Том 335 № 9 (2024)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/9/4655

Влияние свойств углеродного компонента на теплофизические характеристики полимерных композиционных материалов для электротехнических устройств

Актуальность работы обусловлена тем, что полимерные композиционные материалы с углеродными компонентами обладают не только хорошими функциональными характеристиками в качестве резисторов, но и низкой ценой, малым удельным весом, сравнительно простой промышленной технологией изготовления. Это обусловливает расширение сферы их применения, в том числе в материалоемком нефтегазовом оборудовании, в высоковольтных электрофизических и электротехнических установках. Расширение областей применения таких материалов требует исследования теплофизических характеристик и способов управления ими для оптимизации тепловых условий при непрерывной работе оборудования, содержащего компоненты из полимерных композиционных материалов с углеродными наполнителями. Теплофизические характеристики можно формировать за счет широкого спектра параметров; основным из них является вид электропроводящего и связующего компонентов. Однако изменение связующего требует радикального изменения технологии, что не всегда приемлемо по ряду причин. Поэтому актуален анализ вклада электропроводящего компонента в формирование теплофизических характеристик композиционного материала. Цель: изучить влияние электропроводящего компонента (технического углерода) на теплофизические характеристики наполненных техническим углеродом каучуков; установить зависимость теплофизических характеристик композита от вида технического углерода. Методы: инструментальные измерения теплофизических и электрофизических характеристик материалов, статистический и корреляционный анализ. Результаты. Экспериментально установлено, что теплофизические характеристики наполненных техническим углеродом каучуков (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность) зависят от вида технического углерода. Выявлены закономерности изменения этих характеристик. Проанализирована их связь со свойствами технического углерода и характеристиками макроструктуры композиционного материала. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по подбору марки технического углерода для композитов, используемых в таких областях, как: системы электрообогрева, работающие на принципах саморегулирующихся нагревателей, устройства, работающие в нестационарных тепловых режимах, и др.

Ключевые слова:

Ресурсосбережение, полимерные композиционные материалы с углеродными компонентами, наполненные техническим углеродом эластомеры, метод лазерной вспышки, теплофизические характеристики, коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость, коэффициент температуропроводности, теплопередача

Авторы:

Наталья Николаевна Минакова

Василий Яковлевич Ушаков

Скачать pdf