Влияние структуры материалов на основе полисульфидных олигомеров на их электрические свойства

УДК 547.26;547.279.4

Т. Ю. Миракова, З. Ш. Идиятуллин, И. Р. Низамеев, Е. С. Нефедьев

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИСУЛЬФИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ

НА ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Ключевые слова: неоднородная структура, электрическое сопротивление.

Герметики на основе полисульфидных олигомеров, как проводящие среды, имеют нелинейные зависимости электрического тока от приложенного напряжения. Исследование композиций на атомно-силовом микроскопе показало их структурную неоднородность.

Keywords: heterogeneous structure, electric resistance.

Hermetics on the base of polysulfide oligomers as conductive medium, have nonlinear dependences of electric current on voltage applied. The study of compositions by atom-force microscope shows their heterogeneous structure.

В греющих кабелях используется полимерный материал с большим положительным температурным коэффициентом сопротивления. На рис.1 представлены характерные зависимости

сопротивления металла и материала греющего кабеля от температуры. Кривая I соответствует металлу - его удельное сопротивление слабо растет с температурой. Зависимость от температуры удельного сопротивления материала греющих кабелей описывается кривой II.

Таким образом, при постоянном напряжении на нагревателе, мощность нагревателя практически неизменна при увеличении температуры среды в том случае, если материал нагревателя - металл, и резко уменьшается с ростом температуры среды в греющих кабелях.

Принцип авторегулирования в последних выражается в резком увеличении выделяемой мощности при уменьшении температуры окружающей среды за счет сильного уменьшения его сопротивления, что приводит к стабилизации температуры кабеля и контактирующих с ним объектов.

электросопротивление материалов

Температура

Рис. 1 - Характерные зависимости сопротивления металла (I) и материала греющего кабеля (II) от температуры

Кабели предназначены для работы в определенном температурном диапазоне - для защиты от замерзания или поддержания необходимых технологических температур технических объектов - трубопроводов, емкостей и.т.д.

Герметики на основе полисульфидных олигомеров обладают такими свойствами, как стойкость к

атмосферному старению, высокая влаго-, паро- и газонепроницаемость и т. д.[1,2]. Были изготовлены композиции на основе жидкого полисульфидного олигомера - тиокола марки НВБ-2 (100м.ч.), в состав которых также входили: технический углерод марки ПМ-15 (40м.ч.), ускоритель реакции ДФГ (1м.ч.), а также 30 м. ч. отверждающей пасты №9 для образца №1 и 15 м.ч. отверждающей пасты №9 для образца №2. Метод изготовления представлен в работах [2,3].

Саженаполненные композиции на основе полисульфидных олигомеров, в состав которых входит достаточно большое количество сажи, имеют нелинейные зависимости протекающего через исследуемый образец тока от величины электрического напряжения. На рис.2 представлена вольтамперная характеристика для образца №1.

300 250 200 1.50 100

50

Ток мкА

71

200 400 600

g00 1000 Напряжение

Рис. №1

2 - Вольтамперная характеристика образца

Увеличение сопротивления образцов при повышении приложенного напряжения связано с выделением в материале тепла при прохождении тока. Рост температуры влияет на свойства технического углерода в композиции. С другой стороны, введение в композицию отвердителя в количестве, превышающем значение в стандартной рецептуре [2], приводит к увеличению неоднородности в структуре вулканизатов. На рис.3 представлено АСМ-изображение поверхности образца №1, полученное на атомно-силовом микроскопе MultiMode V (Уеесо, США).

30

20

10

Рис. 3 - АСМ-изображение поверхности образца №1

Размеры наблюдаемых полостей достигают 40 мкм в диаметре. Повышение температуры материала приводит к увеличению влияния неоднородности на его свойства.

Электрические свойства композиций на основе полисульфидного олигомера определяются как свойствами отдельных компонент [1, 2], так и структурой вулканизатов. Проведенные исследования позволяют заключить, что данные материалы могут найти применение в качестве греющих кабелей.

Литература

1. Хакимуллин Ю.Н. Герметики на основе полисульфидных олигомеров /Ю.Н. Хакимуллин, В.С. Минкин, Ф.М. Палютин, Т.Р. Дебердеев-М.: Наука, 2007.-304с.

2. Смыслова, Р.А. Справочное пособие по герметизирующим материалам на основе каучуков /Р.А. Смыслова, С.В. Котлярова. - М.:Химия, 1976.-72с.

3. Миракова Т.Ю. Влияние структуры полисульфидного олигомера на электрические свойства герметиков / Т.Ю.Миракова, Ю.С. Карасева, Е.Н.Черезова, А.Х. Абдрахманова, Е.С. Нефедьев // Вестник казанского технологического университета.-2011.-№19.-с.131-135

© Т. Ю. Миракова - к.х.н., доцент каф. физики КНИТУ, tatyana-mirakova@yandex.ru; З. Ш. Идиятуллин - зав. лабораторией каф. физики КНИТУ, zamilid@kstu.ru; И. Р. Низамеев - к.х.н., доцент каф. физики КНИТУ, irekrash.@j-mail.com; Е. С. Нефедьев - д.х.н., профессор зав. кафедрой физики КНИТУ, kunata1980@mail.ru.

© ^ Yu. Mirakova - c.ch.s. associate professor of physics faculty of KNRTU, tatyana-mirakova@yandex.ru; Z. Sh. Idiyatullin -director of laboratory of physics faculty of KNRTU, zamilid@kstu.ru; I R. Nizameev - c.ch.s., associate professor of physics faculty of KNRTU, irekrash.@j-mail.com; E. S. Nefediev - d.ch.s., professor, the head of physics faculty of KNRTU, kunata1980@mail.ru.