ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ГАЛЬВАНОПЛАСТИКИ
ELECTROCONDUCTIVE THERMOPLASTIC MATERIAL FOR ELECTROTYPING

Изобретение относится к гальванопластике, к электропроводящим термопластичным композиционным материалам для изготовления электропроводящих форм и последующего электрохимического наращивания металлических изделий и отделения их от форм путем расплавления форм.
Известна токопроводящая композиция [патент России N 2304159 кл. C09J 9/02, 2006], содержащая эпоксидную смолу, полиамидную смолу, порошок никеля и циклогексанон. Недостатком этой токопроводящей композиции является наличие в ее составе органического растворителя, а также невозможность расплавления формы из нее после наращивания металла вследствие наличия в ее составе термореактивных смол.
Известен электропроводный термопластичный эластомер и изделие из него [патент России N 2237303 кл. Н01В 1/22, 2000], содержащий стирол-этилен-бутилен-стирольный и(или) стирол-этилен-пропилен-стирольный полимер и электропроводный наполнитель. Недостатком известного материала является недостаточно низкая температура плавления (160°С), что не позволяет изготавливать из него формы для гальванопластики методом свободной заливки оригинала, чувствительного к температуре.
Наиболее близкой к заявляемому материалу по составу является, выбранная за прототип, известная электропроводная полимерная композиция [Патент России N 2012575 кл C09D 5/24, 1994], содержащая в качестве связующего бутадиен-стирольный термоэластопласт, сажу в качестве электропроводящего наполнителя и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
бутадиенстирольный термоэластопласт
100,
сажа
26-30,
органический растворитель
600-700
Недостатком этой электропроводной композиции является наличие в ее составе органического растворителя, что приводит к невозможности изготовления качественной формы для гальванопластики методом свободной заливки оригинала вследствие значительной усадки. Недостаточно низкая температура плавления (160°С) не позволяет изготавливать из нее формы для гальванопластики методом свободной заливки оригинала, чувствительного к температуре. Технология изготовления формы с применением указанной композиции сложна, так как включает изготовление формы из непроводящего материала, нанесение на ее поверхность указанной электропроводящей композиции, осуществление токоподвода к электропроводящей поверхности формы для обеспечения электрохимического осаждения металла.
Технической задачей в предлагаемом материале является возможность осуществления свободной заливки оригинала изделия электропроводящим материалом в процессе изготовления формы при низкой температуре (50-100 град С), упрощение технологии изготовления форм, а также исключение из состава материала органического растворителя.
Техническая задача достигается тем, что в качестве связующего компонента в материале содержится смесь полиэтиленового воска и парафина в соотношении от 2/1 до 1/3, а в качестве электропроводящего наполнителя содержится графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
полиэтиленовый воск
10-20,
парафин
10-30,
графит
60-70.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Приготовление электропроводящего материала проводят путем сплавления парафина П1 (10 мас.ч.), полиэтиленового воска ПВ100 (20 мас.ч.) и чистого графита (70 мас.ч.) при температуре 140°С в посуде из нержавеющей стали, затем дают смеси остыть до температуры 50-100°С, при которой сохраняется необходимая для свободной заливки текучесть материала. Перед заливкой вокруг оригинала устанавливают обечайку необходимой высоты, а внутрь обечайки поверх оригинала укладывают токоподвод. По окончании свободной заливки оригинала электропроводящим материалом форме дают остыть, а затем освободив форму от обечайки помещают форму в электролизер для наращивания металла, после чего форму расплавляют при температуре 140°С, тем самым освобождают полученную копию от формы. Для получения следующей копии снова заливают оригинал электропроводящим материалом и т.д. Чтобы не подвергать копируемое изделие многократным заливкам в качестве оригинала используют резиновую копию копируемого изделия.
Заявляемый состав материала в сравнении с прототипом и основные характеристики приведены в таблице 1.
Таблица 1
Компоненты состава, мас.ч.
Прототип
Пример N1
Пример N2
Пример N3
Пример N4
Пример N5
Бутадиенстирольный термоэластопласт
100
Сажа
26-30
Растворитель
600-700
Полиэтиленовый воск ПВ-100
20
10
10
10
20
Парафин П1
10
20
25
30
20
Графит чистый
70
70
65
60
60
Удельное электросопротвление, Ом·м
10<sup>-4</sup>
10<sup>-3</sup>-10<sup>-4</sup>
10<sup>-3</sup>-10<sup>-4</sup>
10<sup>-3</sup>-10<sup>-4</sup>
10<sup>-3</sup>-10<sup>-4</sup>
10<sup>-3</sup>-10<sup>-4</sup>
Температура плавления град. °С
более 160
менее 140
менее 140
менее 140
менее 140
менее 140
Возможность свободной заливки при 50°-100°С
нет
есть
есть
есть
есть
есть
В соответствии с данными, приведенными в таблице 1, заявляемый состав обеспечивает свободную заливку оригинала при достаточно низкой температуре, то есть в щадящих условиях для оригинала. Удельное электрическое сопротивление заявляемого материала достаточно низкое, что обеспечивает электрохимическое осаждение металла. Применение заявляемого материала упрощает изготовление формы а также не содержит опасных стиролсодержащих полимеров и органических растворителей. Кроме того обеспечивается многократное использование материала, а при использовании в качестве оригинала его резиновой копии обеспечивается минимальное воздействие на сам оригинал. При этом в результате щадящего теплового воздействия резиновая копия оригинала может использоваться многократно, а в силу ее гибкости и возможности ее извлечения из формы с замкообразными выступами и впадинами без ее разрушения позволяет изготавливать изделия сложной формы. Заявляемый электропроводящий термопластичный материал после расплавления использованной формы может быть вновь направлен на изготовление новой формы, то есть обеспечивает безотходность.