Способ изготовления анизотропного электропроводящего материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК СУДА Р СТВЕ ННЫ Й О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ГКНТ СССР МИТЕТТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОР 3 А 3 ь У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Латвийский государственный университет им; П.Стучки(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРОП НОГО ЭЛ Е КТРОП РОВОДЯЩЕТЕ РИАЛА(57) Изобретение отнзлектропроводящих осится к изготовлению полимерных материа,Ж 1661844(1)с Н 01 В 5/16 лов, Цель изобретения уменьшение энергозатрат путем создания материала с цепочкой по всей его толщине при отсутствии приложенного электрического поля, Отверждаемую композицию 1 располагают между двумя или более парами электродов 2. Рядом расположенные электроды 2 изолируют друг от друга изоляционным материалом 4. Между парами электродов 2 и композицией 1 располагают электроизоляционные пленки 3. Пленки 3 выбирают толщиной, обеспечивающей непроникновение при приложенной разности потенциалов частиц к электродам 2, Затем создают между парами электродов 2 разность потенциалов, После отверждения композиции 1 полученный материал извлекают иэ межзлектродного пространства. 1 табл., 1 ил.Изобретение относится к изготовлению электропроводящих полимерных материалов,Цель изобретения - уменьшение энергозатрат путем создания материала с цепочкой по всей его толщине при отсутствии приложенного электрического поля.На чертеже представлена схема способ изготовления анизотропного электро- проводящего материала,Способ реализуется следующим образом.Жидкую композицию или компаунд 1, содержащий проводящие частицы, размещают между электродами 2 (верхним и нижним),Электроды от пленки жидкой композиции или компаунда отделены изоляционной ггленкой . Толщина изоляционной пленки из материала, через который при рабочих температурах не проходят проводящие частицы из композиции к электроду, подбирается минимальной с целью уменьшения этим искажени конфиураци сиоы линий напряженности электрического поля л 1 ежду электродами, но одновременно толщина изоляции должна быть достаточной, чтобы обеспечить невозникновение электрического пробоя при приложенной разности потенциалов между электродами. Повышая (понижая) напрякенность электрического поля, необходимо увеличиты (уменьшить) толщину указанной электро- изоляционной пленки, Теоретически минимальная толщина изоляционной пленки определяется из величины пробивной напрякенности данного материала,Электроды 2 изолировачы между собой и расположены согласно топографическому рисунку расположения ориентированных цепочек или агрегатов из частиц в пленке. Изоляцию между электродами 4 в целях создания условий высокой неоднородности электрического поля между рабочими концами электродов выбирают высотой Ь 1, большей расстояния М между двумя указанными электроизоляционными пленками. Свободные концы электродов электрически соединяют спаиванием или, например, с помощью металлизации. Электроды можно изготовить из кусочков цилиндрического провода, закрепляя между собой эпоксидным клеем, пластиком или другил изоляционным материалом, Цепочкообразные агрегаты из частиц располагаются между концали электродов, После отверждения композиции или компаунда снимают разность потенциалов между электродами и электроды отделяют от полученного аниэотроггного материала в виде пленки. 5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 П р и м е р 1, Получение анизотропного электропроводящего материала (эластомера).Для получения анизотропного электропроводящего эластомера используют компаунд "Виксинт К", который состоит из пасты низкомолекуля рного полидиметилсилоксанового каучука, пасты "К" и катализатора И,В жидкую пасту при комнатной температуре вводят медные цилиндрические частицы диаметром 0,055 мм и длиной 0,5-0,7 мм, объемное содержание которых 0,5 - 2,5 О. После перемешивания пасты с частицами в нее вводят вулканизующий агент-катализатор и компаунд готов к размещению в электрическом поле.На рабочие концы никних электродов кладут с целью электроизоляции и одновременного устранения прилипания пленку полизтилентерефталатную (лавсан) толщиной 8 мкм. На эту пленку сверху наносят жидкую пленку компаунда "Виксинт К" с металлическими частицами толщиной 1 мм, на нее кладут указанную пленку электроизоляции и над последней устанавливают верхние электроды, соблюдая строгую симметричность расположения верхних и нижних электродов относительно плоскости пленки компаунда. В качеств электроиэоляционной пленки можно применять указанной толщины политетрафторэтиленовую (фторопласт) пленку,Электроды подключают к источнику переменного высоковольтного напряжения О с частотой 50 Гц, создают между электродами на расстоянии й 2 напряженность электрического поля в центре зазора Е=О/Ь 2 = 3-4 кВ/мм, выдерживают электроды под напряжением до отоердевания композиции пленки и "аким образом получают эластомер с ориентированными поперек цепочкообразными агрегатами иэ проводящих частиц.Частота применяемого электрического поля(включая значение нуль) выбирается исходя из величины времени релаксации зарядов в компаунде. Для применяемого компаунда "Виксинт К" время релаксации заряда порядка несколько секунд, Максимально допустимая частота переменногоэлектрического поля ог,ределяется исходя из величины времени реализации зарядов в проводящих частицах.Повышение температуры приводит к уменьшению вязкости компаунда с одновременным ускорением процесса отвердевания, При постоянном электрическом напряжении увеличение вязкости компаунда приводит к увеличению длительностивремени ориентации, втягиванию в агрегаты, частиц, что можно обеспечить уменьшением дозы катализатора, определяющейскорость отвердевания. Меняя дозу катализатора при заданной рабочей температуре, 5например, от 1 до 8 мас.ч. на 100 мас,ч,компаунда, жизнеспособность компаундаменяют на несколько часов,Электроды создают концами металлических проводов диаметром 0,7 мм, раем:- 10щенных на расстоянии ",25 - 2,5 мм друг отдруга, и изолируют между собой эпоксидной отвердевшей смолой, В качестве изоляции между электродами также применялисьполиметилметакрилат (оргстекло) и винипласт.Электрическое сопротивление цепочкообразных агрегатов из цилиндрических частиц при внешнем механическом нажатии наконтакт 50 - 100 Г составляет 0,1 - 0,8 Ом, 20Потребляемая электрическая мощностьпри создании анизотропного эластомера1,510 Втна 1 см пленки.Предложенным способом достигаетсядостаточная однородность по концентрации частиц в образованных агрегатах вдольвсей пленки зластомера.Результаты микроскопического исследования однородности полученных цепочкообразных агрегатов, размещенных с 30шагом 1,25 мм по сетке на площади эластомера 10 см, приведены в таблице,При концентрации частиц С (по обьему)в пленке эластомера после их агрегирования во внешнем электоическом поле в последующих 10 агрегатах полученоследующее число частиц К;Некоторый разброс величины М длярассмотренных агрегатов из частиц соответствует неравномерному расположению 40частиц в жидкой пленке при смешивании,Применяя магнитное поле для агрегации частиц в эластомере по известному способу, получают уменьшение концентрациичастиц в образованных агрегатах из частиц 45в эластомере с увеличением расстоянля образованных агрегатов от центра полюсовмагнита.П р и м е р 2. Получение анизотропногоэлектропроводящего материала с использованием белого обезвоженного твердого парафина в качестве отверждающейсякомпозиции,Проводящие частицы, электроизоляционную пленку и систему электродов берут 55аналогично примеру 1.Образование цепочек иэ частиц в жидкой пленке парафина в электрическом полепроисходит при температуре 60 С (вышетемператуоы полного плавления парафина). Пссле образования цепочек из частиц, длишегося несколько секунд, установку охлаждают до 40 ОС, парафич переходит в твердогсостояние и таким обоазом получают анизотропный электропроводящий материал.При толщине пленки парафинаммприлагают раз ость потенциалов междуэлектродами 3 кВ.В случае парафина можно применятьчастоту переменного электрического поляменьше 50 Гц, так как время релаксациизарядов в парафине составляе- несколькодесятков минут..Электрическое сопротивление цепочкообразных агрегатов из цилиндрических частиц, размеры и концентрация которыхуказаны в поимеое 1, пои внешнем нажатиина площадь 0,5 х 0,5 мм у конца агрегатовс силой 50-100 г или 0,5 - 1,0 Н составляет0,2-1,6 Ом,Внешняя нагрузка прилагалась черезслой упругой резины, прижимающей к противоположным концам образованной цепочки частиц через слой парафина полоскитонкой металлической фольги, обеспечивающие контакт между сопротивлением, измеряемым устройством, и цепочкой изчастиц.П р и м е р 3. Получение анизотропногоэлектропроводящего матеоиала с использованием компаунда на основе эпоксиднойсмолы в качестве огверждающейся композиции,Проводящие частицы, электроизоляционную пленку и систему электродов беоутаналогично примеру 1,Эпоксидную смолу ЭДП с замешанными металлическими частицами в концентрациях, указанных в примере 1, нагревают дотемпературы 100 С, с целью уменьшениявязкости добавляют отвердитель, размещают тонкой пленкой 1 мм между электроизолирующими пленками и соответственномежду электродами установки. Электродыподключают к разности потенциалов 2-4 кВчастоты 50 Гц. Разность потенциалов наэлектродах снимают после отверждениякомпаунда, и электроды удаляют от полученной анизотропной электропроводящейпленки-пластины,Электрическое сопротивление цепочекпри нажатии, указанном в примере 1, составляет 0,3 - 1,2 Ом. Формула изобретения Способ изготовления анизотропного электропроводящего магериала. при котором проводят смешивание злектроизоляционной композиции с проводящими частицами, размещают указанную компози1 бб 1844 Составитель А, КалмыковГехред М,Моргентал Корректор актор Л. лло Тираж 344 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 каз 2129ВНИИПИ Го и ГКН 1 СССР нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина 10 Произво цие между электродами, образуя цепочку из проводящих частиц путем приложения разности потенциалов между электродами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат путем создания материала с цепочкой по всей его толщине при отсутствии приложенного электрического поля, используют отверждающуюся композицию, дополнительно применяют по крайней мере два электрода, располагая их аналогично указанным, рядом расположенные электроды изолируют друг от друга, между электродами и композицией располагают электроизаляционные пленки толщиной, обеспечивающей непроникновение 5 при приложенной разности потенциалов частиц к электродам, изоляцию между электродами выбирак)т высотой, большей расстояния между двумя указанными пленками, и после отверждения композиции пол ученный материал извлекают измежэлектродного пространства.