Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Керамические композиционные материалы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [ 110 ] 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

Создание эластичных материалов, экранирующих высокочастотное электромагнитное излучение за счет использования в качестве наполнителя металлсодержащего графита

При разработке резин, экранирующих элегаромагнитное излучение, необходимо использовать комбинации электропроводящих и магнитных наполнителей, при этом в качестве элегаропроводящих целесообразно применять углеродные волокна или технический углерод, а в качестве магнитных - металлуглеродные наполнители или порошки ферритов [15].

В реальных материалах при взаимодействии с электромагнитным полем возникают потери как за счет наличия у них магнитных ц и диэлегарических е потерь, так и за счет проводимости. Поэтому основными требованиями к порошкообразным наполнителям для экранирующих элегаромагнитное излучение резин являются: возможность получения частиц размером 50...200 мкм с определенной (сферической или чешуйчатой) формой; заданным уровнем магнитной и диэлегарической проницаемостей и электропроводности в различных областях эле1стро-магнитного спектра [16].

В настоящей работе в качестве наполнителей резин были использованы магнитные графиты с различным содержанием углеродной и металлической составляющей.

Магнитный графит получают из железографитсодержащих отходов, образующихся в процессах, связанньгх с переливом и продувкой чугуна в миксерных отделениях и отделениях десульфурации металлургических заводов. В результате специальной обработки этих отходов получают

Таблица 9.17. Состав и свойства исследованных марок магнитного графита

Наименование показателей

Марка магнитного графита

Содержание углерода.

% (масс.)

Дисперсность, мкм

Удельное объемное

0,0024

0,0011

0,00038

0,00034

0,00022

0,00017

0,00014

электросопротивление, Ом

Намагниченность

21,5

насыщения, Амкг

НЫЙ наполнитель, что улучшает технологичность их переработки. Резины с модифицированной БС-120 обладают низкими гистерезисными потерями, пониженным теплообразованием и низкими показателями по истиранию.

Таким образом, результаты исследования показали принципиальную возможность замены традиционного техуглерода на модифицированную тиоколом белую сажу БС-120 в рецептуре протекторных шинных резин.

Показана возможность замены дорогостоящих импортных продуктов белой сажи Зеосил-1165 и кремнийорганической добавки Si-1289, использующихся в настоящее время в рецептуре отечественных экологически безопасных шин.

наполнитель, состоящий из графита, магнитного оксида железа (Ре20з) и некоторого количества примесей.

Процесс изготовления магнитного графита позволяет получать конечный продукт с различным содержанием углеродной составляющей. Был исследован комплекс пласто-эластических, физико-механических и электрофизических свойств магнитных эластомеров на основе каучука СКН-40М, в зависимости от содержания магнитного графита и количества в нем углеродной составляющей.

В табл. 9.17 приведены основные харагаеристики исследованных образцов магнитного графита; имея одинаковую дисперсность, они отличаются содержанием углеродной составляющей (от 15 до 70%) и соответственно своими элегарофизическими харагаеристиками (удельным объемным элегаросопротивлением и намагниченностью насыщения).

В исследованиях была использована стандартная для каучука СКН-40М вулканизующая группа, содержание магнитного графита варьировалось от 100 до 500 (масс.ч) на 100 (масс.ч) каучука, в качестве пластификатора использовался дибутилфталат. Резиновые смеси изготавливались на лабораторньгх вальцах ЛБ-320 160/160 и вулканизовались в элегаропрессе при температуре 150 °С.

Результаты исследований пластичности резиновых смесей и условной прочности при растяжении вулканизатов приведены в табл. 9.18 и 9.19.

Как видно из табл. 9.18, увеличение содержания магнитного графита от 100 до 500 (масс.ч) приводит к заметному ухудшению технологических свойств резиновых смесей (снижению пластичности). Содержание в магнитном графите углеродной составляющей также оказывает влияние на этот показатель. Условно все исследованные марки магнитного графита можно разделить на 3 группы. Графиты марок 10... 13 (содержание углеродной составляющей 40...70 % (масс.)) с увеличением их содержа-



Таблица 9.18. Изменение пластичности резиновых смесей в зависимости от типа магнитного графита и его содержания

Наименование марки магнитного фафита

Содержание наполнителя, масс.ч

0,65

0,61

0,54

0,49

0,43

0,64

0,58

0,52

0,45

0,38

0,67

0,61

0,53

0,41

0,25

0,65

0,58

0,46

0,32

0,14

0,64

0,55

0,43

0,28

0,13

0,64

0,55

0,43

0,29

0,15

0,66

0,55

0,42

0,27

0,13

Таблица 9.19. Изменение показателя условной прочности при растяжении в зависимости от типа магнитного графита и его содержания

Наименование марки магнитного фафита

Содержание

наполнителя, масс.ч

5,2

НИЯ в композиции резко снижают пластичность. Графиты марок 7-8 (содержание углеродной составляющей 15...20% (масс.)) позволяют получать резиновые смеси с высокой пластичностью. Графит марки 9 (содержание углеродной составляющей 30 % (масс.)) занимает промежуточное положение по отнощению к первой и второй группам.

На физико-механические свойства вулканизатов, наполненных магнитным графитом, оказывает влияние как содержание наполнителя, так и содержание в нем углеродной составляющей. При наполнении 100...200 (масс.ч), вследствие малого значения удельной поверхности (~ 10 м Vr) частиц наполнителя, эффект усиления не проявляется. Введение 300...500 (масс.ч) магнитного графита первой группы в каучук СКН-40М приводит к некоторому повышению условной прочности при растяжении резины. Для графитов, относящихся ко второй и третьей группам, такого эффекта не прослеживается.

Таблица 9.20. Влияние типа магнитного графита и его содержания на показатель удельного объемного электросопротивления резин

Наименование марки магнитного графита

Содержание наполнителя

, масс.ч

15,2

0,65

0,097

0,11

0,018

0,007

0,43

0,052

0,0065

0,0013

0,31

0,036

0,0053

0,0019

0,22

0,015

0,0032

0,0016

12,7

0,077

0,005

0,0016

0,0008

С увеличением содержания магнитного графита твердость резин растет, их эластичность и относительное удлинение снижаются. Магнитные графиты с более высоким содержанием углеродной составляющей имеют более высокие показатели твердости и более низкие показатели эластичности и относительного удлинения.

Одной из основных характеристик, экранирующих высокочастотное электромагнитное излучение материалов, является показатель их удельного объемного электросопротивления. Влияние на показатель удельного объемного электросопротивления резин типа наполнителя и его содержания в композициях приведено в табл. 9.20.

Как видно из этой таблицы, для всех изученных марок магнитного графита с ростом его содержания в резине снижается показатель удельного объемного электросопротивления материала, т. е. растет его электропроводность.

Наиболее высокие показатели электропроводности имеют резины, наполненные магнитным графитом с содержанием углеродной составляющей 40...70 % ( масс.) и наполненные выше 400 (масс.ч) на 100 (масс.ч) каучука.

Проведены ориентировочные испытания коэффициента экранного затухания а материалов, наполненных различными марками магнитного графита. Наиболее высокие показатели затухания электромагнитных волн (40 дБ и более) при длине волны от 10 м до 7 см имеют композиции, наполненные 400...500 (масс.ч) магнитного графита, содержащие в своем составе от 40 до 70 % (масс.) углеродной составляющей. Данная тенденция прослеживается как в сантиметровом, так и в метровом диапазоне длин волн.



Таблица 9.21. Влияние типа каучука и содержания наполнителя на пластичность резиновых смесей

Каучук

Содержание наполнителя

, масс.ч

СКИ-3

0,78

0,52

0,28

СКМС-ЗОРП

0,72

0,43

0,31

0,20

СКН-26

0,48

0,24

0.12

0,02

СКН-40М

0,65

0,46

0,14

0,06

Наирит СР-50

0,63

0,24

0,06

равном наполнении, имеют более высокие показатели пластичности, чем композиции на основе каучуков СКН-26, СКН-40М и наирита СР-50. Интенсивное снижение пластичности композиций, особенно у резиновых смесей на основе полярных каучуков, вероятно, связано с взаимодействием наполнителя с полярной эластомерной матрицей. Композиции с наполнением выше 600 (масс.ч) на основе наирита СР-50 получить не удалось, из-за их высокой жесткости и низкой когезионной прочности. Композиции с наполнением более 700 (масс.ч) на основе каучуков СКИ-3, СКМС-ЗОРП, СКН-26 и СКН-40М имеют малую когезионную прочность, поэтому определить их пластичность не представляется возможным.

В табл. 9.22 показано влияние содержания магнитного графита на показатель условной прочности при растяжения вулканизатов на основе различных типов каучуков.

Как видно из табл. 9.22, введение 100...300 (масс.ч) магнитного графита в неполярную эластомерную матрицу приводит в случае каучука СКИ-3 к резкому уменьшению, а в случае каучука СКМС-ЗОРП к незначитель-

Таблица 9.22. Влияние типа каучука и содержания наполнителя на показатель условной прочности при растяжении резин (МПа)

Каучук

Содержание наполнителя

, масс.ч

СКИ-3

СКМС-ЗОРП

СКН-26

СКН-40М

Наирит СР-50

Таким образом, по комплексу физико-механических и электрофизических характеристик для создания высокоэффективных эластичных экранирующих материалов можно использовать магнитные графиты с содержанием углеродной составляющей более 40 % (масс), наполнение магнитного графита при этом должно составлять более 400 (масс.ч) на 100 (масс.ч) эластомерного связующего.

С целью определения содержания металлов в магнитном графите бьшо проведено исследование его состава методом лазерной масс-спектромет-рии. Этот метод позволяет определять процентное содержание элемента до 10 % (масс). Исследования проводили на масс-спектрометре с двойной фокусировкой JMB-01SB, оснащенном лазерно-плазменным ионным источником. Лазерный масс-спектральный метод основан на измерении числа ионов основы и микропримесей, образующихся при испарении и ионизации анализируемого образца сфокусированным лазерным излучением. Анализ показал, что магнитный графит содержит следующие металлы: Fe - 3 10-1; Mg - 1 10 ; Al - 2-10-2; Мп - 4-10-3; Sm, Ni, Сг, Pb, Ti по 2- Ю--; Си - 3 - 10- . Основную часть металлической фазы магнитного графита составляют: Fe, Mg и Al. Содержание других металлов незначительно, однако небольшие количества металлов переменной валентности, входящих в состав магнитного графита, могут оказывать негативное влияние на окислительную стойкость материала и потребовать увеличения количества стабилизатора в рецептуре. Следует отметить, что при высокотемпературном способе получения магнитного графита металлы, присутствующие в его составе, находятся в форме оксидов.

Тип эластомерного связующего может оказать существенное влияние на комплекс технологических, вулканизационных физико-механических и электромагнитных характеристик получаемого материала. Поэтому бьши исследованы композиции, наполненные магнитным графитом с содержанием углеродной составляющей 40 % (масс.) на основе каучуков СКИ-3, СКМС-ЗОРП, СКН-26, СКН-40М и наирита СР-50. Содержание магнитного графита в композиции варьировалось от 100 до 900 (масс.ч) на 100 (масс.ч) эластомерного связующего. Для улучшения технологических характеристик композиций вместе с наполнителем вводилось 20 (масс.ч) пластификатора. В табл. 9.21 показано влияние содержания наполнителя на пластичность исследованных резиновых смесей.

Как видно из табл. 9.21, введение в эластомерную матрицу магнитного графита приводит к значительному снижению пластичности композиций, независимо от типа используемого эластомерного связующего. Следует отметить, что композиции на основе каучуков СКИ-3 и СКМС-ЗОРП, при



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [ 110 ] 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка