Свойства

Методы испытания

Значения

Твердость по Шору (шкала А)

Прочность при растяжении, ............

Удлинение при разрыве, % . . .

Температура хрупкости, °С . . .

Линейная усадка, %, после выдержки (включая 24 ч отверждения при 25° С):

3 дня .

6 дней 14 дней

Водопоглощаемость за 70 ч, при 100° С, о/о..........

Электрическая прочность (толщина 3,8 мм, электроды ASTM в масле, быстрый подъем напряжения), KeJMM.......

Удельное объемное сопротивле-

ние*, ом-см

Диэлектрическая проницаемость*;

при гц .........

при гц.........

при 10 .........

Фактор рассеяния*:

при 60 214...... .

при W гц......... .

при 10 214.........

ASTM D 676-55Т

ASTM D 412-5 IT ASTM D 412-51Т ASTM D 746-54T

ASTM D 149-55T

ASTM D 257-57T ASTM D 150-54T

ASTM D 150-54T

200 58

0,6 0,8 1,1

ыо*х

X(0,4-10 )

3.15(3.45) 3,10(3,20) 3.05(3.10)

0,011(0.15) 0.009(0.035) 0.004(0.005)

* Первое значение - после отверждения, значение в скобках - после 30 дней выдержки при 96% относительной влажности воздуха и температуре 23° С.

Типичные свойства отвержденных кремнийорганических каучуков холодного отверждения {Л. 5-2]

Тнп каучука

RTV-20

RTV-eO

Масло (погружение 70 ч при 149° С):

Изменение твердости по Шору (шка- ла А) единицы..........

Изменение прочности при растяжении, %.............

Изменение удлинения при разры-

ве, %..............

Изменение веса, %........

Изменение объема, %.......

Skydrol 500 (погружение 70 ч при 26° С):

Изменение твердости, по Шору (шкала А), единицы.......

Изменение прочности при растяжении, %.............

Изменение удлинения при разрыве, % ..............

Изменение веса, %........

Изменение объема,-%.......

5%-ный раствор хлористого натрия в дистиллированной воде (погружение 70 ч при 26° С):

Изменение твердости по Шору (шкала А), единицы.......

Изменение прочности при растяжении, о/о.............

Изменение удлинения при разрыве, % ......... . . .

Изменение веса, %........

Изменение объема, /о......

Реактивное топливо LP-4 (70 ч при 26° С):

Изменение твердости по Шору (шкала А), единицы.......

Изменение прочности при растяжении, %.............

Изменение удлинения при разрыве, % ..............

Изменение веса, %........

Изменение объема, %.......

Образцы - листы холодного прессования по ASTM. Отверждение 1% катализатора L-24 в течение 144 ч при 26° С.

Химостойкость некоторых кремнийорганических каучуков холодной вулканизации [Л. 5-3]

дует избегать до тех пор, пока не произойдет хотя бы частичное отверждение, во избежание пористости и внутренних лустот. Во всех случаях, особенно для больших толщин, лучшие результаты получаются, если начало процесса проходит при низких температурах. Обычно полное отверждение при комнатной температуре требует нескольких дней. Однако такая выдержка совсем не обязательна для того, чтобы транспортировать изделие, залитое кремнийорганическим компаундом холодной вулканизации, так как большинство требуемых свойств обеспечивается за более короткие сроки.

Увеличение жизнеспособности в известной мере может быть достигнуто путем смешивания компонентов при температуре ниже комнатной. Однако в этом случае возрастает вязкость и перемешивание материалов затрудняется по мере снижения температуры смешивания. Другим методом увеличения жизнеспособности является получение до смешения дисперсий каждого из двух компонентов в ксилоле .или тому подобных ароматических растворителях или же в хлорированных углеводородах. Такие материалы холодной вулканизации ( силастики ) сохнут до отлипа в течение 24 ч п полностью отверждаются при комнатной температуре за 4-7 дней в зависимости от толщины отливки. Как правило, срок хранения кремнийорганических каучуков холодного отверждения при комнатной температуре составляет 3-4 мес. При более длительном хранении вязкость материала становится слишком большой для смешения, а его адгезионные свойства в известной степени падают. Типичные свойства кремнийорганического каучука, отвержденного при комнатной температуре в течение 24 ч, приведены в табл. 5-2. Типичные свойства в агрессивных средах некоторых отвержденных кремнийорганических каучуков холодной вулканизации приведены в табл. 5-3.

КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ БЕЗ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

Одним из основных технических достижений в применении кремнийорганических материалов для заливки, герметизации и пропитки явилась разработка кремнийорганических смол без растворителей. Эти смолы

отверждаются до твердого и прочного состояния, а не состояния резиноподобного материала, как в случае кремнийорганических каучуков холодного отверждения. Такие смолы поставляются в виде светлых соломенно-желтых жидкостей различной вязкости. Смолы разной вязкости обы1чно совместимы, так что материал лю1бой промежуточной вя31кости можно получить путем смешения. Свойства некоторых смол без растворителей приведены в тэбл. 5-4.1Пределы вяз-костей, которые можно получить смешением, показаны на рис. 5-1. Сооб-щается; что эти смолы могут эксплуатироваться при периодическом повышении температуры свыше 260° С или длительно при.204° С.

Интересной особенностью кремнийорганических материалов без растворителей являются их длительная жизнеспособность в катализированном состоянии. По

Ш 80 60 46 20 о смолы П-7501 I , I I I I I I. I

20 40 60 80 °/о смолы R~75Z1

Рис. 5-1. Зависимость вязкости ит состава смеси кремнийорганических смол без растворителей СЛ. 5-2].

Таблица 5-4

Свойства некоторых кремнийорганических смол, не содержащих растворителей [Л. 5-1]

данным Lewis образцы таких материалов с добавкой в качестве катализатора 2% дитретичной перекиси бутила заметно не меняют вязкости при хранении в течение 2 лет при комнатной температуре (Л. 5-4]. Более того, при 100° С их стабильность превышает 24 ч. Таким образом, жизнеспособность и вязкость делают смолы без растворителей весьма технологичными.

Lewis сообщает, что, кроме больших сроков хранения, преимуществом катализированных смол является

го 30 io so 60

Температура °С

Рис. 5-2. Зависимость от температуры вязкости кремнийоргаии-ческой смолы без растворителя с начальной вязкостью 30 сг (Л. 5-4].

20 30 О 50 60 Температура, °С

Рис. 5-3. Зависимость от температуры вязкости кремнийоргани-ческой смолы без растворителя, содержащей равные части смолы (с начальной вязкостью 30 ст) и активного растворителя (вязкость 0,2 сг) 11Л. 5-4].

ИХ стабильность. Например, иногда для того чтобы получить материал с достаточной прочностью и жесткостью, необходимо использовать смесь, содержащую большое количество более вязкого компонента (слишком вязкого для пропитки при комнатной температуре). Это препятствие легко преодолимо за счет нагрева смолы с отвердителем и пропитки при повышенной температуре. На рис. 5-2 показана зависимость от температуры для крем-нийорганической смолы без растворителя, имеющей при комнатной температуре вязкость порядка 30 ст. Рису-

нок 5-3 отображает аналогичную зависимость для смолы, содержащей равные части смолы вязкостью (при комнатной температуре) около 30 ст и кремнийорганического активного разбавителя вязкостью 0,2 ст.

Тот факт, что эти смолы без растворителей имеют много большую жизнеспособность, чем обычные органические смолы, например содержащие стирол, показывает, что они значительно менее реакционно способны. Это делает проблему ингибирования воздухом поверхности смолы значительно более острой, чем в случае обычных органических смол. Поверхность кремнийорганических смол без растворителя при 120-150° С изменяется от густого сиропа до липкого твердого тела в зависимости от температуры и количества катализатора. Удалить ингибированную поверхность можно в течение 1 ч при температуре 250°С. На первый взгляд эти условия являютсяСЛИШКОМ жесткими. /Однако-большинство запроектированных объектов с подобными материалами рассчитано на срок эксплуатации 10 лет при длительной рабочей температуре 200°С и при периодическом повышении температуры до 250° С. Найдено, что другим путем уменьшения ингибирования является покрытие поверхности алюминиевой фольгой или слоем инертной кремнийорганической жидкости, которая удаляется после отверждения смолы.

Системы отвердителей. Для отверждения кремнийорганических смол без растворителя рекомендуется сухой нелетучий отвердитель - перекристаллизованная перекись дикумила [Л. 5-2]. Этот катализатор добавляется к смоле в количестве 0,5-2,0 весовых частей на 100 весовых частей смолы. Оптимальная концентрация отвердителя зависит от вида наполнителя и других условий и должна определяться опытным путем. При использовании перекиси дикумила начальная температура отверждения должна быть равной 127° С. В качестве отвердителя может применяться также дитретичная перекись бутила, представляющая собой летучую жидкость. Ее содержание 0,25-1,0 весовая часть на 100 весовых частей смолы. Как-и В случае перекиси -дикумила, оптимальная концентрация должна определяться опытным путем, а рекомендуемая начальная температура отверждения равна 149° С.

Так как дитретичная перекись бутила летуча, ее не следует применять, если смола заливается в вакууме или если смола с катализатором хранится длительное время в открытом сосуде.

Хотя и дитретичная перекись бутила, и дитретичный пербензоат бутила, и перекись дикумила хорошо от-верждают кремнийорганические смолы без растворителей, каждый из этих катализаторов имеет свои плюсы и минусы [Л. 5-4]. Например, если используется дитретичный пербензоат бутила, присутствие меди ингибирует полимеризацию. Очевидно, это характерно для любой перекиси, которая разлагается с выделением органической кислоты. Ни дитретичная перекисьбутила, ни перекись дикумила не чувствительны к присутствию меди. Из трех перечисленных катализаторов ингибирование из-за присутствия посторонних продуктов меньше всего проявляется для дитретичной перекиси бутила. Однако выше указывалось, что- большая летучесть препятствует применению этого катализатора при пропитке под глубоким вакуумом. .Перекись дикумила свободна от этого недостатка. Кроме того, в случае иапользования этото катализатора ингибирование поверхности минимально. Если проявляется ингибирование воздухом, отверждение поверхности достигается прогревом на воздухе 6-8 ч.

Отверждение смол без растворителя. После пропитки и удаления окклюдированного воздуха компаунд отверждается при применении перекиси .дикумила в течение 6 ч при 127° С. С дитретичной перекисью бутила полимеризации проходит за такой же срок при начальной температуре 149° С. После этого должно быть предусмотрено отверждение в течение 3 ч при температуре эксплуатации (если эта температура не превышает 204°С). Если же изделие эксплуатируется при более высокой температуре, то дополнительное отверждение должно происходить при температуре 204° С в течение 2 ч, а при максимальной температуре эксплуатации-3 ч. Время, необходимое для подъема температуры изделия до температуры отверждения, прибавляется к рекомендуемой продолжительности отверждения.

Отливки, имеющие минимальную площадь поперечного сечения более 6,5 см, должны отверждаться постепенно. Кроме того, медленное отверждение способствует предотвращению остаточных напряжений.

- Свойства отвер'жденных смол без растворителя. Кремиийорганические смолы без растворителя имеют tg6 при комнатной температуре лучший, чем у многих других электроизоляционных смол, причем низкое значение tg6 сохраняется до температуры 150° С. На рис. 5-4 показано, как зависит tg6 и диэлектрическая проницаемость от температуры для кремнийорганической смолы, отвержденной при 125°С в течение 17 ч, а также для смолы, подвергнутой дополнительной термообработке в те-

ИГ

!3 й

0,1

20 40 60 80 ЮО Температура, °С

Рис. 5-4. Зависимость tg б и диэлектрической проницаемости е от режима отверждения кремнийорганической смолы без растворителя

Л. 5-4].

чение .3 ч при 200° С. Из рисунка следует, что диэлектрическая проницаемость невелика и мало зависит от температуры. Зависимость tg6 и диэлектрической проницаемости от частоты приведена в табл. 5-6. В диапазоне 60 гц-18 Мгц эти свойства меняются незначительно. В табл. 5-5 приведены также другие электроизоляционные свойства.

Электрическая прочность отливки из кремнийорганической смолы без растворителя толщиной 3 мм составляет около 14 кв/мм, т. е. того же порядка, что и для наиболее высококачественных влектроизолжционных смол. При использовании втих смол для пропитки изоляции, состоящей из большого числа слоев слюды, электрическая прочность готовой изоляции толщиной 0,5 мм - порядка 40 кв/мм.

Таблица S-5

Электроизоляционные свойства отвержденных кремнийорганических смол без растворителя

I по [Л. 5-4]

Частота, гц

Диэлектрическая проницаемость

60 10 10 10 5,2-10 1,87.10

0,07 0,15 0,18 0,12 0,08 0,18

2,72 2.79 2,76 2,76 2,75 2.78

П по [Л. 5-2]; смола Dow Corning R-7521, катализатор - 1,5% перекристаллизованной перекиси дикумила; отверждение 16 ч. при ]50°C-f-3 i при 200° С

* Наполнитель - ортосиликат циркония фирмы Granular Florida Zircon, Orefracfion, Inc.

** Первое значение - для сухого образца, значение в скобках - после выдержки 9Q в воздухе 96% относительной влажности при 23° С.

Удельная теплопроводность, кал1ч-град-см . . .

Температурный коэффициент линейного расширения, град~ . :................

Диэлектрическая проницаемость..........

18,5

42-10- 12,7

> Отливка с наполнителем (фракция 140-1С0 меш) подвергалась виброуплотнению и вакуумированию.

Некоторые физико-механические свойства отвержденных кремнийорганических смол без растворителя (смола, режим отверждения и наполнитель согласно табл. 5-5, II)

[Л. 5-2]