تهیه کامپوزیت?های هادی الکتریسته بر پایه epdm و آلیاژ آن با nbr به منظور ساخت آندهای اعمال جریان

کامپوزیت های پلیمری رسانای الکتریسیته در سال های اخیر رشد قابل توجهی در ساخت قطعات الکتریکی و الکترونیکی، آند های پلیمری، پوشش های پراکنده ساز بار ساکن، انواع سنسورها، سپرهای حفاظتی و غیره داشته اند. در مقایسه با فلزات، کامپوزیت های پلیمری رسانا مزایایی چون دانسیته پایین، سهولت شکل دهی و انعطاف در طراحی، محدوده وسیع رسانایی الکتریکی و مقاومت به خوردگی دارند. امروزه دوده و الیاف کربن معمول ترین اجزاء رسانا جهت تولید کامپوزیت های پلیمری رسانا هستند. علت این امر تمایل بیشتر ذرات دوده به تشکیل یک شبکه رسانا نسبت به سایر افزودنی های رسانا چون پودرهای فلزی، به علت ساختار تجمع یافته زنجیره مانند در دوده است. از کامپوزیت های پلیمری رسانای انعطاف پذیر می توان برای ساخت آندهای کابلی استفاده کرد. این کابل ها برای حفاظت کاتدی لوله های دفن شده و مخازن استفاده می شوند. در این پژوهش اثر افزودن سه نوع دوده n550، ensaco 250 g و printex xe 2 b، با ساختار و و سطح ویژه متفاوت، بر مقاومت الکتریکی و آستانه تراوایی کامپوزیت های با زمینه epdm و ٍٍepdm/nbr بررسی شد. مقاومت الکتریکی نمونه ها به روش چهار الکترودی اندازه گیری شد. ریز ساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، و ویژگی های پخت آمیزه ها با استفاده از رئومتر مطالعه شد. خواص مکانیکی و الکتروشیمیایی نمونه ها نیز با استفاده از آزمون کشش سنجی و پلاریزاسیون آندی در محلول na2so4 بررسی شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد با افزایش ساختار و سطح ویژه دوده آستانه تراوایی کم شده و در یک درصد یکسان از سه دوده، مقاومت الکتریکی کاهش می یابد. به این ترتیب آستانه تراوایی برای نمونه های حاوی دوده printex ، ensaco و n550 به ترتیب حدود 10-5، 20 و 30-50 (phr) به دست آمد. در مقادیر یکسان از سه دوده در کامپوزیت، ریزساختار نمونه ها کاملا متفاوت بوده و اندازه ذرات پخش شده و فاصله ذرات در نمونه ها متفاوت است. با افزایش ساختار و سطح ویژه، اندازه ذرات کوچکتر شده و فاصله بین ذرات کاهش می یابد. با افزایش مقدار دوده در کامپوزیت های با یک نوع دوده مشخص نیز، تعداد ذرات افزایش یافته و تشکیل شبکه رسانا در زمینه پلیمر به وسیله اتصال ذرات دوده، با سهولت بیشتری صورت می گیرد. مقاومت الکتریکی نمونه های epdm/دوده به ترتیب حاوی مقادیر 30، 70 و 150 (phr) از دوده های printex، ensaco و n550 مشابه و در حدود 3-5/2 اهم-سانتی متر بوده و مناسب برای استفاده در آندهای انعطاف پذیر پلیمری است. بنابراین این نمونه ها برای ادامه کار انتخاب شدند. منحنی پخت این نمونه ها نشان داد که آمیزه نمونه حاوی 150 (phr) دارای ویسکوزیته بسیار بالایی است که شکل دهی آن را بسیار مشکل می نماید. نتایج آزمون کشش سنجی نشان داد نمونه دارای 150 (phr) دوده n550 دارای مدول بسیار بالاتر و استحکام و کرنش شکست کمتر نسبت به دو نمونه انتخاب شده دیگر است. نتایج پلاریزاسیون آندی این سه نمونه نیز نشان داد که در نمونه حاوی 30 (phr) دوده printex واکنش اکسیداسیون آب در پتانسیل های بالاتر شروع می شود و همین امر باعث می شود واکنش اکسیداسیون کربن بیشتر انجام شده و نمونه پایداری کمتری در محیط الکتروشیمیایی از خود نشان دهد. با مقایسه خواص رئولوژیکی، مکانیکی و الکتروشیمیایی این سه نمونه، نمونه حاوی 70 (phr) دوده ensaco برای ادامه کار انتخاب و با یک پراکسید پخت شد. نتایج نشان داد مقاومت الکتریکی نمونه پخت شده با پراکسید، نسبت به نمونه مشابه پخت شده با سامانه گوگردی حدود چهار برابر است، که این امر می تواند به علت کمتر بودن دانسیته اتصالات عرضی در نمونه پخت شده با پراکسید باشد. همچنین دو نمونه مشابه پخت شده به سامانه گوگردی و پراکسید دارای مدول تقریبا یکسان بودند اما کرنش و استحکام شکست نمونه پخت شده با پراکسید بیشتر بود. پلاریزاسیون آندی این دو نمونه تفاوتی با هم نداشتند. سپس آمیزه حاوی 70 (phr) دوده ensaco و epdm با مقادیر مختلف از nbr آلیاژ شد و نمونه های جدیدی با پخت پراکسیدی تهیه شد. نتایج حاصل از انجام آزمون ها بر نمونه های آلیاژی نشان داد که با افزایش درصد nbr در کامپوزیت، مقاومت الکتریکی از حدود 12 اهم سانتی متر برای نمونه فاقد nbr به حدود 4 اهم-سانتی متر برای نمونه حاوی 50 (phr) nbr کاهش می یابد. همچنین به طور کلی با افزایش nbr مدول نمونه ها افزایش یافته و استحکام و کرنش شکست نمونه ها کاهش می یابد. پلاریزاسیون آندی نمونه های آلیاژی تفاوتی با نمونه فاقد nbr نشان نداد.