Рис. 3.2. Фотография технического углерода П803 (сажи ПМ-15) с удельной поверхностью 15 ООО м/кг

по-видимому, чисто теоретический интерес ввиду высокой их стоимости. Кроме того, установлено, что металлонаполненные композиции способны хорошо работать только в стационарном режиме и малоустойчивы к импульсной нагрузке.

Связующие компоненты резистивных композиций. Связующие компоненты не участвуют непосредственно в проводимости композиции, но в значительной мере обусловливают ее характеристики, особенно климатическую стабильность. Скрепляя и фиксируя структуру проводящего материала, связующие компоненты обеспечивают постоянство свойств композиции при воздействии влаги и температуры.

(Связующий компонент обусловливает диспергирование проводящего компонента, структурообразование определяет давление в композиции при ее формировании, а также толщину диэлектрических прослоек между проводящими частицами. Эти факторы определяют предельное значение сопротивления композиционного элемента, коэффициент напряжения и уровень собственных щумов. Все эти обстоятельства учитываются при выборе связующих компонентов.

Наиболее широко в композициях используют термореактивные смолы, представляющие собой в исходном состоянии полимер с низкой степенью конденсации и небольшой молекулярной массой, легко-

плавкий и растворимый, хорошо смешивающийся с графитом и сажей. В начале термической обработки термореактивные смолы загустевают и переходят в неплавкое состояние (стадия В), сохраняя частично растворимость. При дальнейшей термообработке происходит по-лимериэацдя, сопровождающаяся переходом смолы в твердое состояние и потерей растворимости. В этом состоянии смола представляет собой пространственный полимер с большой молекулярной массой, обладает хорошими изоляционными свойствами, малым водопогло-щением и химической стойкостью (стадия С).

Основными связующими органическими материалами, широко применяемыми в композициях, являются фенольные, алкидные и силиконовые смолы. Фенольные смолы представляют собой продукты конденсации фенола Сб Щ ОН с формальдегидом Щ СО3.

В процессе полимеризации смолы происходит увеличение проводимости композиционного материала; конечное значение проводимости зависит от вида смолы и режима полимеризации, на него влияет также исходное состояние смолы, т.е. степень ее конденсации. Обычно при переходе в стадию С чем меньше исходная степень конденсации, тем больше увеличивается проводимость. Это объясняется большой усадкой слабо конденсированных смол, создающей сжатия при отверждении, а также малой вязкостью, что способствует структуро-образованию сажи.

Дпя термореактивных смол, используемых в качестве связующих компонентов в композициях, введены два параметра, оценивающие их поведение при нагреве:

а) термостойкость, опрелеляющая предельную температуру, допускаемую длительно без разрушения полимера и нарушения его механической прочности;

б) термостабильность, определяющая температуру, длительное воздействие которой не приводит к значительному изменению проводимости полимера.

Прямой связи между этими параметрами не существует, поскольку часто более термостойкие смолы с высокой температурой разрушения (деструкции) оказываются менее стабильными.

В качестве связующего компонента проводящих композиций ограниченно используют термопластичные смолы. Температура плавления этих смол колеблется в довольно широких пределах, они, как правило, влагостойки и обладают хорошей эластичностью.

Несмотря на достаточно высокую термо- и влагостойкость, термопластичные смолы не нашли широкого применения в проводящих композициях из-за плохих адгезионных свойств, недостаточной твердости и чувствительности к органическим растворителям. Кроме того, большинство термопластичных смол плохо смачивает сажу, что затрудняет ее диспергирование, а некоторые из них в связи с плохой растворимостью напригодны для получения лаков.

Композиции, выполняемые на основе органических связующих материалов, обладают заметным влагопоглощением, изменяют свои характеристики при повыщенной влажности, их предельная рабочая температура обычно не превышает 423 К.

В последнее время в технологии производства резисторов широкое распространение получают композиции с неорганическим связующим компонентом. Такие материалы, представляющие собой керамическую или стеклянную основу, в которой равномерно распределены проводящие частицы, отличаются от композиционных материалов на органической основе повыщенной термостойкостью, влагостойкостью и стабильностью.

В качестве неорганических связующих компонентов композиций обычно используют специальные марки стекол, в частности борно-свинцовые стекла с температурой размягчения 688-723 К.

Основными критериями при определении пригодности вяжущего для изготовления бетэла были приняты:

способность сохранять прочность при повышенных температурах;

высокие диэлектрические свойства продуктов твердения.

Выбор этих критериев обусловлен следующими соображениями. При прохождении электрического тока через бетэловый резистор он будет нагреваться. Температура нагрева при этом может достигать 473-573 К. В непосредственной же близости от мест контактирования частиц электропроводной фазы, в нашем случае технического углерода, температура будет еще выше и может достигать абсолютного значения 673 К. Поэтому необходимо, чтобы образовавшиеся в результате твердения вяжущие продукты, с одной стороны, не теряли бы своих прочностных свойств, а с другой - не происходило бы сколько-нибудь заметных изменений в их объеме, поскольку и падение прочности, и заметное изменение объема продуктов твердения приведут к изменению условий контактирования частиц электропроводной фазы и тем самым к заметному изменению электрической проводимости материала.

Большой опыт, накопленный в области исследования и изготовления жаростойких бетонов, показывает, что наиболее полно первому условию удовлетворяют портландцемент и жидкое стекло [51].

Гидратированный портландцемент без добавок при нагревании до 573 К повышает свою прочность за счет явления "самозапаривания" и происходящего при этом уплотнении гелеобразной составляющей, а также кристаллизации гидрата окиси кальция. Резкое падение его прочности, связанное с дегидратацией Са(0Н)2, отмечается в интервале температур 773-873 К [55]. Однако, учитывая, что в бетэлеколичество свободной Са (ОН) i значительно снижено за счет ее карбонизации в присутствии технического углерода, влияние этого процесса будет менее заметно [52]. Поэтому портландцемент можно считать