Электропроводящая полимерная композиция

11665665 Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл,С 08 . 23/02 С 08 К 3/22 с присоединением заявки М Государстаеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(53) УДК 678,742, .04 (088. 8) Опубликовано 231080,Бюллетень Мо 39 Дата опубликования описания 23. 10. 80 Ю,И. Василенок, А.С. Деянова, В.Н, Лагунова, Л, Н. Белоногий и В.И, Иванов(54) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1 О Изобретение относится к злектрбпроводящим полимерным материалам,которые применяются для изготовлениятоконесущих конструкций в различныхэлектрофкзических установках и фантомах при моделировании процессов передачи и накопления энергии в объемахоблучаемых объектов в микродозиметрии и радиобиологии.Так как большинство моделирующихприборов, используемых в микродозиметрии и радиобиологии, являютсяЭлектроизмерительными йриборами,состоящими из.токонесущих детапейк деталей, выполненных из диэлектрика, то необходимо создание как электропроводящих,так к диэлектрическихвоздухоэквивалентных полимерных материалов. 20Прн этом воздухоэквивалентныематериалы должны иметь эффективныйатомный номер по отношению поглощенияданного вида ионизирующего излучения,близкий к атомному номеру воздуха 25Эффективный атомный номер воздухапо фотоэффекту (7 ар, ) равен 7,234(4),Создание воздухоэквивалентных пластмасс особенно необходимо для иссле- ЗОдования эффектов на нейтронах итяжелых заряженных частицах .Известна электропроводящая композиция, получаемая путем смешения измельченных в порошок полиэтилену-, углерода и азотнокислого аммония 111 . Однако такая композиция обладает недостаточной гомогенностью и проводимостью, причем после повторной переработки проводимость становится совсем неудовлетворительной. Кроме того недостаточная воэдухоэквивалентность указанной композиций (с точностью до 25) ограничивает ее применение.Известна также электропроводящая композиция на основе полиолефина, напримеР полиэтилена, технического углерода (сажи) и меламина (2 . Однако 7 зфае этой композиции составляет 5,65,т .е . относительное отклонение эффективного атомного .номера известной композиции от 7 эфл с воздухаЧ, Ъ 4- ь.о" т.е. известная композиция эквивалентна воздуху с точностью до 22.406,0 ф 10-2,1" 10 Такая точность совершенно неприемлема при создании приборов, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в чувствительных объемахоблучаемых объектов в микродозиметрии и радиобиологии .С целью повышения ноздухоэкнивалентности по фотозффекту композиция,содержащая полиолефин, техническийуглерод (сажу) и меламин, дополнительно содержит закись меди при следующем соотношении компонентов, нес,:Полиолефин 52,9-53,1Технический углерод (сажа) 19,9-20,1Меламин 26,0-26,2Закиси меди 0,8 -1,0Предлагаемая композиция имеет следующий элементарный состав, вес,Ъ:Н 8,9-8,8, С 72,7-72,9, й 17,3-17,4;О 0,2-0,1, Сц 0,9-0,8 и эффективный,атомный номер по Фотоэффекту 7,25,т. е. относительное отклонение Я,предлагаемой композиции от ЕЭ(фвоздуха составляетЬХ 7 ЙЪ 4-77,2,Ь 4(аоо = 1 ооосо,эо/ь.Таким образом предлагаемая композиция эквивалентна воздуху с более высокой точностью (в 75 раз),чем известные композиции, и сочетает нысокую ноздухоэквивалентностьс хорошей электропронодностью и достаточной прочностью.Предлагаемая композиция такжеобладает следующими свойствами,Удельное объемное электрическоесопротивлениеЪ Б(р/ ), Ом см 7,0 ф 10-1,7 10Удельное поверхностное электрическое сопротивление (Яс ), ОмРазрушающее напряжение при растяжении (Ър ),кгс/см 1 105-200Относительное удлинение при разрыве (Е ),10-160В качестве полиолефина могут бытьиспользованы, например, полиэтиленнизкой или высокой плотностей, сополимер этилена с пропиленом илиальфабутиленом или смесь полиэтилена с сопблимером этилена и т.д.Предлагаемая ноздухоэквивалентная электропронодящая полимерная ком.позиция может быть получена путемсмещения компонентов при повышенныхтемпературах, например на вальцах,в смесителях тяжелого типа и в экструдерах,П р и м е р 1. 52,9 вес, полиэтилена низкрй плотности, 19,9 вес.технического углерода (печной сажи),26,2 вес. меламина и 1,0 нес.закиси меди смешивают на вальцах при температуре 140 ОС в течение 15 миндо образования гомогенного "полотна".Полученное "полотно" разрезают наполосы шириной 30-40 мм и затемэкструдируют в виде прутков при170-180 ос с последующим их дроблением на роторной дробилке . Изготовленные методом прессования образцыимеют следующие свойства: Р =6,010 Ом и Я = 7,01 103 Ом см при те 2 мпературе 20+ЗйС, Ър =. 105 кгс/сми (: = 10,Элементарный состав композиции,вес.Ъ: Н 8,8; С 72,7 М 17,4,0 0,2) Сц О)9,После понторной переработки полученной композиции на нальцах иэкструзии Я и Д практическине изменяются, ранняясь соответственно 7 р 0 10 Ом и 7,810 Ом см.67./ композиция составляет ( 0,3,т .е, композиция ноэдухоэкниналентнас точностью до 0,3 .П р и м е р 2. 53,1 нес. полиэтилена высокой плотности, 20,1 нес.технического углерода (ацетиленовойсажи), 26,0 нес,Ъ меламина и 0,8 вес.закиси меди смешивают на нальцах при160 оС н течение 15 мин до образованиягомогенного "полотна", Полученное"полотно" разрезают на полосы шириной30-40. мм и затем экструдируют н видепрутков при 180-190 С с последующимонх дроблением на роторной дробилке .Изготовленные методом прессованияобразцы имеют следующие снойства:с, = 9,0 10 Ом иЯ = 8,0 100 м см,при температуре 20 + 3 С и Ь,=:200 кгс/см.Элементарный состав композиции,нес. Ъ; Н 8,9, С 72,9, й 17,3, О 0,1;Сц 0,8,После повторной переработки полученной. композиции на зальцах и экструзии Р и Р практически не изменяются, равняясь соответственно8,5 104 Ом и 7,3 1040 м см. Акомпозчции составляет ( 0,3, т,е,композиция ноздухоэквивалентна сточностью до 0,3,П р и м е р 3, 32,9 нес. полиэтилена высокой плотности,20,0 нес. полиизобутилена, 19,9 нес.технического углерода (печной сажи),26,2 нес. меламина и 1,0 нес.закиси меди смешивают на нальцах при160 С в течение 15 мин до образования гомогенного "полотна". Полученное "полотнофф разрезают на полосышириной 30-40 мм и затем экструдируют н виде прутков при 180-190 ф(3с последующим их дроблением на ро.торной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют (:лвдующие свойства: Я= 4,0 1040 м и2,1 ф 100 м см при температум20+ЗэС, Ьр = 150 кгс/см и Е 1001.Элементарный состав композицй (,вес,: Н 8,8;С 72,7,Н 17,4;0 0,2 Сы 09После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экст"руэиии 9 практически не изменяются, равняясь соответственно4,3 10 ф Ом и 2,5 104 Ом см. ./2композиции составляет 1 0,3, т.е.композиция воздухоэквивалентна с.точностью до 0,3,П р и м е р 4, 53,0 вес. сопо-лимера этилена с пропиленом (соотношение 5:5 по весу), 20,0 вес.технического углерода (печной сажи),26,1 вес. меламина и 0,9 вес. закиси меди смешивают на вальцах приб60 ОС в течение 15 мин до образования гомогенного "полотна", Полученное "полотно" разрезают на полосышириной 30-40 мм и затем экструдируют в виде прутков при 180-190 Сс последующим их дроблением на ро-.торной дробилке . Изготовленные методом прессования образцы имеютследующие свойства: у = 2,11050 ми Я = 1,7 ф 105 Ом см при температуре20+ЬС, Ьр = 140 кгс/см и Е = 160.Элементарный состав композиции,вес.: Н 8,8, с 72,9, К 17,4, О 0,1,Сц 0,8.После повторной переработки полученной композиции на вальцах иэкструзии, и 3, практически неизменяются, равняясь соответственно2,9 105 Ом и 2,510 Ом см. А 2 /Укомпозиция составляет ( 0,3, т .е, композиция воздухоэквивалента с точностью до 0 у 3П р и м е р 5. 53,0 вес. сопо лимера этилена с о -бутиленом (соотношение 98:2 по весу), 20,0 вес. технйческого углерода (печной сажи), 26,1 вес. меламина и 0,9 вес. эакиси меди смешивают на вальцах при 16 ООС в течение 15 мин до образования гомогенного "полотна", Полученное "полотно" разрезают на полосы шириной 30-40 мм и затем экструдируют в виде прутков при 180-190 оС с последующим их дроблением на роторной ф дробилке, Изготовленные методом прессования образцы .имеют следующие свойства:.Р - - 9,7 о 104 Ом и Я 8,0 0,14" Ом см при температуре 20+ЗОС, Ър 115 кгс/см 1" и Е 40 5Элементарный состав композиции, вес.; Н 8,9; С 72,2; й 17,3, 0 0,2 Сц 0,9.После повторной переработки полученной композиции на вальцах и 5 экструзии р ипрактически не изменяются, равняясь соответственно 1,4105 Ом и 9,8110" Омсм.Ь 2/Е композиции составляет ( 0,3, т.е. композиция воздухоэквивалентна с . 4 очис до 0,3П р и м е р 6, 32,9 вес. полиэтилена высокой плотностй, 20,0 вес. сополимера этилена с винилацетатом (соотношение 80:20 по весу), 19,вес. технического углерода (печной сажи), 26,2 вес, меламина и 1,Овес. окиси кальция смешивают на вальцах при 160 ОС в течение 10 мин до образования гомогенного "полотна". Полученное "полотно" разрезают на полосы шириной 30-40 мм и затем экстру-, дируют в виде прутков при 180-1900 С с последующим их дроблением на ротор ной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства; Я 6,5110 Ом и Р 5,7 ф ф 10 Ом см, Ьр 175 кгс/см и Е 70.Элементарный состав композиции, вес.: Н 8,8; С 72,7; й 17,4, 0 0,2, Си 0,9. АХ/Л. композиции составляет0,3, т,е. композиция воздухоэквивалентна с точностью до 0,3,После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии ) и Р практически не изменяются, равняясь соответственно 7,9104 Ом и 6,310"Ом см.Предлагаемая воздухоэквивалентная электропроводящая полимерная композиция эквивалентна воздуху с высокой точностью (0,3), что повыаает надежность, качество и точность изме рений изготовляемых приборов, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в чувствительных объемах облучаемых объектов. Это имеет большое значение для создания различных средств дозиметрического и радио- метрического контроля, проведения различных Фантомных и модельных экспериментов в связи с широкимиспользованием радиоактивных веществ в народном хозяйстве, добычей руд, содержащих радиоактивное сырье, а также увеличением количества работ по изучению свойств различных рз,цио- активных источников.Использование предлагаемой воз - духоэквивалентной электропроводящей полимерной композиции для указанныхцелей даст экономический эФФект 37,5 тыс, руб. на 1 т композиции за счет исключения брака при изготовлении изделий и устраненияслучаев отказа в работе приборов.Формула изобретенияЭлектропроводящая полимерная композиция, содержащая полиолеФин, технический углерод и меламин, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения воздухоэквивалентности по ФотоэФфекту композиции, она дополнительно содержит закись меди при следующем соотношении компонентов, вес.:Полиолефин 52,9-53,1Технический углерод 19,9-20,1Заказ 7819/73 Тираж 549 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д, 4/5т а тв аж атж а таттатФта татаю шш ат филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Меламин 26, 0-26, 2Зак ись меди 0,8-1,0Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Нагад И, Воза, С. Гаа,йцсеоосв. 1956, ч. 14, У 2, р . 32 2. Авторское свидетельство СССР 9 376400, кл . С 0823/06, 1974.