Электропроводящие полимерные композиты с повышенным положительным температурным коэффициентом электрического сопротивления (1091407)
Текст из файла
Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегопрофессионального образования «Московский государственный университет тонкиххимических технологий имени М.В. Ломоносова»На правах рукописиМарков Василий АнатольевичЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ С ПОВЫШЕННЫМПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГОСОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ САМОРЕГУЛИРУЮЩИХСЯ НАГРЕВАТЕЛЕЙСпециальность 05.17.06 – «Технология и переработка полимеров и композитов»ДИССЕРТАЦИЯна соискание учёной степени кандидата технических наукНаучный руководитель: доктор химических наук,профессор Кандырин Л.Б.Москва – 20142СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................................................
4ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ................................................................................................... 71.1 Применение электропроводящих полимерных композитов с ТУ с повышеннымположительным коэффициентом электрического сопротивления ................................................ 71.2 Современные представления о структуре и свойствах технического углерода .................... 71.3 Структурообразование и электропроводность в полимерных композитах с ТУ................. 101.4 Механизмы электропроводности в полимерных композитах с ТУ ...................................... 121.5 Особенности в поведении электропроводящих полимерных композитов с ТУ ..................
141.6 Электропроводящие полимерные композиты с ТУ на основе смесей полимеров .............. 171.7 Сшивание полимерных композитов с ТУ ................................................................................ 211.8 Влияние деформирования на электрическое сопротивление полимерных композитов с ТУ............................................................................................................................................................
291.9 Выводы из литературного обзора и постановка задачи исследования ................................. 36ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ................................................................... 382.2 Методы исследования ................................................................................................................ 39ГЛАВА3ИССЛЕДОВАНИЕТЕМПЕРАТУРНЫХЯВЛЕНИЙЭЛЕКТРИЧЕСКОГОСОПРОТИВЛЕНИЯ ПКМ С ТУ ......................................................................................................... 513.1 Влияние полимерной матрицы на термоэлектрические свойства композитов с ТУ...........
513.2 Термоэлектрические свойства и теплостойкость композитов с ТУ на основе смесейполиэтилена и полипропилена ........................................................................................................ 653.3 Влияние силанольного сшивания на структуру, электрические свойства и теплостойкостьполиэтиленовых композитов с техническим углеродом ..............................................................
723.4 Влияние модифицирующих добавок на термоэлектрические свойства ПКМ с ТУ ............ 743.5 Влияние деформирования на электрические свойства полиэтиленовых композитов стехническим углеродом ................................................................................................................... 793.6 Разработка и испытание саморегулирующихся нагревателей из полиэтиленовогокомпозита с ТУ ................................................................................................................................. 843ВЫВОДЫ .............................................................................................................................................. 87Список сокращений и условных обозначений ..................................................................................
89СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................................................... 91Приложение 1 ..................................................................................................................................... 109Приложение 2 ..................................................................................................................................... 110Приложение 3 ..................................................................................................................................... 119Приложение 4 ..................................................................................................................................... 1204ВВЕДЕНИЕАктуальность работы.
Саморегулирующиеся нагревательные элементы из полимерныхкомпозитов с ТУ производятся в настоящее время в ограниченном числе развитых стран: вСША, Германии, Франции, Корее и Китае, но уже нашли широкое распространение припроизводстве саморегулирующихся нагревательных кабелей и других нагревательныхэлементов. Полимерные композиты с техническим углеродом (ТУ), используемые припроизводствесаморегулирующихсянагревателей,началимассоворазрабатыватьсяипатентоваться лишь с середины 1980-х годов.
Их применение считается эффективным иперспективнымнаправлениемэнергосберегающихтехнологий.Саморегулирующиесянагреватели всё чаще используются при обогреве жилых помещений и для подогревапромышленных трубопроводов, в том числе и нефтепроводов, и резервуаров, что особенноважно для России с её холодными зимами. Различают полимерные резистивные исаморегулирующиеся нагреватели. В настоящее время саморегулирующиеся нагревателивытесняютсрынкатермоэлектрическихтрадиционныесвойстврезистивныеполимерныхнагреватели.композитовсТУ,Восновеособыхиспользуемыхвсаморегулирующихся нагревателях, лежит резкое повышение электрического сопротивленияпри приближении к температурам плавления полимерной матрицы – эффект повышенногоположительного температурного коэффициента электрического сопротивления (ПТК). Однакопри более высоких температурах у подобных композитов наблюдается резкое падениеэлектрического сопротивления – эффект отрицательного температурного коэффициентаэлектрического сопротивления (ОТК), который может привести к перегреву и выходунагревателя из строя.
Явления ПТК и ОТК начали активно исследовать лишь в последниедесятилетия, поэтому вопрос о механизме этих явлений до сих пор остаётся открытым.Дальнейшее развитие технологии производства подобных материалов требует изучениявлияния на их термоэлектрические свойства рецептуры, условий изготовления и эксплуатации.Цель работы заключается в создании электропроводящих полимерных композитов с ТУи установлении влияния рецептурных, структурных, технологических и эксплуатационныхфакторов на характерные для данных материалов эффекты положительного и отрицательноготемпературных коэффициентов электрического сопротивления.Научная новизна работы состоит в следующем.1. Изучено изменение удельного объёмного электрического сопротивления полимерныхкомпозитов с техническим углеродом (ТУ) при фазовых переходах в процессе плавления икристаллизации полимерной матрицы. Высказано предположение, что эффект повышенногоположительного температурного коэффициента электрического сопротивления (ПТК) на5начальной стадии плавления связан с разрушением токопроводящих каналов ТУ врасширяющихся микрообластях расплава полимера.2.
Показано, что увеличение полярности полиэтиленовой матрицы композитов с ТУ призамене обычного ПЭ на малеинизированный ПЭ и использование технологических добавок сосвойствами ПАВ способствуют улучшению диспергирования ТУ, в результате чеготокопроводящие каналы разрушаются в большей степени и эффект ПТК усиливается.3. Установлено, что релаксационные процессы, протекающие при кристаллизацииполиэтиленовойматрицы,приводяткэкстремальномуизменениюэлектрическогосопротивления композитов с ТУ, при этом скорость формирования системы токопроводящихканалов растёт с уменьшением температуры кристаллизации, а формирование токопроводящихканалов продолжается в твёрдом полимере.4.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
