Search

The paper presents the results of the study of the dependence of the properties of polymer composites of the linear high-pressure polyethylene (LHPPET) system – graphite fillers of various types: natural GAK-2, thermally expanded (TEG) and with ultrasonic treatment. The test samples contained a filler in a wide concentration range (5–35 wt. %). Samples were manufactured using rolling, pressing and powder technology methods. Electrical resistance was measured by the four-probe potentiometric method at constant current. It is shown that the electrical resistance decreases sharply in a narrow concentration interval of 5–15 wt. % from 6.77·1010 to 4.9·102 Ω·m (for compositions obtained by rolling), from 2.96·1010 to 1.2 Ω·m (for pressed samples), from 2.87·109 to 0.14 Ω·m (for compositions obtained by powder technology). For samples of the LHPPET – GAK-2 system, a rapid decrease in electrical resistance is observed at filler concentrations of 5–30 wt. % from 1.36·1012 Ω·m to 2.79·102 Ω·m. Using thermally expanded graphite with and without ultrasonic treatment (and to a lesser extent GAK-2) it is possible to obtain polymer composite materials (PCM) with volume resistivity ranging from 6.77 to 1.9·10-3 Ω·m. It has been experimentally confirmed that electrical conductivity largely depends on the PCM manufacturing technology. The established dependences of the current conductivity of composites, depending on the manufacturing method, are associated with the corresponding structural differences. These structural differences are manifested in an increase in the number and area of contacts of filler particles – graphite and in a change in the thickness of the layers of the polymer matrix. Dry powder technology is the most effective method of obtaining LHPPET – graphite compositions. The optimal composition of the composition is 25 wt. % TEG and 75 wt. % LHPPET. Directions of practical use of the obtained results can be effectively used in industry and housing and communal economy., У роботі представлені результати дослідження залежності властивостей полімерних композитів системи лінійний поліетилен високого тиску (ЛПЕВТ) – графітові наповнювачі різних видів: природний ГАК-2, терморозширений (ТРГ) та з ультразвуковою обробкою. Дослідні зразки містили наповнювач у широкому концентраційному інтервалі (5–35мас.%). Виготовлення зразків проводили методами вальцювання, пресування та порошкової технології. Вимірювання електричного опору проводилося чотирьохзондовим потенціометричним методом при постійному струмі. Показано, що електричний опір різко зменшується у вузькому концентраційному інтервалі 5–15мас.% від 6,77·1010 до 4,9·102Ом·м (для композицій, одержаних вальцюванням), від 2,96·1010 до 1,2Ом·м (для пресованих зразків), від 2,87·109 до 0,14Ом·м (для композицій, отриманих порошковою технологією). Для зразків системи ЛПЕВТ – ГАК-2 стрімке зменшення електричного опору спостерігається при концентраціях наповнювача 5–30мас.% від 1,36·1012Ом·м до 2,79·102Ом·м. Використовуючи терморозширений графіт з і без ультразвуковою обробкою (і меншою мірою ГАК-2) можна отримувати полімерні композиційні матеріали (ПКМ) з об’ємним питомим опором в межах від 6,77 до 1,9·10-3 Ом·м. Експериментально підтверджено, що електропровідність значною мірою залежить від технології виготовлення ПКМ. Встановлені залежності струмопровідності композитів в залежності від способу виготовлення пов’язуються з відповідними структурними відмінностями. Ці структурні відмінності проявляються у збільшенні числа і площі контактів частинок наповнювача – графіту та зміні товщини прошарків полімерної матриці. Найбільш ефективними методами отримання композицій ЛПЕВТ – графіт є суха порошкова технологія. Оптимальний склад композиції становить 25мас.% ТРГ і 75мас.% ЛПЕВТ. Напрямками практичного використання отриманих результатів можуть бути ефективно використані у промисловості та житлово-комунальному господарстві.

The object of research in this study is electroconductive epoxy compositions with carbon fillers. Based on the porous structure of the filler, the technology of manufacturing composite materials in the form of films using ultrasound is proposed. The effect of the type and content of the carbon filler on the electrical properties of the epoxy composite is investigated. It is found that the resistivity in the direction perpendicular to the axis of formation of samples with content of thermally expanded graphite (normal and after ultrasonic grinding at room temperature) can reach 7.5∙10 -6 Ω∙m, while for carbon nanotubes is 5.1∙10 -8 Ω∙m. It is found that the percolation threshold for systems of epoxy resin – thermally expanded graphite is ~ 5 wt. %, and for epoxy resin systems – carbon nanotubes is ~ 1 wt. %. Research results of the effect of carbon filler on the dielectric properties of epoxy composite are presented. It is experimentally established that as the filler concentration increases, the dielectric constant increases in the polymer matrix. A sharp increase in the dielectric constant of research systems is observed with a CNT concentration of 1%. An increase in the dielectric losses of the orientational polarization is observed as the frequency of the alternating current increases to 10 5 Hz.

The object of research in this study is electroconductive epoxy compositions with carbon fillers. Based on the porous structure of the filler, the technology of manufacturing composite materials in the form of films using ultrasound is proposed. The effect of the type and content of the carbon filler on the electrical properties of the epoxy composite is investigated. It is found that the resistivity in the direction perpendicular to the axis of formation of samples with content of thermally expanded graphite (normal and after ultrasonic grinding at room temperature) can reach 7.5∙10-6 Ω∙m, while for carbon nanotubes is 5.1∙10-8 Ω∙m. It is found that the percolation threshold for systems of epoxy resin – thermally expanded graphite is ~ 5 wt. %, and for epoxy resin systems – carbon nanotubes is ~ 1 wt. %. Research results of the effect of carbon filler on the dielectric properties of epoxy composite are presented. It is experimentally established that as the filler concentration increases, the dielectric constant increases in the polymer matrix. A sharp increase in the dielectric constant of research systems is observed with a CNT concentration of 1%. An increase in the dielectric losses of the orientational polarization is observed as the frequency of the alternating current increases to 105 Hz., Проведено исследование основных физических свойств углеродных наполнителей. Исследовано влияние вида и содержания углеродного наполнителя на электрические и диэлектрические свойства эпоксидного композита. Показано, что при увеличении концентрации наполнителя в полимерной матрице растет величина диэлектрической проницаемости, а перколяционный порог для систем эпоксидная смола – углеродный наполнитель колеблется в пределах ~ 1–5 мас. %., Проведено дослідження основних фізичних властивостей вуглецевих наповнювачів. Досліджено вплив виду та вмісту вуглецевого наповнювача на електричні та діелектричні властивості епоксидного композиту. Показано, що при збільшенні концентрації наповнювача в полімерній матриці зростає величина діелектричної проникності, а перколяційний поріг для систем епоксидна смола – вуглецевий наповнювач коливається в межах ~ 1–5 мас. %.