Термомеханічний аналіз електропровідних композитних матеріалів на основі полівінілбутиралю

Abstract

Метою даної роботи було дослідження термомеханічних властивостей електропровідних полімерних композитів на основі полівінілбутиралю, які можуть бути застосовані в якості екрануючих покриттів для електронного обладнання. Дослідження структури електропровідних полімерних композитів виконані за допомогою скануючого електронного мікроскопу Phenom Pro Desktop. Дослідження температурної залежності деформації композиційних матеріалів одержані за допомогою термомеханічного аналізатору Q400 ЕМ (TA Instruments, США) в температурному інтервалі від 20 до 180оС зі швидкістю нагріву 5 оС/хв. Діаметр кінцевику індентора був 0,85 мм, прикладена сила 0,28 Н, що відповідає навантаженню ∼ 0,5 МПа. Розроблені композити на основі полімерної матриці та електропровідних вуглеграфітових матеріалів з додаванням магнетиту. Одержані дані термомеханічного аналізу композитів відображують особливості поведінки структурних переходів композиту в широкій області температур. Проаналізовано криві залежності похідної деформації від температури. Встановлено, що введення вуглеграфітового наповнювача дозволяє збільшити величину рівноважного модуля композиційного матеріалу в області пластичної деформації, оскільки наповнювач обмежує течію композиту, а відповідно і його деформацію. Вперше виконаний термомеханічний аналіз композитних матеріалів, що були розроблені для екранування електромагнітного випромінювання. Встановлена деформаційна стійкість матеріалу від природи і кількості вуглеграфітового наповнювача в композиті. Запропоновані електропровідні композитні матеріали для екранування електронних приладів, що мають високу термомеханічну стійкість.

Целью данной работы было исследование термомеханических свойств электропроводящих полимерных композитов на основе поливинилбутираля, которые могут быть применены в качестве экранирующих покрытий для электронного оборудования. Исследование структуры электропроводящих полимерных композитов выполнены с помощью сканирующего электронного микроскопа Phenom Pro Desktop. Исследования температурной зависимости деформации композиционных материалов получены с помощью термомеханического анализатора Q400 ЭМ (TA Instruments, США) в температурном интервале от 20 до 180 оС со скоростью нагрева 5 оС / мин. Диаметр наконечника индентора - 0,85 мм, приложенная сила 0,28 Н, соответствует нагрузке ∼0,5 МПа. Разработаны композиты на основе полимерной матрицы и электропроводящих углеграфитовых материалов с добавлением магнетита. Полученные данные термомеханического анализа композитов отражают особенности поведения структурных переходов композита в широкой области температур. Проанализированы кривые зависимости производной деформации от температуры. Установлено, что введение углеграфитового наполнителя позволяет увеличить величину равновесного модуля композиционного материала в области пластической деформации, поскольку наполнитель ограничивает течение композита, а соответственно и его деформацию. Впервые выполнен термомеханический анализ композитных материалов, которые были разработаны для экранирования электромагнитного излучения. Установлена зависимость деформационной устойчивости материала от природы и количества углеграфитового наполнителя в композите. Предложены электропроводящие композитные материалы для экранирования электронных приборов, имеющие высокую термомеханическую устойчивость.

The purpose of this work was to investigate the thermomechanical properties of electrically conductive polymer composites based on polyvinylbutyral, which can be used as shielding coatings for electronic equipment. The structure of electrically conductive polymer composites was studied using a desktop scanning electron microscope (Phenom Pro ). Investigations of the temperature dependence of the deformation of composite materials were obtained using the thermomechanical analyzer Q400 EM from TA Instruments, the USA in the temperature range from 20 to 180 ° C with a heating rate of 5 ° C/min. Indentor final zone diameter was 0.85 mm, applied force was 0.28 N, which corresponds to effort of ∼0,5 МPа. Composites based on polymer matrix and electrically conductive carbonaceous materials with the addition of magnetite have been developed. The thermomechanical analysis of composites was shown the structural transitions of the composite over a wide temperature range. Dependences for deformation derivate vs temperature have been analized. It was established that the introduction of carbonaceous materials as filler allows increasing the value of the equilibrium modulus of composite materials in the range of plastic deformation because the fillers limit the fluidity of the composite and as result their deformation. Thermomechanical analysis of composite materials for electromagnetic shielding was performed for the first time. The influence of the deformation resistance of the material was determinate taking in the account of nature and the amount of carbonaceous materials filler in the composite. Electroconductive composite materials with high thermomechanical stability was proposed for electromagnetic shielding protection in electronic devices.