Закономірності формування і застосування термостійких струмопровідних силоксанграфітових матеріалів
Вантажиться...
Дата
2009
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.06 – Технологія полімерних і композиційних матеріалів. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2009.
Дисертація присвячена розробці нових струмопровідних силоксанграфітових матеріалів з регульованими електричними властивостями і підвищеною термостійкістю. Експериментально встановлено оптимальні технологічні схеми і режими виготовлення композиційних матеріалів типу лакофарбових покриттів та прес-порошків системи поліорганосилоксан – графіт, ПОС – ТРГ. Узагальнено результати комплексних експериментальних досліджень отриманих матеріалів в частині оцінки їх електро-, теплофізичних і експлуатаційних властивостей. За результатами досліджень розроблено склади лакофарбового покриття з максимальним тепловиділенням з одиниці поверхні і прес-порошків для одержання композитів з необхідним рівнем фізико-механічних властивостей. Розроблено конструкцію нагрівального пристрою з оптимальним рівнем параметрів.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 – технология полимерных и композиционных материалов. Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2009. Диссертация посвящена разработке технологических основ изготовления новых токопроводящих композиционных материалов с регулированными электрическими свойствами и повышенной термостойкостью. Предложено с учетом особенностей структуры и реакционной способности природных графитов (наличие в их составе независимых реакционно-активных функциональных групп (ОН, С=О) и связей (С-Н, С=С, Si-O-Si) потенциально способных к взаимодействию с полиорганосилоксанами) совмещать их с полиорганосилоксанами механохимическим методом с диференциированым энергетическим воздействием (с использованием шаровой и бисерной мельницы) при получении лакокрасочных покрытий. Обнаружено, что в процессе взаимодействия увеличивается удельная поверхность (на 12,5…50%), смачивание при натекании по бензолу (на 8…40 %), физическая и химическая адсорбция полиорганосилоксана (до 27,1…41,0 мас.%). Степень завершенности данных процессов влияет на реологические свойства систем ПОС – графит. Введение структурирующих и специальных добавок (1мас. % аэросила или ТРГ) интенсифицируют процесс структурирования (площадь петли гистерезиса возрастает на 12…90%). Определены закономерности формирования электрофизических и эксплуатационных свойств композиционных систем ПОС – графит в зависимости от содержания компонентов, температуры эксплуатации, технологических условий получения. Перколяционный эффект (концентрация природного графита ~ 32 мас.%) сопровождается изменением показателей электрофизических свойств (электросопротивление системы уменьшается на 3-5 десятичных порядка до 0,9…1,2Ом·м). Регулирование этого параметра возможно с помощью дополнительной термообработки (τ=1 ч., Т=523 К, R=0,09…0,9 Ом·м), или введением специальных добавок – этилсиликата-40 (5мас.%) и дополнительной термообработкой (τ=3 ч., Т=523 К, R=0,03 Ом·м). Адгезия покрытий составляет 1 бал, сорбционная способность не превышает 0,7мас.%, гидрофобность Θ=95…98 градусов. Исследованы теплофизические свойства этих систем (температурный коэффициент сопротивления зависит от марки графита, может бать отрицательным (ГЛС-1) и положительным (ГАК-2) и в пределах перколяционного перехода составляет соответственно -0,02…-0,14 град-1 и 0,15…1,3 град-1). Удельная мощность составляет 0,27…0,37 Вт/см2 при температуре поверхности 365 К при ее увеличении до 508 К увеличивается до 1,35…1,66 Вт/см2. Разработан технологический режим изготовления композиционных материалов типа пресс-порошков на основе системы ПОС – ТРГ (вязкость полимерного раствора для пропитки ТРГ – 18-20 с, частота вращения ротора при пропитке – 30...50 об/м., время стабилизации композиции – 48…72 ч., термообработка композиции – 1…2 ч. при Т=373 К, прессование при Р=2 МПа, время 1…3 м., количество подпрессовок – 2-3, термообработка изделия τ=1 ч., Т = 493…523 К). Определены их технические параметры (степень наполнения – 4…68мас.%, геометрическая плотность – 1,088…3,971 г/см3, открытая и закрытая пористость имеет нелинейный характер и изменяется в пределах соответственно– 3,22…37,08 и 3,45…21,32 %). Показано, что перколяционный порог для системы ПОС–ТРГ составляет ~ 5мас.%, что значительно ниже, чем предусмотрено теорией перколяции (~16мас.%). Удельное электросопротивление при концентрации ТРГ 8 мас.% соответственно составляет 2,3·10-3 Ом·м (для системы на основе ПМФС) та 1,2·10-3Ом·м (для – ПФС). Температурный коэффициент сопротивления положительный в температурном интервале 77...700 К, коэффициент теплопроводности ~ 2 Вт/м·К в температурном интервале 350…650 К). Разработаны составы кремнийорганических токопроводящих композиций защищены Патентами Украины №42254 А “Склад захисного струмопровідного покриття”, № 42497 А “Кремнійорганічна композиція для захисних покриттів” и успешно прошли исследовательско-промышленную проверку на государственном предприятии “Колоран” (г. Киев). За результатами промышленных исследований получены положительные результаты, которые подтверждены соответствующими актами выпуска и исследований исследовательско-промышленной партии композиционных лакокрасочных материалов.
Dissertation for candidate of technical science degree majoring in 05.17.06 – technology of polymers and composite materials. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kуіv, 2009. The thesis is dedicated to the development of the new conductive siloxane-graphite materials with regulated electrical properties and enhanced thermal stability. Optimal technological schemes and regimes of composite materials of paint type and press-powders in the system polyorganosiloxane – graphite, POS-TEG procession were experimentally established. The results of the complex experimental researches of obtained materials are summarized in features of their electrical, thermo-physical and operational properties. Accordingly to the results of the research it was developed the composition of paint material with maximal heat- emanation from the surface unit and press-powder used for obtaining of the composites with necessary level of physico – chemical properties. The construction of the heating devise with optimal functional parameters was also developed.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 – технология полимерных и композиционных материалов. Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2009. Диссертация посвящена разработке технологических основ изготовления новых токопроводящих композиционных материалов с регулированными электрическими свойствами и повышенной термостойкостью. Предложено с учетом особенностей структуры и реакционной способности природных графитов (наличие в их составе независимых реакционно-активных функциональных групп (ОН, С=О) и связей (С-Н, С=С, Si-O-Si) потенциально способных к взаимодействию с полиорганосилоксанами) совмещать их с полиорганосилоксанами механохимическим методом с диференциированым энергетическим воздействием (с использованием шаровой и бисерной мельницы) при получении лакокрасочных покрытий. Обнаружено, что в процессе взаимодействия увеличивается удельная поверхность (на 12,5…50%), смачивание при натекании по бензолу (на 8…40 %), физическая и химическая адсорбция полиорганосилоксана (до 27,1…41,0 мас.%). Степень завершенности данных процессов влияет на реологические свойства систем ПОС – графит. Введение структурирующих и специальных добавок (1мас. % аэросила или ТРГ) интенсифицируют процесс структурирования (площадь петли гистерезиса возрастает на 12…90%). Определены закономерности формирования электрофизических и эксплуатационных свойств композиционных систем ПОС – графит в зависимости от содержания компонентов, температуры эксплуатации, технологических условий получения. Перколяционный эффект (концентрация природного графита ~ 32 мас.%) сопровождается изменением показателей электрофизических свойств (электросопротивление системы уменьшается на 3-5 десятичных порядка до 0,9…1,2Ом·м). Регулирование этого параметра возможно с помощью дополнительной термообработки (τ=1 ч., Т=523 К, R=0,09…0,9 Ом·м), или введением специальных добавок – этилсиликата-40 (5мас.%) и дополнительной термообработкой (τ=3 ч., Т=523 К, R=0,03 Ом·м). Адгезия покрытий составляет 1 бал, сорбционная способность не превышает 0,7мас.%, гидрофобность Θ=95…98 градусов. Исследованы теплофизические свойства этих систем (температурный коэффициент сопротивления зависит от марки графита, может бать отрицательным (ГЛС-1) и положительным (ГАК-2) и в пределах перколяционного перехода составляет соответственно -0,02…-0,14 град-1 и 0,15…1,3 град-1). Удельная мощность составляет 0,27…0,37 Вт/см2 при температуре поверхности 365 К при ее увеличении до 508 К увеличивается до 1,35…1,66 Вт/см2. Разработан технологический режим изготовления композиционных материалов типа пресс-порошков на основе системы ПОС – ТРГ (вязкость полимерного раствора для пропитки ТРГ – 18-20 с, частота вращения ротора при пропитке – 30...50 об/м., время стабилизации композиции – 48…72 ч., термообработка композиции – 1…2 ч. при Т=373 К, прессование при Р=2 МПа, время 1…3 м., количество подпрессовок – 2-3, термообработка изделия τ=1 ч., Т = 493…523 К). Определены их технические параметры (степень наполнения – 4…68мас.%, геометрическая плотность – 1,088…3,971 г/см3, открытая и закрытая пористость имеет нелинейный характер и изменяется в пределах соответственно– 3,22…37,08 и 3,45…21,32 %). Показано, что перколяционный порог для системы ПОС–ТРГ составляет ~ 5мас.%, что значительно ниже, чем предусмотрено теорией перколяции (~16мас.%). Удельное электросопротивление при концентрации ТРГ 8 мас.% соответственно составляет 2,3·10-3 Ом·м (для системы на основе ПМФС) та 1,2·10-3Ом·м (для – ПФС). Температурный коэффициент сопротивления положительный в температурном интервале 77...700 К, коэффициент теплопроводности ~ 2 Вт/м·К в температурном интервале 350…650 К). Разработаны составы кремнийорганических токопроводящих композиций защищены Патентами Украины №42254 А “Склад захисного струмопровідного покриття”, № 42497 А “Кремнійорганічна композиція для захисних покриттів” и успешно прошли исследовательско-промышленную проверку на государственном предприятии “Колоран” (г. Киев). За результатами промышленных исследований получены положительные результаты, которые подтверждены соответствующими актами выпуска и исследований исследовательско-промышленной партии композиционных лакокрасочных материалов.
Dissertation for candidate of technical science degree majoring in 05.17.06 – technology of polymers and composite materials. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kуіv, 2009. The thesis is dedicated to the development of the new conductive siloxane-graphite materials with regulated electrical properties and enhanced thermal stability. Optimal technological schemes and regimes of composite materials of paint type and press-powders in the system polyorganosiloxane – graphite, POS-TEG procession were experimentally established. The results of the complex experimental researches of obtained materials are summarized in features of their electrical, thermo-physical and operational properties. Accordingly to the results of the research it was developed the composition of paint material with maximal heat- emanation from the surface unit and press-powder used for obtaining of the composites with necessary level of physico – chemical properties. The construction of the heating devise with optimal functional parameters was also developed.