RU2364967C1 - Composite resistive material - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates electrical engineering, particularly to composite resistive material that can be used in producing industrial and household heaters. Proposed material comprises current-conducting phase based on carbon produced by channel method. Aforesaid carbon features well-developed specific surface area making 400 to 500 m²/g, and grain size varying from 15 to 25 mcm. It includes also polyurethane varnish, the composition component ratio being as follows, percent by weight, i.e. carbon 18 to 22, and polyurethane varnish making the rest.

EFFECT: minimum departure of heating temperature from preset level making ±0,4°, ease of production and lower costs.

2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении нагревательных элементов для местного обогрева в технических и бытовых условиях.The invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of heating elements for local heating in technical and domestic conditions.

Известен резистивный композиционный материал (патент РФ №2009559), содержащий портландцемент, технический углерод, диэлектрический наполнитель, сульфированный нафталинформальдегидный олигомер и воду. Достоинством этого материала является простота технологии, дешевизна исходных материалов. Однако хотя добавка сульфированного нафталинформальдегидного олигомера и повышает плотность, однородность смеси и в какой-то степени стабилизирует удельное электрическое сопротивление, данный резистивный материал имеет нестабильное сопротивление, водопоглощение и изменение параметров.Known resistive composite material (RF patent No. 2009559) containing Portland cement, carbon black, dielectric filler, sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer and water. The advantage of this material is the simplicity of technology, low cost of raw materials. However, although the addition of sulfonated naphthalene formaldehyde oligomer increases the density, the uniformity of the mixture and to some extent stabilizes the electrical resistivity, this resistive material has unstable resistance, water absorption, and parameter changes.

Известны резистивные композиционные материалы, в которых в качестве токопроводящего наполнителя служит технический углерод, а в качестве связующего - высокомолекулярные содинения (полимеры). Например, композиция по авторскому свидетельству СССР на изобретение №993340 содержит токопроводящую фазу на основе технического углерода, оксида цинка, баритового концентрата и связующее с вулканизирующей системой на основе бутилкаучука, хлоропренового каучука, стеарина, гексахлор-n-ксилола и n-трет-алкилформальдегидной смолы, причем он дополнительно содержит двуокись кремния и мелкодисперсный селен. В этом композиционном резистивном материале использован в качестве связующего высокотемпературный бутилкаучук БК-2045, который по своим физико-механическим показателям не позволяет получить равномерного распределения технического углерода по всему объему электропроводящего слоя. Поэтому в готовом изделии появляются места локального перегрева, что не позволяет добиться равномерного нагрева по всей площади электрообогревателя в диапазоне температур (25±0,4)°С-(40±0,4)°С и, кроме того, приводит к значительному сокращению срока службы электронагревателя. Недостатком этого материала является и то, что бутилкаучук БК-2045 является дорогостоящим и дефицитным компонентом.Resistive composite materials are known in which carbon black is used as a conductive filler and high molecular weight compounds (polymers) are used as a binder. For example, the composition according to the USSR inventor's certificate for invention No. 993340 contains a conductive phase based on carbon black, zinc oxide, barite concentrate and a binder with a curing system based on butyl rubber, chloroprene rubber, stearin, hexachloro-n-xylene and n-tert-alkyl formaldehyde resin moreover, it additionally contains silicon dioxide and finely divided selenium. In this composite resistive material, BK-2045 high-temperature butyl rubber was used as a binder, which in its physical and mechanical parameters does not allow to obtain a uniform distribution of carbon black over the entire volume of the electrically conductive layer. Therefore, places of local overheating appear in the finished product, which does not allow achieving uniform heating over the entire area of the electric heater in the temperature range (25 ± 0.4) ° С- (40 ± 0.4) ° С and, in addition, leads to a significant reduction the life of the electric heater. The disadvantage of this material is the fact that BK-2045 butyl rubber is an expensive and scarce component.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является композиционный резистивный материал по патенту РФ на изобретение №2037895, включающий токопроводящую фазу на основе дисперсного технического углерода (печной сажи), оксида цинка, баритовый концентрат и связующее на основе бутилкаучука с вулканизирующей системой на основе хлоропренового каучука, стеарина, гексахлор-n-ксилола, n-трет-алкилформальдегидной смолы и стабилойла. Введение в состав композиции стабилойла позволило использовать в качестве связующего промышленный бутилкаучук и обеспечить равномерное распределение в смеси технического углерода и тем самым добиться минимального отклонения температуры нагрева по всей площади электронагревателя в интервале температур (25-40)°С. Недостатками рассматриваемого материала являются сложность технологии изготовления и высокая себестоимость компонентов. Его получают следующим образом: в резиносмеситель загружают в указанной пропорции промышленный бутилкаучук БК-1675, хлоропреновый каучук БНК, стеарин, порошкообразный технический углерод П-324 (ПМ-75), оксид цинка БЦО-М, баритовый концентрат и стабилойл. Ингредиенты перемешивают в течение (6-7) мин при температуре (100-120)°С. Полученную таким образом маточную смесь охлаждают и выдерживают в течение (6-10) ч при температуре (15-30)°С. Затем производят повторное перемешивание смеси с порошкообразной n-трет-алкилфенолформальдегидной смолой Амберол SP-1045 и гексахлор-n-ксилолом на вальцах при температуре (60-80)°С в течение 18 мин. Далее смесь вулканизируют при температуре (180±1)°С в течение 45 мин и давлении (13-15) МПа.The closest in technical essence to the claimed (prototype) is a composite resistive material according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2037895, including a conductive phase based on dispersed carbon black (furnace carbon black), zinc oxide, barite concentrate and a binder based on butyl rubber with a vulcanizing system based on chloroprene rubber, stearin, hexachloro-n-xylene, n-tert-alkyl formaldehyde resin and stabiloil. The introduction of stableoil into the composition made it possible to use industrial butyl rubber as a binder and ensure uniform distribution of carbon black in the mixture and thereby achieve a minimum deviation of the heating temperature over the entire area of the electric heater in the temperature range (25-40) ° С. The disadvantages of the material under consideration are the complexity of manufacturing technology and the high cost of components. It is prepared as follows: industrial butyl rubber BK-1675, chloroprene rubber BNK, stearin, powdered carbon black P-324 (PM-75), zinc oxide BTsO-M, barite concentrate, and stable are loaded in a rubber mixer in the specified proportion. The ingredients are mixed for (6-7) minutes at a temperature of (100-120) ° C. Thus obtained masterbatch is cooled and incubated for (6-10) hours at a temperature of (15-30) ° C. Then the mixture is mixed again with the powder of n-tert-alkylphenol-formaldehyde resin Amberol SP-1045 and hexachlor-n-xylene on rollers at a temperature of (60-80) ° С for 18 min. The mixture is then vulcanized at a temperature of (180 ± 1) ° C for 45 min and a pressure of (13-15) MPa.

Изобретением решается задача создания более дешевого композиционного резистивного материала с упрощенной технологий его изготовления и высокими адгезионными свойствами, который бы при использовании в электронагревателях для бытовых условий с интервалом температур шире, чем у прототипа, а именно (25-110)°С, обеспечивал минимальное отклонение температуры нагрева (±0,4°С) от заданной по всей площади.The invention solves the problem of creating a cheaper composite resistive material with a simplified manufacturing technology and high adhesive properties, which, when used in electric heaters for domestic conditions with a temperature interval wider than that of the prototype, namely (25-110) ° C, would provide a minimum deviation heating temperature (± 0.4 ° C) from the set over the entire area.

Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в обеспечении прочного контакта молекул полимерного связующего с частицами токопроводящего углерода, что приводит к равномерному распределению в смеси технического углерода и, как следствие, улучшению токопроводящих свойств резистивного материала с минимальным отклонением температуры нагрева от заданной по всей площади электрообогревателя.The technical result, which allows us to solve the problem, is to ensure strong contact of the molecules of the polymer binder with particles of conductive carbon, which leads to a uniform distribution of carbon black in the mixture and, as a result, improve the conductive properties of the resistive material with a minimum deviation of the heating temperature from the set over the entire area electric heater.

Поставленная задача решается тем, что в композиционном резистивном материале, включающем токопроводящую фазу на основе технического углерода и полимерное связующее, в отличие от прототипа использован технический углерод с высокоразвитой удельной площадью поверхности 400-500 м²/г и размером частиц от 15 до 25 нм, а в качестве полимерного связующего - полиуретановый лак при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: технический углерод 18-22, полиуретановый лак - остальное. В частных случаях выполнения композиционный резистивный материал содержит в качестве наполнителя технический углерод марки К-163. Стоимость материалов при этом составляет от 10 руб. до 20 руб. для изготовления из него покрытия толщиной 1 мм площадью 1 м².The problem is solved in that in a composite resistive material comprising a conductive phase based on carbon black and a polymer binder, in contrast to the prototype, carbon black with a highly developed specific surface area of 400-500 m ² / g and a particle size of 15 to 25 nm is used, and as a polymeric binder - polyurethane varnish in the following ratio of ingredients, wt.%: carbon black 18-22, polyurethane varnish - the rest. In special cases, the execution of the composite resistive material contains K-163 brand carbon as a filler. The cost of materials in this case is from 10 rubles. up to 20 rub. for the manufacture of coatings with a thickness of 1 mm with an area of 1 m ² .

Полиуретановые лаки представляют собой высокомолекулярные соединения, содержащие в химических звеньях молекулярной цепи уретановую группу. Целесообразность их использования объясняется тем, что они образуют покрытия, обладающие высокой тепло-, водо- и атмосферостойкостью, твердостью, прочностью, эластичностью, очень высокой стойкостью к истиранию и царапанью. Они устойчивы к воздействию растворов солей, разбавленных кислот и щелочей, минеральных масел, алифатических и ароматических углеводородов. Полиуретановые лаки получают из жидких компонентов, дозировка и смешение которых не составляет труда, при этом, как правило, для полимеризации не требуется повышенных температур, что значительно упрощает технологию их получения и снижает стоимость. Полиуретановые лаки могут работать в условиях высокой влажности в температурном интервале от -30 до 120°С без существенного ухудшения механических свойств и выделения в атмосферу вредных примесей и им свойственна высокая адгезия практически ко всем известным материалам: к бумаге, металлу, древесине, керамике и т.д., которая позволяет использовать любые отделочные материалы (стекло, мрамор, керамическая и фаянсовая плитка и т.д.) в качестве носителя для толстопленочных нагревателей из проводящих полиуретановых композиций. Перечисленные достоинства полиуретановых лаков при совмещении их с электропроводящими наполнителями делают возможным изготовление тепловыделяющих элементов для практически всего ассортимента бытовых нагревательных электроприборов с улучшением качества изделий, дизайна, уменьшением себестоимости, эксплуатационных затрат, получению качественно новых по техническому уровню изделий.Polyurethane varnishes are high molecular weight compounds containing a urethane group in the chemical links of the molecular chain. The expediency of their use is explained by the fact that they form coatings with high heat, water and weather resistance, hardness, strength, elasticity, very high resistance to abrasion and scratching. They are resistant to the effects of solutions of salts, dilute acids and alkalis, mineral oils, aliphatic and aromatic hydrocarbons. Polyurethane varnishes are obtained from liquid components, the dosage and mixing of which is not difficult, while, as a rule, polymerization does not require elevated temperatures, which greatly simplifies the technology for their preparation and reduces the cost. Polyurethane varnishes can work in conditions of high humidity in the temperature range from -30 to 120 ° C without significant deterioration of mechanical properties and emission of harmful impurities into the atmosphere and they are characterized by high adhesion to almost all known materials: paper, metal, wood, ceramics, etc. .d., which allows you to use any finishing materials (glass, marble, ceramic and earthenware tiles, etc.) as a carrier for thick-film heaters of conductive polyurethane compositions. The listed advantages of polyurethane varnishes, when combined with electrically conductive fillers, make it possible to manufacture fuel elements for almost the entire range of household heating electrical appliances with improved product quality, design, cost reduction, operating costs, and production of products that are qualitatively new in terms of technical level.

К недостатка полиуретанового лака можно отнести неустойчивость к воздействию ультрафиолетового (УФ) излучения. Но сочетание его с мелкодисперсным техническим углеродом, который не только является отличным дешевым и электропроводящим компонентом, но и способен экранировать УФ-излучение [Усиление эластомеров. / Сб. статей под. ред. Дж. Крауса. Пер. с англ. под. ред. Печковской. - М.: Химия, 1968. - 484 с.], позволяет получить недорогой, долговечный, электропроводящий и тепловыделяющий материал на основе полиуретанового лака. Установлено, что технический углерод, полученный канальным способом (канальная сажа), более эффективен в отношении фотоокисления, чем полученный печным (печная сажа), так как имеет на поверхности частиц реакционно-активные группы, связывающие кислород. Кроме того, наряду с высокими светозащитными свойствами, благодаря присутствию хемосорбированного кислорода, у канальной сажи появляется способность ингибировать термическое окисление, а также значительно облегчается процесс диспергирования ее в связующих. Печные сажи относятся к малоактивным маркам технического углерода и, как правило, характеризуются низкими показателями дисперсности и структурности. Чем выше структурность и дисперсность сажи, тем выше ее электропроводность. Известно, что технический углерод с частицами размера больше 25 нм не является эффективным светофильтром, а с частицами меньше 15 нм дорог и трудно диспергируется. Таким образом практически установлен оптимальный диапазон размера частиц от 15 до 25 нм. Технический углерод, полученный канальным способом, с размером частиц от 15 до 25 нм обладает высокоразвитой поверхностью (удельная площадь поверхности по азоту 400-500 м²/г) и значительной химической активностью. Его проводящие частицы обладают окисленной и шероховатой поверхностью, что благоприятно влияет на контакт с молекулами полиуретана. Поэтому при смешивании их с полиуретановым лаком создается прочный контакт и равномерное распределение в связующем. Такой композиционный материал обладает высокой электропроводностью и легко наносится на любую поверхность. В частном случае для электропроводящего наполнителя полиуретанового лака используется канальный технический углерод марки К-163, имеющий высокую удельную поверхность ≥380 м²/г и средний размер частиц - 18 нм (в прототипе используется печная сажа марок ПМ-324, ПМ-75, ПМ-50, ПМ-100). При смешении технического углерода марки К-163 с полиуретановым лаком создается наилучший контакт молекул полиуретана с частицами углерода, и высокоструктурный углерод равномерно распределяется в полиуретановом лаке, что приводит к повышению электропроводности, твердости, высокой атмосферной стойкости и обеспечению минимального отклонения температуры нагрева от заданной по всей площади полиуретановой углероднаполненной композиции. Исследования показали, что область концентраций технического углерода в полиуретановом лаке от 18 до 22% является оптимальной с точки зрения потребляемой мощности. Увеличение в композиционном материале технического углерода выше 22% приводит к резкому снижению удельного сопротивления, а значит к повышению электропроводности материала и невозможности поддержания температуры его нагрева в пределах (25-110)°C с абсолютной погрешностью ±0,4°C. А при уменьшении технического углерода менее 18% невозможно добиться равномерного нагрева по всей площади в диапазоне (25-110)°C (например, при содержании технического углерода ≤16%) и получить удельное электросопротивление менее 10 Ом·см (например, при содержании технического углерода ≤14%), что необходимо для большинства электрообогревателей из тепловыделяющего композиционного материала данного типа в связи с отсутствием механического контакта между проводящими частицами.The disadvantage of polyurethane varnish is instability to the effects of ultraviolet (UV) radiation. But its combination with finely dispersed carbon black, which is not only an excellent cheap and electrically conductive component, but also capable of shielding UV radiation [Reinforcement of elastomers. / Sat articles under. ed. J. Kraus. Per. from English under. ed. Pechkovskaya. - M .: Chemistry, 1968. - 484 p.], Allows you to get an inexpensive, durable, electrically conductive and heat-generating material based on polyurethane varnish. It was found that carbon black obtained by the channel method (channel carbon black) is more efficient with respect to photooxidation than that obtained by the furnace (furnace carbon black), since it has reactive groups that bind oxygen on the surface of the particles. In addition, along with high light-shielding properties, due to the presence of chemisorbed oxygen, channel soot has the ability to inhibit thermal oxidation, and the process of dispersing it in binders is greatly facilitated. Furnace soot is a low-active carbon black and, as a rule, is characterized by low dispersion and structural characteristics. The higher the structure and dispersion of soot, the higher its electrical conductivity. It is known that carbon black with particles larger than 25 nm is not an effective light filter, and with particles less than 15 nm it is expensive and difficult to disperse. Thus, the optimum range of particle size from 15 to 25 nm was practically established. Carbon black obtained by the channel method, with a particle size of 15 to 25 nm, has a highly developed surface (specific surface area for nitrogen of 400-500 m ² / g) and significant chemical activity. Its conductive particles have an oxidized and rough surface, which favorably affects contact with polyurethane molecules. Therefore, when mixing them with polyurethane varnish, a strong contact is created and uniform distribution in the binder. Such a composite material has high electrical conductivity and is easily applied to any surface. In a particular case, a K-163 brand carbon black with a high specific surface area of ≥380 m ² / g and an average particle size of 18 nm is used for the electrically conductive filler of polyurethane varnish (the prototype uses soot grades PM-324, PM-75, PM -50, PM-100). When K-163 grade carbon black is mixed with polyurethane varnish, the best contact of polyurethane molecules with carbon particles is created, and high-structure carbon is evenly distributed in the polyurethane varnish, which leads to an increase in electrical conductivity, hardness, high atmospheric resistance, and ensuring a minimum deviation of the heating temperature from the set value throughout the area of the polyurethane carbon-filled composition. Studies have shown that the concentration range of carbon black in polyurethane varnish from 18 to 22% is optimal in terms of power consumption. An increase in carbon black in a composite material above 22% leads to a sharp decrease in resistivity, which means an increase in the conductivity of the material and the inability to maintain its heating temperature within (25-110) ° C with an absolute error of ± 0.4 ° C. And with a decrease in carbon black of less than 18%, it is impossible to achieve uniform heating over the entire area in the range of (25-110) ° C (for example, with a carbon black content of ≤16%) and obtain a specific electrical resistance of less than 10 Ohm · cm (for example, with a technical carbon ≤14%), which is necessary for most electric heaters of a heat-generating composite material of this type due to the lack of mechanical contact between conductive particles.

Поиск технических решений показал, что в уровне техники не известны композиционные резистивные материалы предложенного состава. Поскольку изобретение явным образом не следует из уровня техники, оно соответствует критерию «изобретательский уровень».The search for technical solutions showed that in the prior art composite resistive materials of the proposed composition are not known. Since the invention does not explicitly follow from the prior art, it meets the criterion of "inventive step".

Предложенный материал промышленно применим. Он может быть многократно реализован с достижением одного и того же технического результата.The proposed material is industrially applicable. It can be repeatedly implemented with the achievement of the same technical result.

Предлагаемый композиционный резистивный материал для электрообогревателей, используемых для местного обогрева в технических и бытовых условиях, можно получать различными способами (экструзией, прессованием, литьем, заливкой, трафаретной печатью, струйным обливом, пневматическим, электростатическим и безвоздушным распылением, кистью, валиком и т.д.) и в виде различных изделий (пленок, пластин, покрытий на практически любые подложки и т.д.).The proposed composite resistive material for electric heaters used for local heating in technical and domestic conditions can be obtained in various ways (extrusion, pressing, casting, pouring, screen printing, inkjet spraying, pneumatic, electrostatic and airless spraying, brush, roller, etc. .) and in the form of various products (films, plates, coatings on almost any substrate, etc.).

В качестве полимерного полиуретанового связующего нами были использованы различные одно- и двухкомпонентные полиуретановые лаки (Олипур лаки 7.20, 7.21 от Oli-Lacke, ПУ-Силер 91625-11122, ПУ-Эмаль 1655-5870х от Akzo Nobel, лак «Контрацид Д 3010» от Herberts и т.д.). Но так как единственным недостатком многих полиуретановых материалов является малая жизнеспособность рабочего состава, которая у разных материалов в среднем составляет от 4 до 8 часов, а у материалов фирмы Herberts время жизнеспособности значительно выше, целесообразно использовать, например, лак «Контрацид Д 3010». Этот лак имеет жизнеспособность 24 часа, повышенную светостойкость и высокое значение сухого остатка. Он не содержит формальдегида и имеет группу химстойкости 1 Б.As a polymer polyurethane binder, we used various one- and two-component polyurethane varnishes (Olipur varnishes 7.20, 7.21 from Oli-Lacke, PU-Siler 91625-11122, PU-Enamel 1655-5870x from Akzo Nobel, varnish "Kontratsid D 3010" from Herberts, etc.). But since the only drawback of many polyurethane materials is the low viability of the working composition, which, on average, varies from 4 to 8 hours for different materials, and Herberts materials have a much longer pot life, it is advisable to use, for example, Kontratsid D 3010 varnish. This varnish has a pot life of 24 hours, increased light fastness and a high dry solids value. It does not contain formaldehyde and has a chemical resistance group of 1 B.

Получение композиционного резистивного материала показано на примере с его использованием.Obtaining composite resistive material is shown in the example with its use.

ПримерExample

Полимерную саженаполненную композицию в виде низковязкой суспензии, в которой дисперсной фазой является технический углерод, полученный канальным способом, а дисперсионной средой - полиуретановый лак, получали смешением технического углерода с лаком, после чего суспензию подвергали диспергированию ("перетиру") для разрушения агрегатов пигментов до частиц требуемых размеров (15-25 нм) и равномерного распределения их в пленкообразователе в валковой краскотерочной машине, имеющей стальные валки с полированной поверхностью. Для приготовления смеси использовали технический углерод марки К-163 и двухкомпонентный полиуретановый лак марки «Контрацид Д 3010». Основными компонентами такого лака являются ароматические изоцианаты, содержащие в молекуле не менее двух NCO-групп, и гидроксилсодержащие олигомеры. Для лучшего совмещения компонентов и регулирования вязкости в состав может вводиться растворитель - ацетон. Второй компонент лака является отвердителем и представляет собой небольшие количества воды, спирта, водных растворов солей органических кислот. Пленкообразование осуществляется в результате взаимодействия гидроксильных и изоцианатных групп компонентов с образованием поперечных уретановых связей; скорость взаимодействия зависит от температуры и количества катализатора. По указанной технологии готовили шесть составов электропроводных смесей: с тремя неоптимальными, оптимальным, минимальным и максимальным содержанием компонентов (см. табл.1) и изготовляли из них 6 модельных образцов электрообогревателей по следующей технологии.A carbon black filled composition in the form of a low-viscosity suspension, in which the dispersed phase is carbon black obtained by the channel method, and the dispersion medium is polyurethane varnish, was obtained by mixing carbon black with varnish, after which the suspension was dispersed (“milled”) to break pigment aggregates to particles the required sizes (15-25 nm) and their uniform distribution in the film former in a roller paint machine with steel rolls with a polished surface. To prepare the mixture used carbon black brand K-163 and two-component polyurethane varnish brand "Contracid D 3010". The main components of such a varnish are aromatic isocyanates containing at least two NCO groups in the molecule, and hydroxyl-containing oligomers. For a better combination of components and regulation of viscosity, a solvent, acetone, may be introduced into the composition. The second component of the varnish is a hardener and is a small amount of water, alcohol, aqueous solutions of salts of organic acids. Film formation occurs as a result of the interaction of hydroxyl and isocyanate groups of components with the formation of transverse urethane bonds; the rate of interaction depends on the temperature and the amount of catalyst. According to this technology, six compositions of electrically conductive mixtures were prepared: with three non-optimal, optimal, minimum and maximum content of components (see Table 1) and 6 model samples of electric heaters were made from them according to the following technology.

Полученную после диспергирования углероднаполненную суспензию наносили на поверхность подложки из любого материала (керамики, пластика, композиционных материалов и др.) методом трафаретной печати. Производили сушку покрытия при комнатной температуре в течение двух часов и стабилизирующий отжиг при 120°С в течении двух часов.The carbon-filled suspension obtained after dispersion was applied onto the surface of a substrate of any material (ceramics, plastic, composite materials, etc.) by screen printing. The coating was dried at room temperature for two hours and stabilized annealing at 120 ° C for two hours.

Результаты испытаний электрообогревателей с использованием заявляемой композиции приведены в табл.2.The test results of electric heaters using the inventive composition are shown in table.2.

Таблица 1Table 1 Характеристики лабораторных образцовCharacteristics of laboratory samples № обр.Arr. No. Содержание технического углерода в полиуретановом лаке, %The content of carbon black in polyurethane varnish,% Толщина пленки из углероднаполненного полиуретанового лака, смFilm thickness from carbon-filled polyurethane varnish, cm Отклонение температуры на поверхности пленки от заданной, °СThe deviation of the temperature on the film surface from the set, ° C Удельное сопротивление пленки, Ом·смThe resistivity of the film, Ohm · cm 1one 14fourteen 0,0490,049 0,80.8 10,25610,256 22 1616 0,0460,046 0,460.46 6, 3456, 345 33 18eighteen 0,0460,046 0,390.39 3,4233,423 4four 20twenty 0,0490,049 0,330.33 2,4152,415 55 2222 0,0430,043 0,370.37 1,5691,569 66 2424 0,0450,045 0,470.47 0,3490.349

Таблица 2table 2 Результаты испытаний электрообогревателейTest results for electric heaters ОбразецSample Отклонение температуры на поверхности от заданной, °CThe deviation of the surface temperature from the set, ° C Область рабочих температур, °СOperating temperature range, ° С По прототипуAccording to the prototype Не более 0,4No more than 0.4 25-4025-40 По заявляемой композицииAccording to the claimed composition Не более 0,4No more than 0.4 25-11025-110

Таким образом, предлагаемый композиционный материал позволяет при использовании в качестве связующего полиуретанового лака (например, полиуретанового лака «Контрацид Д 3010») обеспечить равномерное распределение в смеси технического углерода и тем самым добиться минимального отклонения температуры нагрева от заданной по всей площади тепловыделяющего покрытия в пределах ±0,4°C в диапазоне температур (25-110)°C. Кроме того, заявляемая полиуретановая композиция технологична, не содержит дорогостоящих компонентов и позволяет изготавливать тепловыделяющие покрытия на образцах электронагревателей по простой технологии, что позволяет значительно снизить себестоимость готового изделия.Thus, the proposed composite material allows, when used as a binder polyurethane varnish (for example, polyurethane varnish "Kontratsid D 3010") to ensure uniform distribution in the mixture of carbon black and thereby achieve a minimum deviation of the heating temperature from the set over the entire area of the fuel coating within ± 0.4 ° C in the temperature range (25-110) ° C. In addition, the inventive polyurethane composition is technologically advanced, does not contain expensive components and allows the manufacture of heat-generating coatings on samples of electric heaters using simple technology, which can significantly reduce the cost of the finished product.

Claims (2)

1. Композиционный резистивный материал, включающий токопроводящую фазу на основе технического углерода и полимерное связующее, отличающийся тем, что он содержит технический углерод с высокоразвитой удельной площадью поверхности 400÷500 м²/г и с размером частиц от 15 до 25 нм, а в качестве связующего использован полиуретановый лак при следующем соотношении компонентов, мас.%:
технический углерод 18÷22 полиуретановый лак остальное 1. Composite resistive material, comprising a conductive phase based on carbon black and a polymer binder, characterized in that it contains carbon black with a highly developed specific surface area of 400 ÷ 500 m ² / g and with a particle size of 15 to 25 nm, and as the binder used polyurethane varnish in the following ratio of components, wt.%:
carbon black 18 ÷ 22 polyurethane varnish rest 2. Композиционный резистивный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве технического углерода использован технический углерод марки К-163. 2. The composite resistive material according to claim 1, characterized in that carbon black of the K-163 brand is used as carbon black.