суспензия для получения токопроводящего покрытия

Формула изобретения

Суспензия для получения токопроводящего покрытия, включающая метасиликат натрия, графит, оксид алюминия и оксид железа (III), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбонат стронция, титанат калия, оксид бария и соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Метасиликат натрия	28-30
Графит	11-15,5
Оксид алюминия	3,5-3,7
Оксид железа (III)	3,5-3,7
Карбонат стронция	3,5-3,7
Титанат калия	4,2-4,5
Оксид бария	1,2-1,5
Соляная кислота	4,9-5,1
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве пленочных нагревательных покрытий и электронагревателей.

Известна электропроводящая композиция на основе полиацетальной смолы, содержащая оксиметиленовый полимер, электропроводящую сажу и эластомерный полиуретан [Патент РФ №2179762, «Полупроводящая полуацетальная композиция», МПК ⁷ Н 01 В 1/24, С 08 К 3/04, опубл. 20.02.02, бюл. №5].

Известен электропроводящий материал, полученный полимеризацией пропилена на поверхности частиц углеродного материала, предварительно обработанного алюминийорганическим соединением, в присутствии металлоорганической каталитической системы [Патент РФ №2200170, «Способ получения тепло- и электропроводящего материала и материала, полученного этим способом», МПК ⁷ C 08 F 292/00, С 08 L 23/12, С 08 К 3/04 // Н 01 В 1/24, опубл. 10.03.2003, бюл. №7].

Данные составы не могут использоваться для нанесения электропроводящей пленки на материалы с температурой размягчения ниже 2200°С, например стекло.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является суспензия для получения токопроводящего покрытия, содержащая метасиликат натрия, графит, воду, оксид алюминия и оксид железа (III) при следующем содержании компонентов, мас.%:

Метасиликат натрия	18-26
Графит	10-20
Оксид алюминия	4-12
Оксид железа (III)	4-12
Вода	Остальное

[А.с. СССР №1791852, «Суспензия для получения токопроводящего покрытия», МПК⁵ Н 01 В 1/00, опубл. 30.01.93, бюл. №4].

Недостатком известной пленки является отрицательный температурный коэффициент сопротивления, что придает пленочному покрытию низкую сопротивляемость тепловым нагрузкам.

Изобретение направлено на создание токопроводящего покрытия с положительным температурным коэффициентом сопротивления для придания ему высокой сопротивляемости тепловым нагрузкам.

Это достигается тем, что суспензия, включающая метасиликат натрия, графит, оксид алюминия и оксид железа (III), дополнительно содержит карбонат стронция, титанат калия, оксид бария и соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Метасиликат натрия	28-30
Графит	11-15,5
Оксид алюминия	3,5-3,7
Оксид железа (III)	3,5-3,7
Карбонат стронция	3,5-3,7
Титанат калия	4,2-4,5
Оксид бария	1,2-1,5
Соляная кислота	4,9-5,1
Вода	Остальное

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав суспензии отличается от известного введением новых компонентов, а именно: карбоната стронция, титаната калия, оксида бария и соляной кислоты. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна». Анализ известных токопроводящих составов показал, что для получения свойств пленок, какие они проявляют в заявляемом решении, а именно наличие положительного температурного коэффициента сопротивления в графитовой системе, приводящего к высокой сопротивляемости тепловым нагрузкам; предложенный состав ингредиентов используется впервые и полученный результат не обусловлен известными свойствами новых компонентов. Таким образом, данный состав придает пленке новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».

Для экспериментальной проверки заявляемого состава было изготовлено несколько составов смесей ингредиентов, пять из которых представлены в таблице. Смеси получали простым смешиванием компонентов. Суспензию кистью наносили на поверхность слюдяных пластин. Толщина пленки - 0,2-0,4 мм.

Образцы слюдяных пластин с нанесенной пленкой прокаливали при температуре 300°С в течение 5-7 часов. В таблице представлены полученные свойства образцов, прошедших термическую обработку с различным соотношением ингредиентов.

№ пп	Соотношение компонентов, мас. %.	Температурный коэффициент сопротивления, R, Ом/°С	Примечание
1	Метасиликат натрия - 28,5; графит - 14; оксид алюминия - 3,6; оксид железа (III) - 3,6; карбонат стронция - 3,6; титанат калия - 4,3; оксид бария - 1,4; соляная кислота - 5; вода - 36.	20
2	Метасиликат натрия - 30; графит - 11; оксид алюминия - 3,7; оксид железа (III) - 3,7; карбонат стронция - 3,7; титанат калия - 4,5; оксид бария - 1,2; соляная кислота - 5,1; вода - 37,1.	15
3	Метасиликат натрия - 28; графит - 15,5; оксид алюминия - 3,5; оксид железа (III) - 3,5; карбонат стронция - 3,5; титанат калия - 4,2; оксид бария - 1,5; соляная кислота - 4,9; вода - 35,4.	15
4	Метасиликат натрия - 35; графит - 14; оксид алюминия - 3,5; оксид железа (III) - 3,5; карбонат стронция - 2,8; титанат калия - 5,7; оксид бария - 0,7; соляная кислота - 5; вода - 29,8.	-0,5	Отрицательный температурный коэффициент сопротивления, вспучивание при сушке
5	Метасиликат натрия - 18; графит - 14; оксид алюминия - 3,6; оксид железа (III) - 3,5; карбонат стронция - 3,5; титанат калия - 4,2; оксид бария - 2,8; соляная кислота - 5; вода - 45,4.	-10	Низкая прочность пленочного покрытия, отрицательный температурный коэффициент сопротивления

Суспензия предлагаемого состава (пп.1-3) обладает положительным температурным коэффициентом, что придает пленочному покрытию высокую сопротивляемость тепловым нагрузкам и, следовательно, позволяет повысить срок службы изделий.

Из таблицы следует, что уменьшение содержания силиката натрия ниже 28% нецелесообразно из-за уменьшения прочности пленки и снижения тепловой нагрузки. Увеличение содержания метасиликата натрия более 30% приводит к вспучиванию покрытия при термообработке и исчезновению положительного температурного коэффициента сопротивления.

При выходе из оптимальных пределов концентраций оксида алюминия и оксида железа наблюдается снижение механической прочности и тепловой нагрузки пленочного покрытия.

Избыточное содержание графита нежелательно из-за малого омического сопротивления и исчезновения положительного температурного коэффициента сопротивления. Содержание графита менее 11% приводит к резкому увеличению сопротивления, что отрицательно сказывается на технологических характеристиках пленочного покрытия (снижение температуры греющей поверхности).

Выход из оптимальных пределов концентраций карбоната стронция, оксида бария и титаната калия приводит к снижению температурного коэффициента сопротивления. Оптимальная концентрация соляной кислоты регулирует рН суспензии.

Суспензия стабильна при оптимальных концентрациях в течение трех месяцев, в течение этого времени она может храниться в герметичной таре при комнатной температуре без увеличения вязкости и потери функциональных свойств.