Таблица 4-Ш

Физико-механические свойства некоторых отвержденных Ьолиамидно-эпоскидных смесей [Л. 4-4]

Свойства

Стойкость к тепловым ударам

Сстротивление механическому удару

Температура деформации

Влагопроницаемость Водопоглощаемость Огнестойкость

Нагревостойкость (термостабильность)

Таблица 4-12

Типичные электроизоляционные свойства (при 25° С) отвержденной смеси 40/о Versamid 125+60% ERL 2795 [Л. 4-4]

Удельное объемное сопротивление,

ом-см..............

Диэлектрическая проницаемость:

при 60 гц...........

при 10 гц...........

при 10° гц..........

tgS:

при 60 гц ...........

при 10 гц...........

при 10° гц...........

Дугостойкость, сек........

1,1-10*

3,37 3,32 3,08

0,0085 0,0108 0,0213 82

Тиксотропные гелеобразные покрытия

Рецептура I Рецептура 2*

Versamid 125............. 40 40

Bakelite ERL 2795 ............ 60 60

Santocel 54.............. 9 9 .

Тальк.................. 3 3

Тонкий алюминиевый порошок 101 ... . 10 О

Замазка

Versamid 125...................40

Bakelite ERL 2795 ................ 60

Тонкий алюминиевый порошок 101........20

Молотое стеклянное волокно...........10

* Пленка толщиной 3.18 мм по этой рецептуре желатинизируется за 5 ч при комнатной температуре.

Электрическая прочность некоторых отвержденных полиамидно-эпоксидных смесей [Л. 4-4]

Эпоксидные системы, отвержденные полимеризован-ными кислотами. Имеется еще одна система, в которой можно получать эпоксидные смолы с широким интервалом эластичности,-это обычные эпоксидные смолы, отверждаемые тримерными кислотами. Некоторые данные об этой системе сообщили iBelanger и Klassen [Л. 4-2], которые применяли в качестве отвердителя Emery 3056-S. Этот отвердитель {Л. 4-5] в основном представляет собой смесь 75% тримерной кислоты и 257о димерной кислоты. Это - полимеризованная жирная кислота, обладающая высокой вязкостью. Степень эластичности эпоксидных смол, отвержденных тримерной кислотой, можно варьировать, изменяя соотношение основных компонентов этой смеси. Чтобы добиться отверждения за приемлемое время, требуются катали тические количества третичных аминов. В табл. 4-13 приведены свойства трех отвержденных тримерными кис-лотами систем эпоксидных смол.

Следует, однако, отметить одну особенность тример-ных кислот: они не всегда растворяются в эпоксидных смолах при комнатной температуре и для лучшего растворения их следует подогреть. Смешение следует производить при температуре 125°С. Растворимости способствует использование таких растворителей, как Emery 3215-R [Л. 4-5] или Epi-Cure 881 [Л. 4-1];

Эпоксидные смолы, отвержденные Cardolite NC-513. Cardolite NC-513 - жидкое моноэпоксидное соединение [Л. 4-6], увеличивающее эластичность отвержденных эпоксидных смол. Пластифицирующий эффект NC-513 значительно меньше, чем тиокола LP-3, и он выгоден главным образом для систем, требующих умеренно улучшенной стойкости к механическим и тепловым ударам при минимальной потере прочности и электроизоляционных свойств {Л. 4-1]. Его можно вводить в количестве, почти равном по весу эпоксидной смоле, но в большинстве предложенных рецептур рекомендуется 25-40 частей NC-513 на 100 частей эпоксидной смолы.

Поскольку NC-513 представляет собой эпоксидное соединение, эпоксидный эквивалент которого равен 475-575, следует рассчитать необходимое количество отверждающего агента, применяемого с модифицированной NC-513 эпоксидной смолой; чтобы компенсировать содержащиеся в NC-513 эпоксидные группы.

Свойства эпоксидных составов, отвержденных тримерными кислотами [Л. 4-2]

Эпоксидные смолы, пластифицированные Lancast А. Lancast А - маловязкий, реактивный модифицирующий агент, который может -быть смешан с эпоксидными смолами для получения эластичных отвержденных конечных продуктов [Л. 4-7]. Вязкость его равна 7,5 пз при 25° С. Технологические данные для трех рецептур приведены в табл. 4-14.

Таблица 4-14

Технологические характеристики типичных рецептур с применением Lancast А [Л. 4-7]

* Такие ускорители как Araldite 956 или DMP-30 могут быть использованы с Lancast А для сокращения времени отверждения.

Патентованные эластичные эпоксидные компаунды. Помимо модифицированных систем, рассмотренных в настоящей главе, имеется большое число патентованных эластичных систем; их так много, что трудно составить их исчерпывающий список. Многие из этих рецептур основаны на системах, разобранных в этой главе.

ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭЛАСТИЧНЫХ ЭПОКСИДНЫХ смол для ЗАЛИВКИ ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Гораздо легче установить, когда следует использовать рецептуру эластичного эпоксидного компаунда, чем определить, какую именно рецептуру надо применять. Это, разумеется, объясняется тем, что многие свойства

отвержденных смол в большей мере зависят от твердости, чем от состава смеси. Твердость отвержденного продукта уменьшается при понижении концентрации эпоксидной смолы в пластифицированной смеси. Поэтому обычно можно -получить близкие свойства отвержденной смолы для любого типа пластифицирующей смолы.

Наиболее частой причиной использования эластичных эпоксидных модификаций для заливки электронных изделий является стремление снизить тенденцию растрескивания эпоксидной смолы, либо в процессе отверждения и охлаждения, либо при испытании на тепловые удары. Такое испытание обычно требуется для военных изделий с циклами, в которых температура изменяется в пределах от -SSh-65°С до -Ь85-Ь 125°С. Эластичная смола, естественно, компенсирует напряжения теплового сжатия и расширения лучше, чем жесткая смола и, таким образом, ослабляет тенденцию к растрескиванию.

Есть- еще две главные причины для выбора эластичной смолы - это повышенная удельная ударная вязкость и' низкая прочность на срез, если эти свойства предусмотрены конструкцией изделия. Низкая прочность на срез важна в тех случаях, когда желательно прорезать отвержденный залитый материал, чтобы заменить какую-либо дорогостоящую залитую деталь.

Несмотря на ряд преимуществ, эластичные эпоксидные смолы обладают некоторыми серьезными недостатками, которые в определенных случаях ограничивают возможности их применения. Наряду со снижением твер--дости отвержденной смолы (что улучшает стойкость^ к растрескиванию и удельную ударную вязкость) ухудшаются электроизоляционные свойства (увеличиваются tg6 и диэлектрическая проницаемость, уменьшается удельное сопротивление). Далее при использовании эластичной смолы при росте температуры значительно снижаются твердость и механическая прочность изделия. ,По этим соображениям вообще рекомендуется применять наиболее твердую или жесткую отвержденную смолу, которая даст требуемые свойства по сопротивлению растрескиванию, прочности при ударе или улучшении разрезания материала. Указанные недостатки ограничивают использование эластичных эпоксидных составов для изделий, работающих при высоких температурах и

высоких частотах. В большйнсТЁё случаев эти общие конструктивные указания сохраняют силу независимо от метода получения эластичной эпоксидной смеси.

Приведенные выше рекомендации показывают, какие требуемые свойства отвержденных смол оправдывают применение эластичных эпоксидных материалов и какие ограничения существуют в отношении их твердости. Выбор эластичной смолы можно лучше всего произвести путем расчетов и экспериментальных проб, основанных на специфических свойствах данного изделия.

ГЛАВА ПЯТАЯ

КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ, ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ, ПОЛИСУЛЬФИДНЫЕ И ДРУГИЕ ЗАЛИВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

С тех .пор как кремнийорганические (силиконовые) заливочные материалы стали выпускаться в промышленном масштабе, они применяются в самых разнообразных отраслях техники. Основными причинами, благодаря которым кремнийорганические материалы стали широко применяться для целей заливки, являются следующие:

1. Нагревостойкость. Кремнийорганические материалы более нагревостойки, чем большинство других материалов, применяемых для заливки, герметизации и пропитки. Они рассчитаны на эксплуатацию при температурах до 260° С и выше в зависимости от назначения и срока эксплуатации.

2. Отличные электроизоляционные свойства. Кремнийорганические материалы имеют повышенную короно-стойкость. Они также характеризуются низкими диэлектрическими потерями.

3. Хорошая морозостойкость. Кремнийорганические материалы обычно рассчитаны для эксплуатации при отрицательных температурах-Ъ1~.-60° С. Это особенно важно, так как свидетельствует о том, что кремнийорганические каучуковые композиции остаются эластичными при низких температурах, в то время как большинство других материалов, упругих при комнатной температуре.

становится хрупкими и растрескивается при отрицательной температуре.

4. Низкая влатопоглощаемость.

5. Простота применения. Вообще говоря, кремнийорганические заливочные материалы весьма технологичны и не обладают токсичностью, с которой приходится иметь дело при использовании некоторых других заливочных материалов.

ПРИРОДА КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Как указывалось выше, одной из основных особенностей кремнийорганических материалов является их высокая нагревостойкость. Высокая, нагревостойкость обусловлена структурой кремнийорганичесиого полимера. Основным материалом, из которого состоят кремний-органический полимеры, является двуокись кремния (ЗЮг). Двуокись кремния является основной составной частью обычного песка. Излишне говорить, как много операций лежит между исходным сырьем - песком и. конечным материалом - кремнийорганической смолой. Однако конечный продукт в качестве основы своей структуры все же содержит двуокись кремния.

Хотя и имеется очень много различных кремнийорганических материалов, основным структурным элементом для построения их молекул является следующий:

Si-О-Si -

I I

Если сравнить химическую структуру кремнийорганических полимеров со структурой описанных ранее материалов- эпоксидных или полиэфирных смол, можно заметить основное различие. В то время как основой структуры кремнийорганического материала является связь кремний - кислород, основой структуры других материалов является связь углерод -углерод. Так как связи в кремнийорганическом материале являются более прочными и обладают повышенной нагревостойкостью, то отвержденные кремнийорганические каучуки обычно более нагревостойки, чем большинство органических смол например эпоксидных и полиэфирных.

Обычно кремнийорганические каучуки слишком вязки для того, чтобы их применять для целей заливки.без

разбавления. В связи с этим для использования их хорошей нагревостойкости каучуки разбавляются растворителями, каковы, например, ксилол и толуол. Обычно разбавление требуется только для доведения каучука до консистенции, удобной для применения. Так как разбавленный материал должен отверждаться, растворитель необходимо удалить. Испарение растворителя вызывает два основных затруднения. Во-первых, велика объемная усадка, так как определенный объем, ранее занятый растворителем или разбавителем, остается свободным после того, как они испаряются из системы. Во-вторых, испарение растворителя из крёмнийорганиче-ской системы во время отверждения приводит к иояв лению пустот и нор в отвержденном продукте. Такие пустоты или поры сильно ослабляют электроизоляционные системы. Например, пробой при высоком напряжении облегчается из-за наличия пустот, наполненных воздухом.

В связи с этим одним из основных достижений в использовании кремнийорганических материалов явилась разработка полностью вступающих в реакцию продуктов, которые ,не требуют применения растворителя. Некоторые типы полностью отверждаемых кремнийорганических заливочных материалов описываются ниже.

КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ КАУЧУКИ ХОЛОДНОЙ ВУЛКАНИЗАЦИИ

Эти материалы, обычно известные как компаунды холодной вулканизации (RTV compounds), как правило, поставляются в виде двух компонентов. Один компонент содержит отвердитель (катализатор). Катализаторами часто являются металлические соединения, например октоат олова. Оба компонента смешиваются и отверждаются при комнатной температуре. В табл. 5-1 описаны материалы, выпускаемые в промышленных масштабах. В некоторых случаях, если требуется, может быть подобран такой отвердитель, что время отверждения составляет только несколько минут. В других случаях время отверждения может быть 24 ч или более (при комнатной температуре). Как правило, отверждение может быть ускорено проведением процесса при 85° С и выше. Слишком высокой температуры отверждения еле-

Таблица 5-1

Опнсанне некоторых кремнийорганических каучуков холодной вулканизации [Л. 5-11

Фирмы-изготовители: Silastic RTV для всех марок - Dow Corning Corp., GERTV - General Electric Co., Thermolite-Metal and Thermit Corp.. Siiicure - Nuodex Products Co.