CC BY
8
6. Rahman, M. M. Hydrothermal synthesis of nanostructured C03O4 materials under pulsed magnetic field and with an aging technique, and their electrochemical performance as anode for lithium-ion battery [Text] / M. M. Rahman, J.-Z. Wang, X.-L. Deng, Y. Li, H.-K. Liu // Electrochimica Acta. — 2009. — Vol. 55, № 2. — P. 504-510. doi:10.1016/j.electacta.2009.08.068
7. Лепешев, А. А. Плазмохимический синтез нанодисперсных порошков и полимерных нанокомпозитов [Текст] / А. А. Лепешев, А. В. Ушаков, И. В. Карпов. — Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. — 328 с.
8. Samukawa, S. The 2012 Plasma Roadmap [Text] / S. Samukawa, M. Hori, S. Rauf, K. Tachibana, P. Bruggeman, G. Kroesen et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2012. — Vol. 45, № 25. — P. 253001. doi:10.1088/0022-3727/45/25/253001
9. Лурье, Ю. Ю. Справочник по аналитической химии [Текст] / Ю. Ю. Лурье. — 6-ое изд. перераб. и доп. — М.: Химия, 1989. — 448 с.
10. Рузинов, Л. А. Равновесные превращения металлургических реакций [Текст] / Л. А. Рузинов, Б. С. Гуляницкий. — М.: Металлургия, 1975. — 416 с.
11. Кисленко, Л. В. Формирование частиц оксида меди в водном растворе поливинилпирролидона [Текст] / В. Н. Кисленко, Л. П. Олийнык // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 4. — С. 67-70.
12. Теслюк, Д. А. Теоретический анализ сульфитного синтеза прекурсора для получения высокодисперсных порошков оксида кобальта(П), никеля(П) и меди(П) [Текст]: сборник трудов / Д. А. Теслюк, М. В. Васёха // Х международное Курнаковское совещание по физико-химическому анализу. — Самара: Самарский ГТУ, 2013. — С. 74-79.
13. Baes, C. F. The hydrolysis of cations [Text] / C. F. Baes, R. E. Mesmer. — New York: Wiley, 1976. — 489 p.
14. Сергеева, О. В. Получение микро- и наноразмерных соединений меди путем плазмохимической обработки растворов [Текст] / О. В. Сергеева // Технологический аудит и резервы производства. — 2014. — № 5/3(19). — С. 19-22. doi:10.15587/2312-8372.2014.27943
15. Сергеева, О. В. Теоретический анализ получения высокодисперсных порошков оксидов меди при плазмохимической обработке растворов CuSO4 [Текст] / О. В. Сергеева, А. А. Пивоваров // Вестник НТУ «ХПИ». Серия: Новые решения в современных технологиях. — 2015. — № 62(1171). — С. 155-159.
0ТРИМАННЯ оксидних З'ЕДНАНЬ МЕТАЛШ В РЕЗУЛЬТАТ 06Р06КИ В0ДНИХ СЕРЕД0ВИЩ КОНТАКТНОЮ НЕРШН0ВАЖН0Ю ПЛАЗМОЮ
У данш робой розглянуто отримання високодисперсних порошгав кисневмюних сполук кобальту i мвд у водних середо-вищах. Отримаш осади, розмiрнi характеристики яких лежать в дiапазонi 8-110 нм. Осади сполук кобальту представлеш у виглядi в-Со(ОН)2, СоО, Со3О4, а з'еднання мвд у виглядi Си2О, СиО, Си, що тдтверджують даш рентгеноструктурного анал1зу.
Ключевi слова: контактна нерiвноважна плазма, розчин, нанорозмiрнi частинки, кисеньвмютш з'еднання кобальту, мщь
Сергеева Ольга Вячеславовна, кандидат технических наук, доцент, кафедра технологии неорганических веществ и экологии, ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет», Днепропетровск, Украина, е-таИ: [email protected].
Пивоваров Александр Андреевич, доктор технических наук, профессор, кафедра технологии неорганических веществ и экологии, ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет», Днепропетровск, Украина.
Сергеева Ольга Вячеславовна, кандидат техтчних наук, доцент, кафедра технологи неоргатчних речовин та екологп, ДВНЗ «Украгнський державний хжжо-технологлчний утверси-тет», Днтропетровськ, Украгна.
Швоваров Олександр Андртович, доктор техтчних наук, професор, кафедра технологи неоргашчних речовин та екологп, ДВНЗ «Украгнський державний хжжо-технологлчний утверси-тет», Днтропетровськ, Украгна.
Sergeyeva Olga, Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipropetrovsk, Ukraine, e-mail: [email protected]. Pivovarov Alexander, Ukrainian State University of Chemical Technology, Dnipropetrovsk, Ukraine
УДК Б21.3Б5:ББ7.Б 001: 10.15587/2312-8372.2016.65507
Д0СЛ1ДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОФ1ЗИЧНИХ ТА ЕКСПЛУАТАЩйНИХ ВЛАСТИВОСТЕй КОМПОЗИЩй НА ОСНОВ1 ПОЛ1ОРГАНОСИЛОКСАН — ГРАФ1Т
Розглянуто результаты долджень струмопровiдностi в систем^1 полюрганосилаксан — на-повнювач в широкому концентрацйному iнтервалi останнього та вплыв етылсылiкату-40 на гг змту. Вывчено поведтку струмопров^дног композыцг за умовы змты температуры та вологостi.
Дослгджено поведiнку цих систем як нагрiвальных елементiв, що выдыяють тепло. Запропо-новано одну з можлывых конструкцй нагрiвача з розробленог композыцг i вывчеш його експлуа-тацшш властывостi.
Ключов1 слова: композыцшш матерiалы, графт, полюрганосылоксан, електропровiднiсть, пытомый електрычный отр, композит, полiметылфенiлсылоксан.
1. Вступ роким температурным штервалом служби та комплексом
важливих експлуатацшних властивостей. Отримують 1х
Остантм часом особливий штерес в техшщ виклика- переважно шляхом синтезу пол1мер1в з натвпровщни-ють електропроввдш композицшш матер1али (КМ) з ши- ковими властивостями або поеднання електропровщних
Мельник Л. I., Мелконян А. А., Деренговський А. В.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 2/4(28], 2016, © Мельник Л. I., Мелконян А. А.,
Деренговський А. В.
63-J
наповнювачiв з рiзними синтетичними зв'язуючими, що бiльш доступно i просто.
В якостi таких наповнювачiв широко використовують метали (срiбло, золото, мiдь, алюмiнiй, олово, шкель). Однак останнi швидко окиснюються, седиментують i мають високу вартiсть. Використання для ще! мети вуглецю (у виглядi сажi або графiту) дозволяе уникнути вказаних недолiкiв за рахунок високо! дисперсностi та незначного питомого електроопору (до 5 ■ 10-2 Ом ■ м) вуглецевих наповнювачiв, окрiм того вони е хiмiчно iнертними i досить термостiйкими [1-3].
Тому в данш роботi запропоновано функщональ-не поеднання матерiалiв з високою термостiйкiстю, зокрема кремнiйорганiчних зв'язуючих (300...400 °С), та графiту (> 1000 °С), що дае можливкть створення нових струмопровiдних матерiалiв здатних тривалий час працювати в умовах тдвищених температур.
2. Анал1з л1тературних джерел та постановка проблеми
Сучасний розвиток науки i технiки ставить ряд за-вдань, вирiшення яких потребуе створення перспек-тивних композицшних матерiалiв, зокрема матерiалiв з регульованими електричними властивостями i високою термостшюстю. Питання про мiсце наповнювача i сту-пiнь його впливу на властивост полiмерних компози-цiй дуже складне i до кiнця не вивчене. В лiтературi е вщомосп про суттевий вплив природи наповнювача на фiзико-хiмiчнi характеристики, адгезiю та електро-провiднi властивостi [4] полiмерних матерiалiв.
Електропровщними вважаються покриття, у яких пи-томий опiр не перевищуе 103 Ом ■ м [5]. Вони признача-ються для забезпечення проходження електричного струму або вщводу з поверхш виникаючо! статично! електрики.
Електрична провщшсть наповнених покриттiв визна-чаеться складом i електричними параметрами окремих компоненпв. У залежностi вщ типу наповнювача ступiнь наповнення може складати вщ 20 до 50 % по об'ему [5].
Стабшьшсть i рiвень електрофiзичних властивостей в системi вуглецевовмiсний матерiал — полюрганоси-локсан в значнiй мiрi визначаеться характером взаемодп мiж iнгредiентами. Однак шформащя по вказаним параметрам дуже обмежена i стосуеться переважно оцшки залежностi струмопровiдностi вiд концентрацп наповнювача та структури композицп.
Серед вуглецевовмiсних матерiалiв сажа найбшьш часто використовуеться в технологи переробки полiме-рiв в якостi компонента, що збшьшуе мiцнiсть i надае композицп струмопровщних властивостей [6].
При зростанш концентрацii сажi значно змшюються механiчнi властивостi i об'емна провщшсть при до-сягненнi певного критичного об'ему фракцп в композицп. Як показують дослiдження [1], характеристики сажi (розмiр частинок, пористiсть, параметри поверхш та iн.), дисперснiсть i умови переробки е ключовими.
Коли композицiя використовуеться як постiйно дшче антистатичне покриття, суттево важливими е таю вла-стивостi як шорстюсть i поверхнева провiднiсть. В тих випадках, коли сажа використовуеться для покращення поверхнево! провiдностi, наявнiсть частинок на поверхш грае виршальну роль. Загальноприйнятий пiдхiд в тех-нологii фарб i покриттiв полягае в одержаннi вiдомостей про властивостi матерiалу в мас1 Тому, здавалось би, вмкт
об'емно! кiлькостi сажi вище порогу перколяцп, достатнiй для одержання необхщно! поверхнево! провiдностi, але, зважаючи на те, що властивост матерiалу в маа i на поверхнi рiзнi, тому необхiднi системнi дослiдження, направлен на вивчення природи поверхневого шару i факторiв, що впливають на цей процес [7].
Виходячи з проведеного литературного огляду слiд вщмиити, що iнформацiя про можливi процеси взаемодп в системi полюрганосилоксан — вуглецевовмiсний компонент недостатня, властивост цих систем мало дослiдженнi, тому обрана тема е актуальною.
3. 06'ект, мета I задач1 дослщження
Проведенi дослiдження ставили за мету визначення електрофiзичних та фiзико-механiчних властивостей полiмерних матерiалiв системи полiорганосилоксан — графи. В якост об'екту дослгдження обраш електро-провiднi композицiйнi матерiали на основi системи полiорганосилоксан — графи марки ГЛС-1.
Для досягнення поставлено! мети необхщно вирь шити наступнi задачi:
— провести комплексш дослiдження електричних, фiзико-механiчних та експлуатацшних властивостей цих систем;
— визначити оптимальш концентрацiйнi межi на-повнювача для одержання максимально! струмопро-вщностц
— оцiнити рiвень електрофiзичних та експлуатацшних властивостей силоксанграфиових композицшних матерiалiв та дослiдити можливостi !х регулювання за рахунок змiни температури обробки та введення спещальних додатюв;
— розробити конструкцiю нагрiвального приладу та дослщити його властивостi.
4. Матер1али та методи досл1дження
Для виршення поставлених задач використовували основш положення композицiйного матерiалознавства та процеав формування композитiв. Експериментальнi дослiдження по одержанню силоксанграфиових полi-мерних матерiалiв та встановленню !х експлуатацiйних властивостей виконаш в лабораторних умовах з вико-ристанням сучасних методiв фiзико-хiмiчних дослiджень.
Дослiдження зразкiв електропровiдних композицшних матерiалiв проводили за стандартними методами випробування [8]: визначення електричних властивостей, адгезшно! мiцностi, визначення температурного коефщен-та опору, вологопоглинання, змочування зразюв тощо.
Як полiмернi зв'язуючi використовували полiорга-носилаксани, зокрема полiфенiлсилоксан (ПФС) i полi-метилфенiлсилоксан (ПМФС). Як наповнювач вико-ристовувався графи марки ГЛС-1.
Композицiйний матерiал одержали методом диспергу-вання системи графи — кремншоргашчш лаки протягом 140 годин у лабораторному кульовому млиш, до ступеня перетиру 30 мкм на приладi «Клин» (ГОСТ 6589-74). Композищю наносили методом наливу. Застосовували наступний режим термообробки покриття: витримували 24 год. за юмнатно! температури для видалення роз-чинника, попм 1 год. за температури 180 °С.
Дослщження проводили як на вшьних плiвках, так i на покриттях з тдкладкою рiзноi природи.
I 64
технологический аудит и резервы производства — № 2/4(28], 2016
J
5. Результати дослщження
електроф1зичних та експлуатацжних властивостей композицм полмрганосилоксан — граф1т
В ходi проведення комплексного аналiзу по досль дженню фiзико-механiчних та експлуатацшних властивостей було встановлено, що об'емний опiр (двоелектрод-ний метод за допомогою моста змiнного струму Р — 5083, частота — 1000 Гц) невипалених i випалених (300 год. за температури 200 °С) зразюв скачкоподiбно зменшився на 103-105 одиниць у вузькому iнтервалi концентрацiй струмопровiдного наповнювача [9].
Система полiмер — графiт подiбна до моделi трьох-мiрноl сiтки з електропровщними вузлами з частинок граф^у та блокованими вузлами з частинок полiмеру. Поблизу порогу протiкання, тобто при концентращях графiту, при яких спостертаеться рiзке зменшення елек-троопору окремi кластери графiту з'еднуються мiж собою i утворюеться неперервний кластер з частинок граф^у, що i призводить до скачкоподiбного зменшення елек-троопору на декiлька десяткових порядюв [5, 10]. При подальшому зростанш концентрацп графiту зменшуеться число «тупикових шляхiв» в неперервному кластер1 з граф^у, що призводить до подальшого незначного зменшення електроопору (рис. 1, крива 1). Випалювання зразкiв струмопроввдно! композицп викликае зменшення електроопору лише на 5-10 % (рис. 1, крива 2).
Рис. 1. Залежшсть питомого об'вмного електроопору композицп на ocHOBi ПМФС вiд BMicTy наповнювача: 1 — за нормальних умов; 2 — тсля тривало'1 термообробки
В системах, що дослщжувались, пороговi значення концентрацп графiту складають приблизно 31,5 мас. % i перколяцiйний перехiд в цих системах досить рiзкий.
Що стосуеться термiчного коефщенту опору (ТКО), то монокристал граф^у в напрямку шарiв мае додатнш ТКО, характерний для металевих провщниюв, i питомий опiр порядку 1 • 10-7 Ом • м. В напрямку перпендикулярному шарам, ТКО е вщ'емним, як у натвпровщни-кiв, а значення питомого опору приблизно в 250 разiв бiльше [11]. Як вiдомо, властивост природного i синтетичного граф^у можуть значною мiрою коливатись в залежност вiд вмiсту домiшок. Як видно з рис. 2, ТКО полюрганосилаксашв вщ'емний, але з ростом концентрацп графiту вiн зростае.
31
39 48 56,5 60
Сгр, мас.% 70 76,5
§ Е-
0
-0,02 -0,04 -0,06 -0,08 -0,1 -0,12 -0,14 -0,16
1
2 У
Рис. 2. Залежшсть температурного коефщвнту опору кремшйоргашчних композицш вiд концентрацп наповнювача: 1 — на основi ПМФС; 2 — на основi ПФС
Електрофiзичнi характеристики наповненого гра-фiтом полiметилфенiлсилоксану i полiфенiлсилоксану в залежност вiд вмiсту наповнювача наведено у табл. 1.
Як видно з табл. 1 для забезпечення рiвномiрного на^вання зразюв, що мютять графiт i полюрганоси-лаксан, вмют наповнювача не повинен бути менше шж 30 мас. % [12]. При цьому питома потужшсть зразюв знаходиться в межах 620-26460 Вт/м2, за напруги змш-ного струму — 2,2-72 В.
З метою визначення впливу етилсилшату-40 (ЕТС-40) на електричш характеристики одержаних композицiй, його вводили до складу готово! системи в юлькост 5 мас. %. Електричш характеристики ощнювали на скляних зразках тсля термообробки. Наприклад, 3 год. за температури 80 °С, 115 °С, 180 °С, 250 °С (рис. 3).
Таблиця 1
Електрoфiзичнi характеристики кoмпoзицiй на ocнoвi пoлioрганocилoкcанiв наповнених графiтoм
Показник Вмicт графiтy, мас. %
ПМФС ПФС ПМФС ПФС ПМФС ПФС
31 30 55 60 76 70
Питомий електроопiр, Ом • м 1,1 9 • 10-1 9 • 10-2 2 • 10-1 8 • 10-2 1 • 10-1
Сила струму в ланцюгу, А 1/3 0,4/1 1/8 0,4/0,8 2/5 0,3/2
Напруга в зажимах електродiв, В 8,6/23,4 27/72 3,58/15,6 23/38 2,2/5,03 8,8/35
Потужшсть, Вт 8,62/66,9 11/72 3,58/124,16 9/30 4,4/25,15 2,6/70
Питома потужшсть, Вт/см2 0,193/1,499 0,27/1,83 0,076/2,646 0,247/0,82 0,162/0,997 0,062/1,67
Температура поверхш, °С 56/350 140/240 30/370 112/240 47/180 20/215
На^вання Рiвнoмiрне Рiвнoмiрне Вщносно рiвнoмiрне Вщносно рiвнoмiрне Вщносно рiвнoмiрне Вщносно рiвнoмiрне
Примггка: чисельник/знаменник — штервал випробовувань
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 2/4(28), 2016
R-10"3, Ом-м 165,00
145,00
125,00
105,00
85,00
65,00
45,00
25,00 30,00
1
гз
4 5
40,00
50,00
60,00
70,00
Сгр, мас.%
Рис. 3. Залежшсть об'Емного опору вщ концентрацп наповнювача для систем: ПМФС + графiт + 5 % ЕТС-40 за рiзноí температури термообробки: 1 — ПМФС + графи1 без термообробки; 2 — температура термообробки 80 °С; 3 — температура термообробки 115 °С; 4 — температура термообробки 180 °С; 5 — температура термообробки 250 °С
щено1 вологост (98 ± 2 %) як за юмнатно! температури, так i за температури 60 °С, плiвки сорбують не бiльше 2 % вологи.
Рис. 4. Залежшсть температури поверхш HarpiBa4a вiд тривалост його на^вання
Встановлено, що введення етилсилiкату-40 зменшуе питомий електроопiр. При цьому падшня електроопору протiкае прямопропорцiйно пiдвищенню температури термообробки i збiльшенню концентрацп наповнювача. Це можна пояснити частковим окисненням поверхш i видаленням розчинника пщ час полiмеризацil.
В результатi проведених дослщжень було розроблено конструкцiю на^вача, зi струмопровiдним лакофарбо-вим покриттям на поверхш. Проведено випробування цього на^вача в лабораторних умовах.
Вщомо, що кшьюсть видшено'1 теплоти пропорцшна спожитiй потужностi [13]. Але при цьому слщ врахо-вувати той факт, що потужшсть при постшнш напруз1 залежить вiд опору. Якщо прийняти, що оптимальна напруга становить 220 В, а потужшсть 2 кВт, то отр повинен знаходитись в межах 20-22 Ом. Слщ також враховувати, що за рахунок плошд поверхш та поло-ження мкця приеднання електродiв можна варшвати опором навiть при сталiй концентрацп наповнювача. З урахуванням рекомендацiй та одержаних результапв по оцiнцi теплопровщност була розроблена конструкцiя нагрiвача з наступними техшчними характеристиками: сила струму — 0,8 А, потужност — 176 Вт, площд поверхш покриття — 880 см2, питома потужшсть складае — 0,2 Вт/см2, концентрацп граф^у в складi композицп — 50 мас. %, а залежшсть температури нагрiву вiд часу наведено на рис. 4.
Ефективне використання електропровщних матерiа-лiв системи ПОС — графiт у виглядi покриттiв зу-мовлюе необхщшсть оцiнки рiвня 1х експлуатацiйних властивостей на рiзних пiдкладках. Серед показниюв, що найбiльш об'ективно характеризують рiвень остан-нiх, в першу чергу слщ видшити адгезiйну мiцнiсть та стшюсть до дп вологи в рiзному видi. Цей комплексний показник дозволяе кшьккно оцiнити ступiнь сумкност лакофарбового матерiалу з пiдкладками рiзноl хiмiчно'i природи.
Електричнi властивостi дослiдних композицшних матерiалiв практично не змiнювалися в умовах пщви-
Гiдрофобнiсть оцiнювалась краевим кутом змочуван-ня 0 водою. Дослщжуваш струмопровiднi композицп характеризуються високою гiдрофобнiстю, ix кут змо-чування перевищуе 96°. Максимальне значення гщро-фобностi досягаеться за концентрацп наповнювача 60 %, що зумовлено оптимальною орiентацiею мшрочастинок наповнювача (рис. 5).
Електропровщш покриття мають задовiльну адгезш до пiдкладок рiзного типу, зокрема до таких як сталев^ скляш, склопластиковi, керамiчнi.
0, °
■
* 1
/ • /• \ 2 \ /
10 30 50 70 90
Сгр, мас.%
Рис. 5. Залежшсть кута змочування кремшйоргашчних композицiй вщ концентрацп наповнювача: 1 — на оcновi ПМФС; 2 — на оcновi ПФС
В табл. 2 наведеш результати цих дослщжень, адгезiя оцiнювалась в балах за чотирибальною шкалою [8].
Використання полюрганосилоксану дозволяе отрима-ти покриття з достатньою адгезiйною мщшстю практично на всix видах дослщжуваних пiдкладок. Максимальна адгезiя (1 бал) досягаеться при концентрацп граф^у вщ 31,5 мас. % (керамiчна пiдкладка) до 76 мас. % (скло-
( 66
технологический аудит и резервы производства — № 2/4(28), 2016
пластик) у випадку ПМФС зв'язуючого. Для ПФС оптимальне наповнення графиом складае 40 мас. % (ке-paMi4Ha пiдкладка) — 70 мас. % (скло i склопластик).
З отриманих результапв дослвджень можна зробити висновок, що оптимальною концентращею наповнювача е вмiст графиу 30-60 мас. %.
6. Обговорення результат1в комплексного анал1зу властивостей композицш полмрганосилоксан — граф1т
Проведений комплексний аналiз властивостей струмо-провiдних композицш на основi системи полюрганоси-локсан — графи показав, що даш системи добре заре-комендували себе в якост струмопровiдного елементу, з досить високою тепловидiляючою здатнiстю.
Можливi галузi застосування цих композицiй в якосп обiгрiву взуття; антибурулькового засобу; нагрiвальних пристро!в примiщень рiзного призначення, що дасть змогу знизити запилешсть примщень, повнiстю сховати поверхню, що на^вають, створити в примiщенi рiвно-мiрну температуру, виготовляти нагрiвальнi елементи рiзноманiтноï конфiгурацiï. Крiм цього, використання в якост зв'язуючого кремнiйорганiчних лаюв надае композицп вiдмiнних захисних властивостей.
В ходi проведених дослiджень одним негативним моментом виявився вщ'емний температурний коефщент опору, що може спричинити мкцеве перегрiвання компо-зицiï, тому в подальших дослiдженнях варто придшити увагу саме цiй проблемi. Одним з можливих варiантiв ïï виршення, можливо, використання iншого вугле-цевого наповнювача. Тому дана тема е незавершеною i потребуе подальших дослвджень.
7. Висновки
Стаття присвячена виршенню науково-практичноï задачi розробки нових силоксанграфиових струмопро-вiдних композицiйних матерiалiв з регульованими елект-ричними властивостями i тдвищеною термостiйкiстю.
Основнi висновки:
1. В ходi комплексних дослiджень електричних, фь зико-механiчних та експлуатацiйних властивостей було встановлено, що дослщш композицп на основi системи полiорганосилоксан — графи ГЛС-1 мають перколя-цшний ефект в межах 32-35 мас. % графиу, системи характеризуються вщ'емним температурним коефiцiентом опору в широкому концентрацшному iнтервалi наповнювача, володшть пiдвищеною адгезiйною здатнiстю до тдкладок рiзноï природи, покриття е пдрофобними.
2. Визначено оптимальнi концентрацiйнi межi наповнювача для одержання максимально! струмопровщносп, вони склали 50-60 мас. % графиу.
3. Оцшено можливкть регулювання електрофiзич-них та експлуатацшних властивостей силоксанграфио-вих композицiйних матерiалiв за рахунок змiни температури обробки та введення спещальних додатюв. Так при введеннi спецiального додатку етилсилжату-40 в кiлькостi 5 мас. %, з подальшою термообробкою зразюв знижуеться питомий електричний опiр на 0,5 порядку.
4. Розроблена конструкщя на^вального приладу, що являе собою мармурову плиту з нанесеною на не1 струмопровiдною композицiею, враховувати, що за рахунок плошд поверхш та положення мкця приеднання електродiв можна варiювати опором навiть при сталш концентрацп наповнювача, тому покриття наносили у виглядi зiгзагiв. Така конструкщя на^вача мае на-ступш технiчнi характеристики: сила струму — 0,8 А, по-тужностi — 176 Вт, площа поверхш покриття — 880 см2, питома потужшсть складае — 0,2 Вт/см2, концентрацп графиу в складi композицп — 50 мас. %.
Литература
1. Peckett, J. W. Electrochemically oxidised graphite [Text] / J. W. Peckett, P. Trens, R. D. Gougeon, A. Pöppl, R. K. Harris, M. J. Hudson // Carbon. — 2000. — Vol. 38, № 3. — P. 345-353. doi:10.1016/s0008-6223(99)00110-4
2. Yue, Z. R. Surface characterization of electrochemically oxidized carbon fibers [Text] / Z. R. Yue, W. Jiang, L. Wang, S. D. Gardner, C. U. Pittman // Carbon. — 1999. — Vol. 37, № 11. — P. 1785-1796. doi:10.1016/s0008-6223(99)00047-0
3. Vovchenko, L. Mechanical and electrical properties of the epoxy composites with graphite nanoplatelets and carbon nanotubes [Text] / L. Vovchenko, O. Lazarenko, L. Matzui, Y. Perets, A. Zhuravkov, V. Fedorets, F. L. Normand // Phys. Status Solidi A. — 2013. — Vol. 211, № 2. — P. 336-341. doi:10.1002/pssa.201330091
4. Черныш, И. Г. Физико-химические свойства графита и его соединений [Текст] / И. Г. Черныш, И. И. Карпов, Г. П. При-ходько, В. М. Шай. — Киев: Наукова думка, 1990. — 200 с.
5. Vovchenko, L. L. The Effect of Filler Morphology and Distribution on Electrical and Shielding Properties of Graphite-Epoxy Composites [Text] / L. L. Vovchenko, L. Yu. Matzui, V. V. Oliynyk, V. L. Launetz // Molecular Crystals and Liquid Crystals. — 2011. — Vol. 535, № 1. — P. 179-188. doi:10.1080/ 15421406.2011.538335
6. Vovchenko, L. Electrical and shielding properties of epoxy composites containing hybrid carbon fillers [Text] / L. Vovchenko, L. Matzui, V. Oliynyk, V. Launetz, O. Zhuravkov // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. — 2013. — Vol. 44, № 2-3. — P. 249-253.doi:10.1002/mawe.201300116
7. Matzui, L. Y. Electrophysical properties of the nanocarbon materials [Text] / L. Y. Matzui, I. V. Ovsienko, T. A. Len, L. L. Vovchenko, Y. I. Prylutskyy, S. Y. Zaginaichenko, P. Eklund, F. Normand // Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials. NATO Security through Science Series A: Chemistry and Biology. — 2007. — P. 149-154. doi:10.1007/978-1-4020-5514-0_17
8. Карякина, М. И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий [Текст] / М. И. Карякина. — М.: Химия, 1980. — 240 с.
9. Свщерський, В. А. Струмопровщш композицп на основ! полюрганосилоксашв [Текст] / В. А. Свщерський, Л. I. Мельник, С. В. Лавриненко // Х1м1чна промисловють Украши. — 2002. — № 1. — С. 22-24.
10. Ovsienko, I. V. Resistance of a Nanocarbon Material Containing Nanotubes [Text] / I. V. Ovsienko, T. A. Len, L. Yu. Matzui, Yu. I. Prylutskyy, U. Ritter, P. Scharff, F. Le Normand, P. Eklund // Molecular Crystals and Liquid Crystals. — 2007. — Vol. 468, № 1. — P. 289-297. doi:10.1080/15421400701231582
Таблиця 2
Адгез1я полюрганосилоксашв
Шдкладка, ПМФС ПФС
Сграф1ту, % 70 60 45 30 20 70 60 45 30 20
Скляна 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1
Кератина 4 3 2 1 1 3 2 2 1 1
Бетонна 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1
Сталева 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1
Склопластикова 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 2/4(28], 2016
67-J
11. Vovchenko, L. L. Thermal stability of graphite-Cobalt nano-composite materials [Text] / L. L. Vovchenko, L. Yu. Matzui, N. I. Zakharenko, L. M. Kapitanchuk, A. I. Brusilovets // Inorganic Materials. — 2006. — Vol. 42, № 1. — P. 19-23. doi:10.1134/s0020168506010055
12. Свщерський, В. А. Електрона^вальш матер1али i елементи на ochobî полiорганосилоксанiв наповнених графiтом [Текст] / В. А. Свщерський, Л. I. Мельник, С. В. Лавриненко // Xi-мiчна промисловють Украши. — 2002. — № 2. — С. 24-26.
13. Lazarenko, A. Thermal diffusivity of nanocarbon composites [Text] / A. Lazarenko, L. Vovchenko, L. Matzui, V. Kozachenko, Y. Pry-lutskyy, P. Scharff, U. Ritter // Polymer Composites. — 2010. — Vol. 32, № 1. — P. 14-17. doi:10.1002/pc.21009
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАН — ГРАФИТ
Рассмотрены результаты исследований токопроводимости в системе полиорганосилоксан — наполнитель в широком концентрационном интервале последнего и влияние этилсили-ката-40 на ее изменение. Изучено поведение токопроводящей композиции при условии изменения температуры и влажности.
Исследовано поведение этих систем в качестве нагревательных элементов, выделяющих тепло. Предложено одну из возможных конструкций нагревателя с разработанной композиции и изучены его эксплуатационные свойства.
Ключевые слова: композиционные материалы, графит, поли-органосилоксан, электропроводность, удельное электрическое сопротивление, композит, полиметилфенилсилоксан.
Мельник Любое 1ватвна, кандидат технчних наук, старший викладач, кафедра хжчног технологи композищйних матерiа-nie, Нащональний технчний утверситет Украти «Кигвський полтехтчний iнститут», Украта, e-mail: [email protected]. Мелконян Арегназ Арметвна, кафедра хжчног технологи композицшних матерiалiв, Нащональний техтчний утверситет Украти «Кигвський полтехнчний iнститут», Украта, e-mail: [email protected]. Деренговський Андрт Валершович, кафедра хжчног технологи композицшних матерiалiв, Нащональний технчний утверситет Украти «Кигвський полтехтчний iнститут», Украта.
Мельник Любовь Ивановна, кандидат технических наук, старший преподаватель, кафедра химической технологии композиционных материалов, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина. Мелконян Арегназ Арменовна, кафедра химической технологии композиционных материалов, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина. Деренговский Андрей Валерьевич, кафедра химической технологии композиционных материалов, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Melnik Liubov, National Technical University of Ukraine «Kyiv
Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: [email protected].
Melkonyan Aregnaz, National Technical University of Ukraine «Kyiv
Polytechnic Institute», Ukraine,
e-mail: [email protected].
Derengovsky Andrey, National Technical University of Ukraine «Kyiv
Polytechnic Institute», Ukraine
УДК 666.946
001: 10.15587/2312-8372.2016.65525
ВИКОРИСТАННЯ ТЕРМООБРОБЛЕНИХ СИЛ1КАТОВМ1ЩУЮЧИХ ПОР1Д ПРИ ВИРОБНИЦТВ1 ЦЕМЕНТ1В ТА ТАМПОНАЖНИХ РОЗЧИН1В
Вивчено вплив природных та термооброблених силгкатовмщуючих пор1д на властивостг це-ментгв. Встановлено, що термообробленг глини позитивно впливають на мщтсть цементгв та тампонажних розчингв на гх основг. Визначено, що полегшенг тампонажнг розчини з добавкою термообробленог глиняног породи вгдповгдають вимогам до таких матергалгв I вгдр1зняються тдвищеною мщтстю в тзнг строки тверднення.
Клпчов1 слова: цемент, полегшуючг добавки, тампонажний розчин, водовгддглення, мщтсть.
Мазурок П. С., Буюн М. В., Токарчук В. В., Свщерський В. А.
1. Вступ
При буд1вництв1 нафтових та газових свердловин необхвдш яюсш полегшеш тампонажш розчини, як забезпечать можлив1сть експлуатацп свердловин на протяз1 необхщного часу. Зб1льшення глибини свердловин, яка вщм1чаеться в останш роки, часто призводить до збшьшення кшькосп горизонпв, яю повинш бути роз'еднаш, а цементний розчин доводиться тдшмати до гирла свердловини. Для ще'1 мети використовують-ся полегшеш цементи, що характеризуются великим водоцементним ввдношенням.
Полегшеш цементи з ряду причин не завжди за-безпечують яюсне роз'еднання розкриваних пласпв.
Полегшувальш добавки, що застосовуються, збшь-шують водовмщення цементних розчишв, знижують мщшсть цементного каменю, до того ж е седимента-цшно не стшю, характеризуются усадкою i тдви-щеною проникшстю цементного каменю. У зв'язку з цим проблема розробки i впровадження в практику модифжованих полегшених тампонажних цеменпв е актуальною.
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
Створенню полегшених тампонажних цеменпв при-дшено увагу в багатьох публжащях [1-6].
68 технологический аудит и резервы производства — № 2/4(28], 2016, © Мазурок П. С., Буюн М. В., Токарчук В. В.,
Свщерський В. А.
