Электропроводящая полимерная композиция Советский патент 1980 года по МПК C08L23/02 C08K3/22 

Изобретение относится к электрбпроводящим полимерным материалам, которые применяются для изготовления токонесущих конструкций в различных электрофизических установках и фантомах при моделировании процессов передачи и накопления энергии в объемах облучаемых объектов в микродозиметрии и радиобиологии..

Так как большинство моделирующих приборов, используемых в микродозиметрии и радиобиологии, являются электроизмерительными приборами, состоящими из токонесущих деталей и деталей, выполненных из диэлектрика, то необходимо создание как электропроводящих , так ri диэлектрических воздухоэквивсшентных полимерных материалов .

При этом воздузьоэквивалентные материалы должны иметь эффективный атомный номер по отношению поглощения данного вида ионизирующего излучения, близкий к |1томному номеру воздуха. Эффективный атомный номер воздуха по фотоэффекту (,| ) , равен 7,234f

дования эффектов на нейтронах и тяжелых заряженных частицах.

Известна электропроводящая композиция, получаемая путем смешения измельченных в порошок полиэтилену, углерода и азотнокислого аммония jl3 . Однако такая композиция обладает недостаточной гомогенностью и проводимостью, причем после повторной переработки проводимость становится совсем неудовлетворительной. Кроме того недостаточная воздухоэквивалентность указанной композиций (с точностью до 25%) ограничивает ее применение.

Известна также электропроводящая композиция на основе полиолефина, например полиэтилена, технического углерода (сажи) и меламина 2 Однако 2эф4(.г этой к 4позиции составляет 5,65,т.е. относительное отклонение эффективного атомного номера известной композиции от воздуха

- 1.000/0 Ч00«уо 21 . Такая точность совершенно неприемлема при создании приборов, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в чувствительных объема облучаемых объектов в микродозиметрии и радиобиологии . С целью повышения воздухоэквивалентности по фотоэффекту композиция содержащая полиолефин, технический углерод (сс1жу) и моламин, дополните ио содержит закись меди при следующем соотношении компонентов, вес,%; Полиолефин 52,9-53,1 Технический углерод (сажа)19,9-20,1 Мёламин26,0-26,2 Закиси меди 0,8 -1,0 Предлагаемая композиция имеет сл дующий элементарный состав, вес.%: Н 8,9-8,8; С 72,7-72,9/ N 17,3-17,4 О 0,2-0,1; Си 0,9-0,8 и эффективными .атомный номер по фотоэффекту 7,25, т.е. относительное отклонение -предлагаемой композиции от (t.i воздуха составляет . 1ооо/о- :У-1ооо „.о,Ьо/о. .o-4 Таким образом предлагаемая композиция, эквивалентна воздуху с более высокой точностью (« в 75 раз), чем известные композиции, и сочетает высокую воздухоэквйвалентность с хорошей электропроводностью и дос таточной прочностью. Предлагаемая композиция также обладает следующими свойствами. Удельное объем, ное электрическое сопротивление 7,010 1,710 ( ) I Ом-см Удельное поверхностное электрическое сопротивление , ), Ом 6,010-2,110 Разрушающее напряжё-ние при растяжении (Ър ) , кгс/см 105-200 Относительное удлинение при разрыве { ), %10-160 В качестве полиолефина могут быт использов.аны, например, полиэтилен низкой или высокой плотностей, сополимер этилена с пропиленом или альфабутиленом или смесь полиэтиле на с сополимером этилена и т.д. Предлагаемая воздухоэквивалентная электропроводящая полимерная к . позиция может быть получена путем смещения компонентов при повьашленны температурах, например на вальцах, в смесителях тяжёлого типа и в экс рудерах. П р и м е р 1 с 52,9 вес,% полиэ лена низкрй плотности, 19,9 вес.% технического углерода {печной сажи 26,2 вес.% меламина и 1,0 вес,% закиси меди смешивают на вальцах п температуре 140С в течение 15 мин о образования гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30-40 мм и затем экструдируют в виде прутков при 170-180-с с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы / имеют следующие свойства ; р 6 ,0 10 Ом и PV 7,ОЯО5 Ом-см при температуре Ьр 105 кгс/см и G 10%. Элементарный состав композиции, вес.%: Н 8,8, С 72,7; N 17,4; О 0,2; Си- 0,9. После повторной переработки поученной композиции на вальцах и экструзии рс, и ру практически не изменяются, равняясь соответствен110 7,0-10i Ом и 7,8-10 Ом-см. A7-/Z композиция составляет .0,3%., т .е . композиция воздухоэквивалентна с точностью до 0,3%. Пример 2. 53/1 вес.% полиэтилена высокой плотности, 20,1 вес,% технического углерода (ацетиленовой сажи), 26,0 вес.% меламина и 0,8 вес. закиси меди смешивают на вальцах при в течение 15 мин до образования гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30-40. г-ул и затем экструдируют в виде Прутков при 180 190°С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования o6pa3L jd . имеют следующие свойства: рс, 9,0-10 Ом . 8, О 10Ом-см, при температуре 20 3°С и Ьр 200 Krc/CM. Элементарный состав композиции, вес.%: Н 8,9} С 72,9; N 17,3, О ОД; С U О , В , После повторной переработки полученной, композиции на вальцах и экструзии PC, и PV практически не изменяются, равняясь соответственно 8,510 Ом и 7,. А композиции составляет 0,3%, т,е: композиция воздухоэквивалентна с точностью до 0,3%. П р и м е р 3. 32,9 вес.% полиэтилена высокой гшотности, 20,0 вес.% полиизобутилена, 19,9 вес технического углерода (печной сажи), 26,2 вес.% меламина и 1,0 вес.% закиси меди смешивают на вальцах при 1бООс в теч.ение 15 мин до образования, гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на ПОЛОСЕЛ шириной 30-40 мм и затем экструдируют в виде прутков при 180-190с с последуюа им их дроблением на ро .торной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют с;ледующие свойства: р 4, и Р) 2,1 10- ОмСМ при температу1 в 20 + ЗОС,Ьр 150 кгс/см - и 100U. Элементарный состав композиции, вес.%: Н .8,8,С 72,7,N 17,4;О 0,2;,Сио,9

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии Р и 5V практически не изменяются, равняясь соотБвтственно 4,310 Ом и 2,510 OMCM.AZ/2 композиции составляет 0,3%, т.е. композиция воздухоэквивалентна с точностью до 0,3%.

Пример 4. 53,0 вес.% сополимера этилена с пропиленом (соотношение 5:5 по весу), 20,0 вес.% технического углерода (печной сажи}, 26,1 вес.% меламина и 0,9 вес.% закиси меди смешивают на вальцах при в течение 15 мин до образования гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30-40 мм и затем экструди- : руют в виде прутков при 180-190С с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом прессования образцы имеют следующие свойства: fc, 2, и PW 1,710 О.ьсм при температуре 20+3С, Ьр 140 кгс/см2- и 160%

Элементарный состав композ1щии, вес.%: Н 8,8 с 72,9 f N 17,4} О 0,1, Си 0,8.

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экструзии ,ре, и Ру практкчески не изменяются, равняяср: соответственно 2, Ом и 2,5 . A2/Z

композиция составляет 0,3%, т.е. композиция воздухоэквивалента с точностью до 0,3%.

Пример 5. 53,0 вес.% сополимера этилена с с/ -бутиленом (соотнсяыение 98:2 по весу), 20,0 вес.% технического углерода (печной сажи), 26,1 вес.% меламина и 0,9 вес,% закиси меди смешивают на вальцах при в течение 15 мин до образовани гомогенного полотна. Полученное полотно разрезают на полосы шириной 30-40 мм и затем экструдируют в виде прутков при 180-190°С с последукядим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные глетодом прессования образцы имеют следующие свойства j .pg 9,7 Ю Ом и Я/ 8,0Р,14 Ом см при температуре 20-f3c, 115 кгс/см и 40%. .

Элементарный состав композиции, вес.%: Н 8,9; С 72,2; N 17,3} О 0,2; Си 0,9.

После повторной переработки полученной ко тозиции на вальцах и экструзии Pg и Ру практически не изменяются, равняясь соответственно 1,4105 Ом и 9,8«10 .Д2/7:

композиции составляет 4 0,3%, т.е. кс шозиция воздухоэквивалентна с точностью до 0,3%.

Пример 6. 32,9 вес.% попиэтлена высокой плотности, 20,0 вес.% сополимера этилена с винилацетатом .(соотношение 80;20 по весу), ±9,

вес.% технического углерода (печной сажи), 26,2 вес.% меламина и 1,0вес.% окиси кальция смешивают на вальцах при в течение 10 мин до образования гомогенного полотна. ПолуJ ченное полотно разрезают на полосы шириной 30-40 мм и затем экстру-: дируют в виде прутков при 180-190с с последующим их дроблением на роторной дробилке. Изготовленные методом д прессования образцы имеют следующие свойства: рс 6, Ом и Dv, 5,7 см, Ьр175 кгс/см - и 70%.

Элементарный состав композиции, вес.%: Н 8,8; С 72,7) N 17,4; О 0,2;

5 Си 0,9. b.Z.IZ. композиции составляет ,3%, т,е. композиция воздухоэквивалентна с точностью до 0,3%.

После повторной переработки полученной композиции на вальцах и экст0рузии PC, и р практически не изменяются, равняясь соответственно 7, 910 Ом и 6,3« см.

.Предлагаемая воздухоэКвивалентная электропроводящая полимерная K-Qim to5 зйцйя эквивалентна воздуху с высокой точностью (0,3%), что повышает надежность, качество и точность изме рений изготовляемых приборов-, моделирующих процессы передачи и накопления энергии в чувствительных объемах облучаемых объектов. Это имеет большое значение для создания различных, средств дозиметрического и радиометрического контроля, проведения

5 различных фантомных и модельных

экспериментов в связи с широким использованием радиоактивных веществ в народном хозяйстве, добЕлчей руд, содержащих радиоактивное сырье,

- а также увеличением количества работ по изучению свойств .различных реСциоактивных источников.

Использование предлагаемой воз.духоэквивалентной эле.ктропроводящей 5 полимерной композиции для указанных целей даст экономический эффект 37,5 тыс, руб. на 1 т композиции за счет исключения брака при изготовлении изделий и устранения Q случаев отказа в работе приборов.

Формула изобретения

Электропроводящая полимерная композиция, содержащая полиолефин, технический углерод и меламин, о тлича.ющаяся тем, что, с целью повышения воздухоэквивалентности по фотоэффекту композиции, она ополнительно содержит закись меди при следующем соотношении компонентов , вес.% : Полиолефин 52,9-53,1 Технический углерод19,9-20,1 Меламин26,0-26,2 Закись меди 0,8-1,0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Harald М. Rossi, G. Failla Nuclleonics. 1956, v. I, 2, p/ 32 2. Авторское свидетельство СССР 376400, кл. С 08 L 23/06 1974