Вплив параметрів одно- та двокомпонентного вуглецевого наповнювача на електропровідність акрилового полімерного композиційного покриття

Abstract

Мета роботи – дослідження впливу параметрів одно- та двокомпонентного вуглецевого наповнювача на електропровідність акрилового полімерного композиту у вигляді тонкого покриття. Приготування зразків композитів відбувалось на швидкісному міксері занурюваного типу. Розміри та форму часточок наповнювачів, а також структуру полімерних композитів досліджували у відбитому світлі за допомогою мікроскопу МБИ-15У42. Електропровідність отриманих зразків вимірювали згідно стандартів ASTM D257-07 та ASTM F1711-96 відповідно до значень поверхневого опору зразків. Визначено пороги перколяцій для композитів наповнених однокомпонентним наповнювачем – технічним вуглецем, графітом КГП-С1, вуглецевим волокном. В результаті проведених експериментів показано, що перколяційна поведінка провідності полімерних композитів, наповнених однокомпонентним наповнювачем, пов'язана з морфологією відповідного наповнювача та внутрішньою структурою, яку він утворює при взаємодії з полімером. Синтезовані полімерні композити з двокомпонентними наповнювачами КГП-С/технічний вуглець, вуглецеве волокно T300/технічний вуглець, і різним співвідношенням вуглецевих матеріалів та загальним наповненням в композиті 50-70 об. % показали синергетичний ефект електропровідності при певному співвідношенні компонентів наповнювача. Встановлено вплив співвідношення складових вуглецевого двокомпонентного наповнювача на електропровідність акрилового полімерного композиту. Визначено оптимальну пару вуглецевих наповнювачів, їх вміст та співвідношення двокомпонентного наповнювача в акриловому полімерному композиті. Отримані композити можуть бути використані для виготовлення електропровідного полімерного покриття.

Research of the influence of the parameters of one- and two-component carbon filler on the electrical conductivity of acrylic polymer composite in the form of a thin coating. Samples of composites were developed using a high-speed mixer. The size and shape of the filler particles, as well as the structure of polymer composites, were examined in reflected light using a microscope MBI-15U42. The electrical conductivity of the samples obtained was measured according to ASTM D257-07 and ASTM F1711-96 standards in accordance with the surface resistance of the samples. The percolation thresholds for composites, which were filled by a one-component filler – technical carbon, graphite KGP-C1, carbon fiber – were determined. As a result of the experiments, it was shown that the percolation behavior of the conductivity of polymer composites, filled with a single-component filler is related to the morphology of the corresponding filler and the internal structure that it forms when interacting with the polymer. Synthesized polymer composites with two-component fillers KGP-S/technical carbon or carbon fiber T300/technical carbon, and different ratios of them and total filling in the composite 50-70 vol. % showed a synergistic effect of electrical conductivity at a specific ratio of filler components. The relationship between the ratio of components of a carbon two-component filler and electrical conductivity of an acrylic polymer composite has been established. The optimal pair of carbon fillers, their content and the ratio of the two-component filler in the acrylic polymer composite are determined.