×
10.08.2019
219.017.bdc0

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ЭЛЕКТРЕТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу получения полимерного электрета, который может быть использован в герметизирующих системах, в триботехнике, в различной аппаратуре и приборах, таких как электретные дозиметры, электретные фильтры и электретные микрофоны. Для изготовления пластин или пленок из получаемых полимерных электретов предлагается использовать в качестве основного полимера-связующего эпоксидную смолу марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), нанесенную на твердую подложку и отверждаемую полиэтиленполиамином (ТУ 6-05-861-73), при этом поляризация материала является следствием процесса отверждения, при котором используют ультрафиолетовое излучение. В предложенном способе образование поверхностного заряда является следствием различия скоростей процесса отверждения на противоположных сторонах образца. Повышение срока сохранения суммарной поверхностной плотности электрического заряда в полимерном электрете является техническим результатом изобретения. 1 ил., 1 табл., 14 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области получения полимерных электретов. Электретные материалы применяются в качестве герметизирующих систем, в триботехнике, в бытовой технике (широко известны высококачественные электретные микрофоны), в технике специального назначения (электретные фильтры, электретные дозиметры).

Известен способ получения электретов (аналог), заключающийся в получении электретов в процессе совмещения синтеза полимера путем отверждения исходного эпоксидного олигомера DER-331 отвердителем Л-20, с процессом поляризации в постоянном электрическом поле, с напряжением 5 кВ в течение 2 часов и последующим охлаждением в течение 30 минут без снятия поляризующего воздействия [Мочалова В.Н. Влияние температуры одновременной поляризации и отверждения на электретные характеристики композитов на основе эпоксидного олигомеров DER-331 при отверждении полиаминоамидом Л-20 / Е.Н. Мочалова, P.P. Бурганов, Р.Н. Вахитова, Н.А. Лимаренко // Вестник Казанского технологического университета. - 2015, Т. 18, №20, С. 47-49].

Недостатком аналога является то, что в основе этого способа лежит традиционная технология полимерных электретов, в которой термопластичный полимер был заменен термореактивной смолой.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ получения полимерного электрета, включающий синтез полимера из олигомерной термореактивной смолы ЭД-20 и отвердителя полиэтиленполиамина, поляризацию полимера путем нагревания смеси между двумя обкладками из различных металлов, охлаждении и отделении обкладок. Причем в процессе отверждения обкладки могут быть замкнуты или разомкнуты. [Пат. 2298245 РФ, МПК H01G 7/02. Способ получения полимерного электрета / Левин Р.В., Студенцов В.Н., Скудаев Е.А., Дорошенко Л.М., заявитель - Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», патентообладатель - Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», заявлено - 20.12.2015, опубликовано - 27.04.2017]. Отличительной особенностью прототипа является то, что отверждение термореактивной смолы происходит не в чистом виде, а больший вклад в поляризацию материала вносит протекающий электрохимический процесс между обкладками и эпоксидной композицией.

Недостатком прототипа является повышенная металлоемкость и необходимость нагрева.

Техническая проблема данного изобретения заключается в необходимости повышения срока сохранения суммарной поверхностной плотности электрических зарядов, понижение материалоемкости, что достигается за счет отсутствия термообработок и дополнительных физических воздействий.

Для решения поставленной проблемы предлагается способ получения полимерного электрета, в основе которого лежит нанесение смеси олигомерной смолы с отвердителем на твердую подложку. Предлагается рассмотреть процесс поляризации материала как следствие процесса отверждения, в ходе которого изменяется полярность реагирующих веществ, происходит превращение проводящего материала в диэлектрик, возникают новые полярные группы, то есть поляризация протекает одновременно с процессами полимерообразования, при этом полярные группы локализуются в сетчатой структуре.

Полученные материалы могут найти применение в аппаратах, где электреты применяются в виде пленок или пластин.

Изобретение поясняется чертежом: фиг. 1 - электрохимический способ определения потенциала поверхности по трехточечной схеме, где 1 - образец электрета; 2 - капля 2% водного раствора NaCl; 3 - вспомогательный графитовый электрод; 4 - стандартный электрод сравнения; 5, 6, 7 - кабель к потенциостату.

Способ получения полимерного электрета на основе термореактивных смол заключается в следующем.

Для изготовления пластин или пленок из получаемых полимерных электретов предлагается использовать в качестве основного полимера (связующего) эпоксидную смолы марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), отверждаемую полиэтиленполиамином (ПЭПА) (ТУ 6-02-594-88).

Для образцов стандартных размеров определяли следующие характеристики: разность потенциалов между сторонами электрета Δϕ, мВ; электрическая емкость С, нФ; суммарная поверхностная плотность электрического заряда σ, Кл/м2.

Процесс получения образцов на основе термореактивной смолы состоит в следующем: приготавливается смесь олигомерной смолы с отвердителем, после тщательного перемешивания и дегазации получившуюся смесь наносят на подложку таким образом, чтобы композиция не выступала за края подложки и поверхность была равномерной. После процесса отверждения, который можно проводить как в полной темноте, так и в присутствии белого света, электреты готовы к использованию. Условия отверждения непосредственно влияют на характеристики электрета, так например, отверждение в полной темноте приводит к увеличению суммарной поверхностной плотности заряда, а отверждение в присутствии белого света, наоборот, снижает. Такое же воздействие наблюдается, если неотвержденные композиты обработать ультрафиолетовым излучением. Кратковременное облучение (в течение 10 минут) приводит к увеличению разности потенциалов между сторонами электрета.

Пример 1: Способ-прототип. Жидкую смесь смолы марки ЭД-20 и отвердителя ПЭПА при массовом соотношении 9:1 помещают в алюминиевую кювету и сверху закрывают пластиной из меди или цинка так, чтобы жидкость, края кюветы и верхняя пластина находились на одном уровне. Кювету и верхнюю пластину закорачивают. Заполненную и закрытую кювету помещают в камеру отверждения на 24 часа.

Пример 2: Жидкую смесь смолы марки ЭД-20 и отвердителя ПЭПА при массовом соотношении 9:1 наносят на подложку из полиэтилетерифталатной пленки (удельная теплопроводность ПЭТ-пленки 0,22 Вт/м⋅К). Отверждение композиции протекает в камере отверждения в течение 24 часов.

Пример 3: По примеру 2, отличающийся тем, что в качестве подложки использовали целлюлозную пленку (удельная теплопроводность целлюлозы 4,6 Вт/м⋅К).

Пример 4: По примеру 2, отличающийся тем, что в качестве подложки использовали алюминиевую фольгу (удельная теплопроводность алюминия 230 Вт/м⋅К).

Пример 5: По примеру 4, отличающийся тем, что отверждение проводили в унифицированных условиях в присутствии белого света. В качестве источника света использовали лампу накаливания мощностью 40 Вт. Расстояние между источником света и образцами, в примерах 5-9 составляло 0,3 м.

Пример 6: По примеру 5, отличающийся тем, что в качестве унифицированных условий использовали обычный дневной (рассеянный) свет.

Пример 7: По примеру 5, отличающийся тем, что в качестве источника света использовали лампу накаливания мощностью 25 Вт.

Пример 8: По примеру 5, отличающийся тем, что в качестве источника свет использовали лампу накаливания мощностью 60 Вт.

Пример 9: По примеру 5, отличающийся тем, что отверждение проводили в полной темноте.

Пример 10: По примеру 9, отличающийся тем, что неотвержденные композиции обрабатывали ультрафиолетовым излучением в течение 10 минут. Мощность УФИ лампы и расстояние от лампы до образцов, в примерах 9-14 равны 0,70 Вт/м3 и 0,2 м. соответственно.

Пример 11: По примеру 9, отличающийся тем, что неотвержденные композиции обрабатывали ультрафиолетовым излучением в течение 30 минут.

Пример 12: По примеру 9, отличающийся тем, что неотвержденные композиции обрабатывали ультрафиолетовым излучением в течение 20 минут.

Пример 13: По примеру 9, отличающийся тем, что неотвержденные композиции обрабатывали ультрафиолетовым излучением в течение 5 минут.

Пример 14: По примеру 9, отличающийся тем, что неотвержденные композиции обрабатывали ультрафиолетовым излучением в течение 60 минут.

Сравнение примеров 2-4 показывает, что теплопроводность материала, используемого в качестве подложки, влияет на электретные характеристики полимерных композиций. Применение подложки с высокой теплопроводностью способствует отводу теплоты, выделяющейся в процессе отверждения, что приводит к увеличению суммарной поверхностной плотности заряда. Поляризация в примере 1 обусловлена электрохимическими процессами, а в примерах 2-4 образование поверхностного заряда обусловлено процессом отверждения.

Анализ примеров 5-9 показывает, что условия отверждения полимерной композиции влияют на электретные характеристики. Процессу поляризации способствуют более мягкие условия отверждения. Наличие дополнительной энергетической подпитки отрицательно влияет на величину суммарной поверхностной плотности заряда.

Сравнение примеров 10-14 показывает, что характер влияния УФИ схож с влиянием белого света на электретные характеристики, т.к. оба воздействия относятся к способам энергетической подпитки. С увеличением продолжительности УФИ происходит уменьшение суммарной поверхностной плотности заряда. Таким образом, энергетическая подпитка негативно влияет на электретные характеристики полимерных композиций.

Процесс отверждения необходимо проводить в интервале температур 20-25°С, т.к. отверждение протекает с выделением теплоты и повышение температуры может привести к вспениванию реакционной смеси. Также необходимо обеспечивать максимальный отвод теплоты с одной из поверхностей, т.к. движущей силой поляризации материала является разница скоростей отверждения на противоположных сторонах полимерной композиции.

При отверждении термореактивных смол конкурируют процесс образования сетчатых продуктов (процесс 1) и процесс образования линейных продуктов (процесс 2) [Иржак В.И. Сетчатые полимеры: Синтез, структура, свойства / В.И. Иржак, Б.А. Розенберг, Н.С. Униколопян. -Москва: Наука, 1979. - 248 с: ил.; 27 см.]. Процесс 2 характеризуется образованием более прочных химических связей и более высокой эффективной энергией активации по сравнению с процессом 1, поэтому процесс 2 более чувствителен к подводу дополнительной энергии, в виде теплоты или энергии излучений [Студенцов В.Н., Пятаев И.В. Влияние колебательных воздействий на процессы структурообразования в полимерах / Журнал прикладной химии. - 2014, Т. 87, №3].

Полярные группы, обуславливающие процесс поляризации, образуются преимущественно при образовании сетчатого полимера (процесс 1). Повышение температуры отверждения и вообще дополнительный подвод энергии подавляют процесс 1 и приводят к уменьшению суммарной поверхностной плотности заряда. Таким образом, в заявляемом способе, образование поверхностного заряда является следствием различия скоростей процесса отверждения на противоположных сторонах образца, а энергетические воздействия сглаживают это различие.

Предлагаемый новый способ получения электретов на основе термореактивные смолы обладает следующими преимуществами по сравнению с традиционным способом получения электретов путем выдержки термопластичного полимера при повышенной температуре между обкладками из различных материалов [Воронежцев Ю.И., Гольдаде В.А., Пинчук Л.С., Снежков В.В. Электрические и магнитные поля в технологии полимерных композитов / Под ред. А.И. Свириденка. - Мн.: Навука i тэхнiка, 1990. - 263 с: ил. - ISBN 5-343-00535-7]: значительно более длительный срок сохранения величины суммарной поверхностной плотности электрического заряда; более высокая теплостойкость; более высокие прочностные характеристики.

Предлагаемый способ получения рекомендуется использовать для изготовления методом залива пластин или пленок обладающих электретными свойствами.

Способ получения полимерного электрета, включающий приготовление смеси термореактивной смолы ЭД-20 и полиэтиленполиамина, которую после перемешивания и дегазации наносят на твердую подложку равномерным слоем с последующим отверждением, отличающийся тем, что отверждение ведут при комнатной температуре, при этом в начале процесса отверждения проводят дополнительную обработку поверхности образца ультрафиолетовым излучением (УФИ) мощностью 0,70 Вт/м в течение 10-20 минут, при этом подложку выполняют из алюминия, обладающего высокой удельной теплопроводностью, для создания различия в скоростях отверждения на противоположных сторонах образца, что способствует образованию поверхностного заряда.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ЭЛЕКТРЕТА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ЭЛЕКТРЕТА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 164.
10.04.2016
№216.015.2f69

Жидкостекольная композиция

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред. Техническим результатом является повышение водостойкости и биостойкости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580539
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2fc2

Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи (дополнительное)

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, повышающим несущую способность буронабивных свай, и найдет применение при строительстве фундаментов зданий и сооружений. Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи, содержащее рабочий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580120
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.309d

Способ обработки поверхности фторсодержащей резины

Изобретение относится к технологии поверхностной обработки фторсодержащей резины для крепления ее к фторполимерам и может быть использовано в производстве резинотехнических изделий для автомобильной промышленности. Способ обработки поверхности фторсодержащей резины для крепления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580722
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.34f7

Свч-печь

Изобретение относится к области электротехники, в частности к СВЧ нагревательным установкам для нагрева диэлектрических материалов. СВЧ-печь содержит рабочую камеру с дверцей, источник СВЧ энергии с выводом и устройство распределения энергии, выполненное в виде прямоугольного волновода. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581689
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.350e

Способ стабилизации параметров шарикоподшипника

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении подшипника под нагрузкой, при этом внешнюю нагрузку направляют к оси подшипника под углом не более 12 градусов, число...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581414
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.354f

Способ правки длинномерных деталей

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением, а точнее к способам и устройствам для правки и стабилизации размеров длинномерных цилиндрических деталей. К заготовке прикладывают радиальную нагрузку, концы детали закрепляют шарнирно, радиальную нагрузку создают роликом, который...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581692
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.357d

Способ формирования серебросодержащего биопокрытия титанового имплантата

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии и травматологии, и может быть использовано для изготовления внутрикостных эндопротезов на титановой основе. Описан способ получения серебросодержащего биопокрытия титанового имплантата, заключающийся в предварительной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581825
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.35b1

Сорбционно-флуоресцентный способ определения содержания полициклических ароматических углеводородов в водных растворах и сорбент для реализации способа

Изобретение относится к области химии окружающей среды, к аналитической химии и может быть использовано для определения содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в водной среде. Способ определения содержания полициклических ароматических углеводородов в водных растворах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581411
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.35c5

Способ нанесения биокерамического покрытия на имплантаты

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения биокерамического покрытия на имплантатах из биосовместимых металлов и сплавов путем смешивания порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581824
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3611

Способ стабилизации параметров подшипника

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении колец подшипника под внешней осевой нагрузкой, внешнюю нагрузку устанавливают равной Р=k С, а частоту вращения подшипника...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581408
Дата охранного документа: 20.04.2016
Показаны записи 1-6 из 6.
10.01.2015
№216.013.1abb

Способ получения армированного полимерного композиционного материала

Способ получения армированного полимерного композиционного материала включает пропитку волокнистого наполнителя смесью эпоксидной смолы ЭД-20, отвердителя полиэтиленполиамина при массовом соотношении 9:1, формование пучка из отдельно пропитанных технических нитей, термическую обработку при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538271
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.05.2015
№216.013.49cf

Способ получения термопластичного полимерного материала

Изобретение относится к способу получения термопластичного полимерного материала, используемого для изготовления конструкционных деталей, труб и других изделий, которые могут быть использованы в коммунальном хозяйстве. Способ включает пластикацию нагревом сыпучего термопластичного материала до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550402
Дата охранного документа: 10.05.2015
25.08.2017
№217.015.a2f0

Устройство для измерения температуры материала, нагреваемого в электромагнитном поле свч

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры нагреваемого тела. Предложено устройство для измерения температуры материала, нагреваемого в электромагнитном поле СВЧ, содержащее термобаллон, размещенный в электромагнитном поле СВЧ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607047
Дата охранного документа: 10.01.2017
19.07.2018
№218.016.7269

Устройство для формирования звукового сигнала

Изобретение относится к акустике, в частности к устройствам для формирования звукового сигнала, подлежащего последующему усилению и записи. Устройство для формирования звукового сигнала содержит корпус капсюля, крышку капсюля, плоскую мембрану, электромагнит, имеющий полюса электромагнита и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661549
Дата охранного документа: 17.07.2018
01.02.2020
№220.017.fc0d

Полимерная композиция и способ получения прядильного раствора на основе полимерной композиции

Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым для изготовления волокнистых материалов. Полимерная композиция включает металлсодержащую флалоцианиновую добавку, представляющую собой гексадекагалогенфталоцианин меди в количестве 14,998-4,999 мас.ч. В качестве полимера композиция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712691
Дата охранного документа: 30.01.2020
23.05.2023
№223.018.6c76

Многослойный углеродный материал

Изобретение относится к низкоплотным углеродным теплоизоляционным материалам, которые могут быть использованы в качестве футеровки высокотемпературных печей с неокислительной средой и касается многослойного углеродного материала. Материал включает углеродный пенистый слой, образующийся из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002734218
Дата охранного документа: 13.10.2020
+ добавить свой РИД