Создание электропроводящего композита с полимерными материалами для 3D-печати на основе поверхностной модификации

В работе рассмотрена задача придания электропроводящих свойств стандартным полимерным материалам для 3D-печати методом поверхностной модификации. Объектами исследования являлись полилактид, полиэтилентерефталатгликоль и термопластичный полиуретан. В качестве модификатора использован проводящий полимерный комплекс поли(3,4-этилендиокситиофен) поли(стиролсульфонат) (PEDOT:PSS). Метод модификации включал пропитку образцов водной дисперсией PEDOT:PSS с последующей термообработкой. Электрические характеристики композитов определяли путем измерения сопротивления и расчета удельной электропроводности. Установлено, что поверхностная модификация приводит к увеличению электропроводности полимеров на 12–14 порядков по сравнению с исходными диэлектрическими материалами. Максимальная удельная электропроводность достигнута для композита полиэтилентерефталатгликоль + PEDOT:PSS и составила 9.26×10^-2 См/м. Для полилактида значение электропроводности равно 2.73×10^-3 См/м, для термопластичного полиуретана – 3.97×10^-6 См/м, что связано с особенностями структуры и смачиваемости поверхности. Определены оптимальные технологические параметры процесса: время ультразвуковой обработки 30 минут и температура сушки 100 ℃. Показано, что разбавление дисперсии водой снижает проводимость, а введение органических растворителей в модификатор неэффективно. Выявлен синергетический эффект при сочетании объемного наполнения полилактида многостенными углеродными нанотрубками и поверхностной модификации PEDOT:PSS, при этом максимальная проводимость наблюдается при содержании 7 % нанотрубок. Полученные результаты подтверждают перспективность предложенного метода для создания функциональных электропроводящих элементов аддитивного производства.