Preview

ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ НАНОМОДИФИЦИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО ПОЛИУРЕТАНА ПРИ ПРОТЕКАНИИ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2019-2-63-72

Полный текст:

Аннотация

Разработка новых типов функциональных материалов на основе модифицированных полимеров является перспективной научной задачей. Модифицированные полимеры широко применяются в радиоэлектронике и электротехнике. Наиболее эффективным методом, позволяющим изменять не только физико-механические, но и электрофизические свойства полимеров, является введение в их структуру углеродных наноматериалов - наномодификаторов. Углеродные наноструктуры, а также типы полимеров очень многообразны, поэтому необходимо изучить и оценить влияние на свойства полимеров морфологии углеродных наноструктур и концентрации вводимого модификатора. В связи с этим работа посвящена изучению влияния углеродных наноструктур в составе полиуретана, обладающих различной морфологией, на тепловыделения при протекании постоянного электрического тока. С этой целью проведены экспериментальные исследования полиуретановых композитов с различным массовым содержанием (масс. %) многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), синтезированных на разных катализаторах. Проведены исследования электропроводящих свойств наномодифицированных композитов при различной концентрации двух типов МУНТ. В ходе исследования выявлено, что самым низким удельным объемным электрическим сопротивлением (3,5×104 Ω×см) обладает полиуретан, модифицированный 7 масс. % МУНТ, синтезированными на Fe-Co/2,1Al2O3. Исследовано бесконтактным методом измерения распределение температурного поля на поверхности образцов наномодифицированных композитов при подключении их к источнику постоянного тока. Установлено, что самым равномерным распределением температурного поля обладают образцы нагревателей, изготовленные на основе полиуретанов, модифицированных 7 масс. % МУНТ. В ходе исследования обнаружен эффект токовой флуктуации, что можно объяснить хаотичной электропроводящей сетью, образованной МУНТ в полиуретане. Выявлено, что различное массовое содержание МУНТ в композите оказывает влияние на распределение температурного поля при подаче постоянного электрического напряжения, что следует из особенностей распределения углеродных наноструктур в матрице полимера.

Об авторах

В. С. Ягубов
Тамбовский государственный технический университет
Россия


А. В. Щегольков
Тамбовский государственный технический университет
Россия


Список литературы

1. Саундерс Д., Фриш К. Химия полиуретанов. М.: Химия, 1968. 470 с.

2. Яманова Р.Р. Современные материалы и технологии для получения форм и отливок при изготовлении сувенирной продукции // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 2. С. 292-295.

3. Ирле К., Райер Р., Рошу Р., Штингль Т., Буланов М.Н. Высокоэффективные водно-дисперсионные полиуретановые ЛКМ для защиты стальных поверхностей // Лакокрасочные материалы и их применение. 2011. № 10. С. 43-46.

4. Еськов А.А., Лебедева Т.А., Белова М.В. Лакокрасочные материалы с пониженным содержанием летучих веществ (обзор) // Труды ВИАМ. 2015. № 6. С. 8-35.

5. Li J., Feng Q., Cui J., Yuan Q., Qiu H., Gao S., Yang J. Self-assembled graphene oxide microcapsules in Pickering emulsions for self-healing waterborne polyurethane coatings // Composites Science and Technology. 2017. Vol. 151. P. 282-290.

6. Hummers W.S., Offeman R.E. Preparation of Graphitic Oxide // Journal of the American Chemical Society. 1958. Vol. 80. № 6. P. 1339-1339.

7. Балаева С.М., Козлов Г.В., Заиков Г.Е., Стоянов О.В. Зависимость степени усиления от структуры нанонаполнителя для нанокомпозитов полиуретан/углеродные нанотрубки // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 2. С. 163-166.

8. Щегольков А.В., Щегольков А.В., Парфимович И.Д., Буракова Е.А., Кобелев А.В., Дьячкова Т.П. Аспекты направленного синтеза углеродных нанотрубок для создания иерархических радиопоглощающих композитных материалов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. № 4. С. 337-343.

9. Гусева Е.Н., Пихуров Д.В., Зуев В.В. Диэлектрические свойства полиуретановых нанокомпозитов, модифицированных фуллереном С60 и наноалмазами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6. С. 982-989.

10. Leng J.S., Huang W.M., Lan X., Liu Y.J., Du S.Y. Significantly reducing electrical resistivity by forming conductive Ni chains in a polyurethane shape-memory polymer/carbon-black composite // Applied Physics Letters. 2008. Vol. 92. № 20. P. 204101.

11. Hohimer C.J., Petrossian G., Ameli A., Mo C., Pötschke P. Electrical conductivity and piezoresistive response of 3D printed thermoplastic polyurethane/multiwalled carbon nanotube composites // Behavior and Mechanics of Multifunctional Materials and Composites XII 2018: proceedings of SPIE - International Society for Optics and Photonics. 2018. Vol. 10596. P. 105960J.

12. Li Y., Zhou B., Zheng G., Liu X., Li T., Yan C., Cheng C., Dai K., Liu C., Shena C., Guo Z. Continuously prepared highly conductive and stretchable SWNT/MWNT synergistically composited electrospun thermoplastic polyurethane yarns for wearable sensing // Journal of Materials Chemistry C. 2018. Vol. 6. № 9. P. 2258-2269.

13. Ягубов В.С., Щегольков А.В. Саморегулируемый электронагреватель на основе эластомера, модифицированный многослойными углеродными нанотрубками // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. № 3. С. 341-345.

14. Tang P., Zhang R., Shi R., Bin Y. Synergetic effects of carbon nanotubes and carbon fibers on electrical and self-heating properties of high-density polyethylene composites // Journal of Materials Science. 2015. Vol. 50. № 4. P. 1565-1574.

15. Xiao Z., Sheng C., Xia Y., Yu X., Liang C., Huang H., Gan Y., Zhang J., Zhang W. Electrical heating behavior of flexible thermoplastic polyurethane/Super-P nanoparticle composite films for advanced wearable heaters // Journal of industrial and engineering chemistry. 2019. Vol. 71. P. 293-300.

16. Liu P., Liu L., Jiang K., Fan S. Carbon-nanotube-film microheater on a polyethylene terephthalate substrate and its application in thermochromic displays // Small. 2011. Vol. 7. № 6. P. 732-736.

17. Yan J., Jeong Y.G. Highly elastic and transparent multiwalled carbon nanotube/polydimethylsiloxane bilayer films as electric heating materials // Materials & Design. 2015. Vol. 86. P. 72-79.

18. Luo J., Lu H., Zhang Q., Yao Y., Chen M., Li Q. Flexible carbon nanotube/polyurethane electrothermal films // Carbon. 2016. Vol. 110. P. 343-349.

19. Ha J.-H., Chu K., Park S.-H. Electrical Properties of the Carbon-Nanotube Composites Film Under Extreme Temperature Condition // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2019. Vol. 19. № 3. P. 1682-1685.

20. Yao X., Hawkins S.C., Falzon B.G. An advanced anti-icing/de-icing system utilizing highly aligned carbon nanotube webs // Carbon. 2018. Vol. 136. P. 130-138.

21. Марков А.В., Гущин В.А., Марков В.А. Термоэлектрические характеристики электропроводящих композитов на основе смесей кристаллизующихся и аморфных полимеров с техническим углеродом // Пластические массы. 2019. №. 1-2. С. 44-47.

22. Raza M.A., Westwood A., Brown A., Hondow N., Stirling Ch. Characterisation of graphite nanoplatelets and the physical properties of graphite nanoplatelet/silicone composites for thermal interface application // Carbon. 2011. Vol. 49. № 13. P. 4269-4279.

23. Yagubov V., Stolyarov R., Memetov N., Blokhin A., Tkachev A., Gorshkova A., Moskova M. Nanomodified electroconducting glue compositions based on polychloroprene rubber // AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 2041. № 1. P. 020026.


Для цитирования:


Ягубов В.С., Щегольков А.В. ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ НАНОМОДИФИЦИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО ПОЛИУРЕТАНА ПРИ ПРОТЕКАНИИ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2019;(2):63-72. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2019-2-63-72

For citation:


Yagubov V.S., Shchegolkov A.V. HEAT GENERATION OF NANOMODIFIED ELECTRICALLY-CONDUCTIVE POLYURETHANE DURING THE FLOW OF DIRECT CURRENT. Science Vector of Togliatti State University. 2019;(2):63-72. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2019-2-63-72

Просмотров: 4


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)