40 мас. Д. Жидкуа часть составляют компоненты смазочно-охлаждающей жидкости. Влажность шлама после

45 фильтрации 40 — 46$.

В качестве заполнителя используют любой из традиционно применяемых в бетоноведении заполнителей, Фрикционный состав заполнителя определяется в каждом

50 отдельном случае, исходя из размеров изготавливаемого иэделия. Диэлектрический наполнитель аккумулирует выделяемую в материале тепловую энергию.

Технологический процесс получения

55 электропроводного металлосиликатного материала состоит из следующих операций; смешения компонентов и формования методом прессования. Формование осуществляют методом холодного двустороннего прессования в металлических пресс-формах

1793479 лее 5 мм, соответствующий ГОСТУ 6139-78, с содержанием окиси кремния (Я{Ор) не менее 98% содержанием илистых, глинистых и пылевидных примесей не более 1%.

5 Образцы-цилиндры электропроводного материала получены двусторонним холодным прессованием сухой смеси компонентов при давлении 100 МПа, размером 32 х 32 мм.

10 Электрическое сопротивление материала измерено на модифицированном мосту переменного тока Р 577.

Составы сырьевых смесей и результаты испытаний приведены в таблице, 15 Представленные результаты свидетельствуют о том, что полученный злектропроводный материал характеризуется высокой электрической проводимостью в пределах

10 — 10 Ом см, стабильностью ее значе-1

20 ний во времени и пониженной средней плотностью материала в пределах 1,23—

2,54 кг/см по сравнению с прототипом.! компонента — шлифовально-доводочный шлам при следующем соотношении компонентов, мас.%:

30 Шлифовально-доводочный шлам 10 — 70

Заполнитель 1 — 30

Гидратированное силикатное веще35 ство нестабильной кристаллической структуры

Остальное

Состав, мас. %

Электрическое сопротивление, Ом.см

{Ф пп Вид силикатного компонента

Средняя плотность, кг! см

Заполнитель

90 сут после прессования

32

Гидратированный нефелиновый шлам со шлифованной внутренней поверхностью при давлении не менее 20 МПа, Частички металла под давлением образуют каркас проводимости, а гидратированное силикатное вещество, распределяясь при прессовании, заполняет пространство между ними, создавая конгломерат кластерного строения.

С целью демонстрации преимуществ изобретения был изготовлен металлосиликатный электропроводный материал, содержащий в качестве металлической составляющей ШДШ, а в качестве силикатного вещества нестабильной кристаллической структуры дисперсные гидросиликаты кальция (ГСК) состава 0,8 СаО Я!О пН О, природный анальцим состава NazO 4SiOz х х2НрО, нефелиновый шлам Ачинского глиноземного комбината при термовлажностной обработке при 90 — 95 С.

В качестве заполнителя использован кварцевый песок с размером частиц не боФормула изобретения

Электропроводный материал, содержащий силикатное вяжущее, заполнитель и электропроводный компонент, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения электрической проводимости, обеспечения ее стабильности и снижения средней плотности, он в качестве силикатного вяжущего содержит гидратированное силикатное вещество нестабильной кристаллической структуры, а в качестве электропроводного

1,62

1,65

1,70

1,78

1,83

1,90

2,11

2.19

2,23

1,73

1,76

1,82

30 10

3,7 10

42 10

4,3 10

5,0 10з

58 10

9,7 10

1,09 . 10

28 10

4.3 10

50 10

5,6 10

2,9 . 10

3,7 10

4,0 10

4.2 . 10

4,9 10

5,9 . 10

9,7 10

1,09 . 10

2,7 10

4,2 10

5,1 10

5,6 10

3

4

5

1, 2

5

1793479

Гидратированный нефелиновый шлем

Анальцим

32

-1,96

2,01

2,04

2,08

21,6

Зап е ел ные значен ия

ГСК

Гидрати рованный нефелиновый шлем

Анальцим

1,70

2,58

2,79

4,8 10

Значения по и ототип

2,02

20

Цемент железные ) опилки-5 уголь — 1 железные опилки-30 голь-1

3,7 10

62 .10

50 10

3,1

Составитель P.Ðóíîâà

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор С.,Юско Редактор

Заказ 507 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

15 . 30

0,5

0;5

0.5

0,5

0,5

0,5

1,88

1,91

1,96

2,23

2.27

2,54

1,85

1.88

1,23

1,93

- 1,33

1,48

2,23 2,41

1,52

1,67

2,38

2,69

1,55

5,0 10

5,8 . 10

63 10

9,9 10

1,03 10

1,2 10

5,8 10

6,3 10

7,2.10

6,5 10

7,3 10

8,1 10

1,02 10

1,19 . 10

1,3 10

6,0 10

8,9 10

1,2 10

48 10

8,0 10

9,7 10

2,8 10

6,7 10

9,9 107

1,2 10

3,3 10

7,0 10

49 10

58 10

6,2 10

9,8 10

1,03 10

1,2 10

5,7.. 10

62.10

7,0 10

6,4 10

7,3 10

8,0 10

1,01 10

1,2 10

1,3 10

5.9 10

8,8 10

1,1 10

4,7.. 10

80 .10

9,6 10

2.8 10

6,6 10

9,8 10

1,2 10

32 10

6 8 1050 10

5 8 10з

6,2 10

9,8. 10

1,03 10

1,2 10

5 8 . 10

63 10

7,1 10

6,4 10

7,3 10

8,1 10

1,01 10

1 2 ° 10

1,3 10

5,9 10

89 10

1,2 10

4,8 10

7,9 10

9,7 10

2,8 . 10

67 I0

9,9 10

1,2 10

3,3. 10

6,9 10