слоистый полимерный материал

Формула изобретения

СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ, внутренний слой которого выполнен из пропитанного связующим токопроводящего углеродного наполнителя, а наружные - из пропитанного связующим изоляционного наполнителя, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего он содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, об.

Поливиниловый спирт 30 70

Токопроводящий углеродный наполнитель 10 20

Изоляционный наполнитель 20 50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к товарам народного потребления электротехнического, строительного, спортивного и др. назначений и может найти применение при производстве электронагревательных приборов, которые могут быть использованы для обогрева помещений в жилых, общественных, животноводческих, производственных и других зданиях и сооружениях.

Для изготовления электронагревателя методом контактного формования известно применение полимерного материала, полученного сочетанием проводящего слоя из бумаги, которая представляет собой смесь углеродных волокон с диэлектрическими волокнами, изолированных с обеих сторон слоями дублированной полимерной пленки [1]

Однако такие нагреватели имеют невысокую технологичность, так как необходимо применение высоких давлений (10²-10⁵ Па с) при формовании для монолитизации изделия, и невысокие механические показатели из-за отсутствия в них жесткого слоя, воспринимающего основную конструкционную нагрузку.

Наиболее близким к изобретению является полимерный материал на основе углеволокнистой бумаги типа "углен" (целлюлоза токопроводящий слой) и непроводящей бумаги (изолирующий слой), пропитанных фенолоформальдегидными связующими [2]

Существенным недостатком нагревателей, изготовленных из указанного материала, является токсичное действие на органы человека во время его применения, которое заключается в появлении аллергических реакций, нарушении комфортного состояния. Кроме того, производство нагревателей из известного материала характеризуется высокой трудоемкостью (термообработка в течение 1-1,5 ч). К недостаткам указанного материала относятся также взрыво- и пожароопасность, что ограничивает возможность применения такого электронагревателя.

Предлагаемое техническое решение позволяет решить задачу исключения токсичного и раздражающего действия на организм человека. Замена фенолоформальдегидного связующего (прототип) на поливиниловый спирт (ПВС) в составе предлагаемого материала позволяет исключить токсичные выделения в процессе производства и эксплуатации изделия. Это обусловлено, во-первых, известным свойством ПВС возможность получения водных растворов, во-вторых, установленным в результате проведенного масс-спектрометрического анализа фактом, что основным летучим продуктом при переработке ПВС и полимерных материалов (ПМ) на его основе и при эксплуатации изделий из ПМ на основе ПВС в широком интервале температур (50-300^оС) является вода. Кроме того, снижается себестоимость и трудоемкость изготовления нагревателя. При производстве нагревателя по прототипу требуется термообработка 1-1,5 ч, а при использовании материала на основе ПВС время термообработки составляет лишь 0,5 ч. Более высокие значения теплостойкости полимерного материала на основе ПВС, достигаемые преобразованием линейной структуры полимера в сетчатую в результате переработки ПМ по установленным технологическим режимам, позволяют уменьшить износ в процессе эксплуатации, тем самым увеличивая срок службы электронагревателя.

Для решения поставленной задачи в слоистом полимерном материале, внутренний слой которого выполнен из пропитанного связующим токопроводящего углеродного наполнителя, а наружные из пропитанного связующим изоляционного наполнителя, в качестве полимерного связующего использован поливиниловый спирт при связующем соотношении компонентов, об. Поливиниловый спирт 30-70 Токопроводящий угле- родный наполнитель 10-20 Изоляционный напол- нитель 20-50

В качестве связующего полимерного материала может быть использован ПВС различных марок. В качестве электропроводного слоя применяются углеродосодержащие материалы, например углеродный трикотаж, углеродные ткани, ленты, порошки, жгуты. В качестве изоляционного слоя могут быть использованы стеклянные и органические ткани, например СВМ.

ПВС, водным раствором которого различной концентрации (от 0,1 до 95 мас. ) предварительно пропитывают электропроводящий и изоляционный слои с последующим удалением растворителя (воды), при получении изделия расплавляется и образует матричную фазу. Электронагреватели необходимых размеров и конфигурации в зависимости от вида наполнителей изготовляют методом прессования.

П р и м е р ы 1-5. Полимерный материал, содержащий в качестве матрицы ПВС марки 8/2 (ГОСТ 10779-78) Т_пл. 230^оС, в качестве токопроводящего слоя углеродный трикотаж, в качестве изоляционного слоя стеклоткань марки Т10-80 (ГОСТ 19170-73) получали методом пропитки углеродного трикотажа и стеклоткани растворами ПВС различной концентрации на стадии изготовления препрега с последующей сушкой при 100^оС в течение 1 ч, термообработкой при 200^оС в течение 15 мин и прессованием листового пластика при 250^оС, давлением 15 атм в течение 15 мин. Образцы пластика испытывали на деформационную теплостойкость в соответствии с ГОСТ 12021-75. Результаты испытаний представлены в табл.1.

П р и м е р ы 6-10. Полимерный материал, содержащий в качестве матрицы ПВС марки 16/1 (ГОСТ 10779-78) Тпл. 220^оС, в качестве токопроводящего слоя углеродную ткань УРАЛ-ТРI0ЭХО (ТУ6-06-31-504-85), изоляционного слоя ткань СВМ артикул 56313, получали методом пропитки ткани УРАЛ и ткани СВМ водными растворами ПВС различной концентрации на стадии изготовления препрега с последующей сушкой при 100^оС в течение 1 ч, термообработкой при 200^оС в течение 15 мин и прессованием при 240^оС, давлении 15 атм в течение 15 мин. Образцы пластика испытывали на деформационную теплостойкость в соответствии с ГОСТ 12021-75.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Примеры 11-15. Состав пластика и режимы обработки аналогичны примерам 1-5.