ЗАВИСИМОСТЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И УДЕЛЬНОГО ОБЪ- ЕМНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ НАПОЛНИТЕЛЕЙ АЛЮМИНИЯ И САЖИ

Цель. Основной идеей настоящего исследования было получение полимерных композитов на основе синтетического изопренового эластомера и полиэтилена низкой плотности, в которых содержатся наночастицы сажи и алюминия в различных количествах.

Метод. В ходе исследования применялся экспоненциальный подход, позволяющий лучше контролировать область малых добавок, что исключается при линейном распределении нанонаполнителей при малых добавках. Композиты наполнялись наноразмерными частицами алюминия и сажи ДГ-100 с удельной адсорбционной поверхностью 100 м2 /г средним размером частиц 20-30 нм. Измерение электрофизических параметров производились по стандартным методам: электронной микроскопии, электронного теневого микроскопа и гидростатического взвешивания. Применена теория и модель Максвелл-Вагнеровской поляризации.

Результат. Экспериментально исследованы зависимости и построены графики диэлектрической проницаемости и удельного объемного сопротивления композита 80 % изопренового синтетического каучука (СКИ-3)+20% полиэтилена низкой плотности от концентрации наноразмерных частиц наполнителей алюминия и сажи. Рассмотрены особенности этих кривых. Показано, что при малых содержаниях в композите наночастиц Al и сажи наблюдаются существенные изменения - экстремумы - на кривых зависимости ԑ´= ԑ´(C), ρᵥ= ρᵥ(C), не укладывающиеся в рамки модели Максвелл-Вагнеровской поляризации. Наблюдалось распределение частиц технического углерода для некоторых гетерогенных полимерных смесей, которое приводило к сверхаддитивному электрическому сопротивлению.

Вывод. При малых содержаниях в композите наночастиц Al и сажи наблюдаются существенные изменения - экстремумы - на кривых зависимости ԑ´= ԑ´(C), ρᵥ= ρᵥ(C), не укладывающиеся в рамки модели Максвелл-Вагнеровской поляризации. 

1. Wegner F. Classical electrodynamics (lecture notes). Franz Wegner. Institut für Theoretische Physik. Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg. 2003; 112: XV-XX.

2. Lopez-Ramos A., Menendez J.R. and Pique C. Conditions for the validity of Faraday's law of induction and their experimental confirmation. Eur. J. Phys. 2008; 29(5): 1069-1076.

3. Sihvola A. Electromagnetic Mixing Formulas and Applications. IEE Electromagnetic Wave Series, 47. London: IEE, 1999; 284 p.

4. Smith D.R., Padilla W.J., Vier D.C., Nemat-Nasser S.C., Schultz S. Phys. Rev. Lett. 2000; 84 (18): 4184-4187.

5. Fenouillot F. Uneven distribution of nanoparticles in immiscible fluids: Morphology development in polymer blends. F. Fenouillot, P. Cassagnau, J.-C. Majeste. Polymer. 2009; 50 (6):1333–1350.

6. Блайт Э.Р., Блур Д. Электрические свойства полимеров/ Пер с англ. М: Физматлит, 2008, 376с.

7. Сушко М.Я., Криськив С.К. Метод компактных групп в теории диэлектрической проницаемости гетерогенных систем// Журнал технической физики, 2009. - Т.79. - Вып.3. - с 97-101.

8. Соцков В.А. Экспериментальное исследование проводящих фронтальных фаз на диэлектриче- скую проницаемость композитов // Журнал технической физики, 2013. - Т.83 - Вып.10.- с.85-89.

9. Зайкин А.Е., Жаринова Е.А., Бикмуллин Р.С., Особенности локализации технического углерода на границе раздела полимерных фаз// Высокомолек. соед. А. 2007.- Т.49 - № 3- с. 499-509.

10. Адамсон А. Физическая химия поверхности. М.: Мир 1979.

11. Manas-Zloczower I., Nir A., Tadmor Z. /Depressive mixing in rubber and plastics.// Rubber Chem. Tech. 1984 V. 57. № 3. P. 583-619.

12. Qi Li, Feke D.L., Manas-Zloczower I. Influence of aggregate strucure and matrix infiltration on the dispersion behavior of carbon black agglomerates. Rubber.Chem.Technol., 1995, v.68, N.5, p.836-841.

13. Функциональные наполнители для пластмасс. / Под ред. М. Ксантоса. Пер. с англ. Кулезнева В.Н. – СПб: Научные основы и технологии, 2010 – 462 с.

14. Hong, C.M., Kim, J., Jana, S.C., 2003. The effects of shear-induced migration of conductive fillers on conductivity of injection molded articles. SPE ANTEC, 61, 1625-1629.

15. Смирнов Б.М. Физика фронтальных кластеров. М.:Наука, 1991. 136 с. 16. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982 с.58.