Композиция для изготовления электропроводных изделий

Композиция для изготовления электропроводных изделий, включающая наполнитель и полиэтилен, отличающаяся тем, что, с целью снижения поверхностного электрическогo сопротивления и водопоглощения, утилизации промышленных отходов, она содержит в качестве наполнителя золошлаковые отходы с содержанием 10 15 мас. углерода и технический углерод и дополнительно синтетический каучук или полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, маc. ч.
Золошлаковые отходы 78-85
Технический углерод 2,0-10,0
Синтетический каучук или полиэтиленовый воск 0,2-5,0
Полиэтилен Остальное

Изобретение относится к составам строительных материалов со специальными функциональными характеристиками и предназначено для производства узлов заземляющих конструкций, изделий и деталей, устройства стен и полов для электрического обогрева и отвода электростатического электричества. Кроме того состав может быть использован в различных отраслях промышленности для получения неэлектризующихся технических деталий и емкостей.
Известен состав бетона-бетэла, содержащий дисперсный углерод, минеральное вяжущее и наполнитель.
Недостатком материала этого состава является то, что он не обеспечивает низкое значение поверхностного электросопротивления и водопоглащения.
Кроме того, бетон-бетэл не пригоден для изготовления токопроводящих элементов, устройств для отвода электростатического электричества, так как обладает высоким удельным весом.
Наиболее близким по технической сущности заявленному изобретению является электропроводный гидрофобный материал, включающий наполнитель 50-70% металлического порошка и в качестве связующего 30-50% полиэтилена.
Недостатком известного материала является то, что он обладает высоким значением поверхностного электрического сопротивления (1 10⁵ Ом) и водопоглощения (0,14%).
Цель изобретения снижение поверхностного электрического сопротивления и водопоглощения, утилизация промышленных отходов.
Поставленная цель достигается тем, что композиция, включающая наполнитель и полиэтилен, содержит в качестве наполнителя золошлаковые отходы с содержанием 10-15 мас. углерода и технический углерод и дополнительно синтетический каучук или полиэтиленовый воск при следующем соотношении компонентов, мас.ч.
Указанные золошлаковые отходы 78-85
Технический углерод 2,0-10,0
Синтетический каучук или полиэтиленовый воск 0,2-5,0
Полиэтилен Остальное
Изобретение поясняется конкретными составами, приведенными в табл.1.
Описанные составы обладают свойствами, приведенными в табл.2.
Химический состав используемых золошлаковых отходов тепловых электростанций, мас. SiO₂ 33-56; Al₂O₃V 15-28; FeO+Fe₂O₃ 5-14;TiO₂ 0,5-1,2; СаО 2,0-5,0; MgO 1-2; SO₃ 0,1-2; углерод в активной форме 10-37.
Как следует из табл. 2, у состава VI удельные электрические характеристики не могли быть определены вследствие разупрочнения материала.
Композиция на основе составов VII-IX имеют удельные электрические характеристики на уровне аналогичных характеристик известного гидрофобного материала с наиболее близким составом.
В целом, использование углеродсодержащего золошлакового топливного материала позволяет не только решить проблему получения изделий с высокой электропроводностью, но и утилизировать отходы. При этом повышение электропроводности достигается за счет мелкодисперсных частиц углерода, имеющих свободные активные связи, равномерно распределенных в золошлаковом материале. Дополнительное содержание в композиции технического углерода обусловлено недостаточным его содержанием в отходах.
Углеродные частицы золошлаковых топливных отходов и технический углерод, хорошо смачиваемые раствором полиэтилена и диспергированные в связующем, образуют вместе с ним непрерывную матричную электропроводную фазу. Остальные частицы эолошлакового наполнителя равномерно распределяются в материале, снижая расход полиэтилена. Непрерывная полимерная сетка, содержащая углеродные частицы, обеспечивает изотропию свойств материала как по объему, так и по его поверхности. Это позволяет получать высокую, особенно поверхностную, электропроводимость изделий при высокой его гидрофобности. Изменением состава и количества подаваемого пластификатора регулируют реологическое свойство расплава полиэтилена, обеспечивающие лучшую растекаемость по поверхности наполнителя и технологичность при формовании изделий. Использование полиэтилена в качестве связующего позволяет получать экологически чистый электропроводный материал.
Таким образом, экспериментально установлено, что введение компонентов композиции только в заявленных пределах и использование золошлаковых топливных отходов, содержащих углерод в активной форме,позволяет повысить электропроводность изделий при низком их водопоглощении и минимальном расходе полиэтилена. Снижение же количества полиэтилена менее 5,0 мас.ч. ведет к разупрочнению композиции из-за недостатка связующего. Увеличение количества связующего за счет снижения углеродсодержащих наполнителей приводит к снижению электропроводности. Недостаток или избыток пластификатора отражается на технологических характеристиках формуемого материала.
Достоинство данной композиции заключается также в возможности утилизировать отходы многих производств, что является решением актуальной экологической проблемы.
Используется для производства узлов заземляющих конструкций, изделий и деталей, устройства стен и полов для электрического обогрева помещений и отвода электростатического электричества. Сущность изобретения: композиция для изготовления электропроводных изделий включает, мас.%: золошлаковые топливные отходы 78,0 - 85,0; технический углерод 2,0 - 10,0; синтетический каучук или полиэтиленовый воск О,2-5 - 5,0; полиэтилен - остальное. Компоненты предлагаемой смеси перемешивают в барабанном смесителе в течение 5 - 15 мин. Затем смесь нагревают до 200^oC и после расплавления полиэтилена прессуют изделия под давлением 15 МПа. Полученные изделия обладают следующими свойствами: удельное объемное электрическое сопротивление 1-5 10² Ом м, удельное поверхностное электрическое сопротивление 1 10³ - 3 10⁴ Ом, водопоглощение 0,01 - 0,02%. 2 табл.