Свойства отвержденных литых фенольных Испытания по ASTM

Таблица 5-18 смол [Л. 5-10].

Свойства

Значения

Свойства смол:

Удельный вес............

Удельный объем, см1кг.......

Коэффициент преломления Пд.....

Свойства отвержденных смол:

Прочность прн растяжении, kFjcm . .

Удлинение при разрыве, %......

Модуль упругости при растяжении, TIcM...............

Прочность при сжатии, кГ1см ....

Прочность прн изгибе, kFjcm .....

Удельная ударная вязкость по Изод, образец с надпилом, кГ-см1см . . .

Удельная теплопроводность,

кал/сек-см-град..........

Удельная теплоемкость, ккал1г-град

Температурный коэффициент линейного расширения, °С.10- .......

Длительная нагревостойкость, °С . . .

Температура деформации, °С.....

Удельное объемное сопротивление (при относительной влажности 50% и температуре 2Ъ° С), ом-см.......

Электрическая прочность (при толщине 3 мм), KejcM:

при кратковременном подъеме напряжения ............

при ступенчатом подъеме напряжения ................

Диэлектрическая проницаемость:

при 60 гц .............

при 10 гц..............

при 10° гц.............

tgS:

при 60 гц.............

при 10 гц.............

при 10° гц............

Дугостойкость, сек..........

Водопоглощаемость (за 24 ч, толщина образца 3 мм), %.........

1,30-1,32 775-760 1,58-1.66

420-630 1.5-2.0

28-35 840-1 050 777-1 200

М93-М120

(3-5)-10-* 0,3-0,4

6-8 71

165-175

ICa-IO

118-157

99-118

6,5-7,5 5,5-6,0 4,0-5.5

0,10-0,15 0.01-0.05 0.04-0,05 200-250

0.3-0,4

Торговые марки и поставщики смол: Qemstone (Knoedler Chemical Co.); Marblette (Marblette Corp,); Syncast (Snyder Chemical Corp.).

Свойства

Значения

Степень горения ...........

Действие солнечного света ......

Действие слабых кислот .......

Действие сильных кислот .......

Действие слабых щелочей . ,.....

Действие сильных щелочей......

Действие органических растворителей

Обрабатываемость...........

Внешний вид.............

Очень мала

Цвет может выгорать

Не влияют или влияют мало (в зависимости от вида кислоты)

Восстанавливающие и органические кислоты не действуют. Окисляющие кислоты разрушают

В зависимости от щелочности меняются мало или заметно

Разрушают

Некоторые влияют

Отличная

Прозрачный, полупрозрачный или мутный

ЭТО приводит к тому, что поверхность, открытия действию воздуха, остается липкой. Этот недостаток можно преодолеть, нанося на поверхность такой смолы слой другой смолы и отверждая его или же закрывая поверхность во время отверждения листовым алюминием или другими материалами.

Хотя вышеуказанные затруднения не позволяют использовать заливочные смолы стирольного типа в целом ряде устройств, отличные электроизоляционные свойства при высоких частотах обеспечивают их применение в определенных случаях. Важнейшие электроизоляционные характеристики этих смол имеют следующие приблизительные значения: диэлектрическая проницаемость 2,3-2,4; lg6 менее 0,001 в диапазоне частот от 60 до 10° гц; удельное объемное сопротивление более Ю'з ом-см; электрическая прочность более 150 кв/см.-

ПОЛИБУТАДИЕНОВЫЕ СМОЛЫ

Полибутадиены могут быть полезными для заливки электронных устройств, но не нашли широкого распространения. Они представляют собой жидкие полимеры бутадиена, превращающиеся в вязкий гель и отверж-

дающиеся до состояния сильно сшитой прозрачной смолы при нагреве до 260° С в отсутствие воздуха Л. 5-11]. Отливки имеют интересные электрические свойства-, например, при частоте 10 гц диэлектрическая ороницае-мость составляет 2,42, а tg6 менее 0,0005. Они также обладают исключительной нагревостойкостью, не претерпевая или претерпевая лишь небольшую деструкцию при температурах до 315°С. О нагревостойкости более подробно см. гл. 10.

Свойства типичной жидкой полибутадиеновой смолы без растворителя приведены в табл. 5-19. Свойства ненаполненных отливок из полибутадиеновой смолы приведены в табл. 5-20.

Таблица 5-19

Свойства типичной жидкой полибутадиеновой смолы без растворителя [Л. 5-11]

Свойства

Приблизительный молекулярный вес . . .

Вязкость при 38° С, из.........

Цвет по шкале Гарднера.........

Удельный вес Df............

Коэффициент преломления ......

Содержание двойных связей на звено Йодное число..............

Значения

1300 25 10

0.91

1,319

Углеводородная смола, представляющая собой сополимер бутадиена и стирола и содержащая боковые виниловые группы, описана Clark и Adams [Л. 5-12]. Она может отверждаться без катализатора при температурах до 200-260° С. Более быстрое отверждение происходит при введении сшивающего мономера, например стирола или винилтолуола, и применении перекисных катализаторов, например перекиси дикумила или ди- или третичной перекиси бутила. Эта углеводородная смола является прозрачным, почти бесцветным продуктом, имеющим вязкость при комнатной температуре около 4 000-4 700 пз и плотность 0,915 г/сж*. Свойства отвержденной смолы приводятся в табл. 5-21.

Таблица 5-20

Свойства отвержденной полибутадиеновой смолы [Л. 5-11]

Свойства

Условия отверждения

6 ч. 245° с

18 ч, 245° с 6 . 262° С

18 ч. 262° с

Плотность, г/сж.....

Твердость по Шору (шкала D) .........

Работа при ударе по Изоду, кг-см.........

Прочность при изгибе, KFfcM.........

Прочность при растяжении, кГ1см.........

Удлинение при разрыве, %

Температура деформации, °С.........

0,979 73 1,0

89 18

0,990

0,320

379 3

0,991

84 0,395

348 4

0,993

88 0,246

196 1,3

Таблица 5-21

Свойства отвержденной углеводородной термореактивной смолы [Л. 5-12]. Испытания по ASTM

Свойства

Значение

Внешний вид...................

Коэффициент преломления............

Плотность, г/сж.................

Прочность при нзгнбе, kFjcm..........

Модуль упругости при изгибе, TfcM.......

Температура деформации, °С...........

Водопоглощаемость (за 24 ч. при 22° С), % . . . .

Удельное объемное сопротивление, ом-см.....

Диэлектрическая пронипаемость;

при 10 гц.......ч..........

при 10 гц..................

при 10 гц ..................

при 10 гц..................

Характеристики при частоте 9,375-10 гц.....

Дугостойкость, сек................

Электрическая кратковременная прочность (толщина образца 3 мм), кв(см..........

Удельное поверхностное сопротивление, ом, прн относительной влажности:

50о/ ................... .

96%.....................

Прозрачный

1,563 1,01-1,03 600-985 23-36 85-138 -0,0-0,5 5,56-10

2,53 2,53 2,46 0,0011 0,0014 0,007 78

31,0-102 24,5-102

ПРИМЕНЕНИЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ, ПОЛИУРЕТАНОВЫХ, ПОЛИСУЛЬФИДНЫХ И ДРУГИХ ЗАЛИВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Хотя полиэфирные и эпоксидные смолы наиболее широко применяются для заливки, материалы, описанные в данной главе, благодаря ряду уникальных свойств, также нашли применение. .Ниже следует ряд указаний, которыми необходимо пользоваться при их применении.

Кремнийорганические каучуки холодной вулканизации. Применяются Для заливки в тех случаях, когда отверждение должно происходить при комнатной температуре, но отливка должна эксплуатироваться при температурах порядка 230° С. Применение этих смол часто может производиться в полевых условиях. К другим преимуществам относятся: I) эластичность, которая обеспечивает стойкость к растрескиванию и возможность ремонта; 2) сохранение эластичности при температурах ниже 0°С; 3) малые диэлектрические потери. Недостатками этих продуктов являются: высокая стоимость и ограниченная прочность, характерная для рези-ноподобных материалов.

Кремнийорганические смолы без растворителей. Применяются для заливки изделий, эксплуатируемых при температурах 200-260°С, так как не изменяют свойств при этих температурах. Эти смолы .также отличаются исключительно малыми диэлектрическими потерями. Недостатками их являются высокая жесткость, которая ведет к растрескиванию, а также значительная стоимость.

Кремнийорганические гели. К числу основных областей применения следует отнести использование этих смол: 1) в качестве заливочного материала, отличающЁ-гося самозалечиванием .после удаления пробника для. проверки электрических цепей; 2) в качестве достаточно твердой нетекучей заливочной и пропиточной смолы, применяемой для замены масляной изоляции, которая обычно связана с необходимостью герметизации и проблемой утечки масла. Эти смолы достаточно дороги и не имеют прочности, достаточной для применения в отливках без кожуха.

Полиуретаны. Этот класс смол дает эластичные отвержденные материалы, которые можно использовать

в тех случаях, где требуются высокая ударная прочность и устойчивость к растрескиванию. Отвержденные материалы весьма прочны, имеют высокую прочность при растяжении, очень большое удлинение и хорошо сопротивляются действию масел, воды, окислению; они озоностойки. Основным недостатком являются пониженные электроизоляционные свойства при повышенных температурах. Форполимеры обладают технологическими преимушествами по сравнению с одностадийными материалами, хотя в некоторых случаях одностадийные полиуретаны обладают лучшими свойствами.

Полисульфидные каучуки. Эти каучуки широко применяются в первую очередь в тех случаях, где требуются высокая эластичность, возможность ремонта, хорошая адгезия и высокая стойкость к действию растворителей, озона, окислению и низкая газопроницаемость. Их можно использовать так же, как и кремнийорганические каучуки холодной вулканизации, с учетом того, что при повышенных температурах свойства кремнийорганических каучуков лучше свойств полисульфидных каучуков. Основным недостатком полисульфидов являются ухудшенные электроизоляционные свойства при повышенных температурах.

Фенольные смолы. Их основным преимуществом является низкая стоимость. Эти смолы являются отличными диэлектриками, но их использование затруднено в связи с тем, что кислые катализаторы фенольных смол могут вызвать опасную коррозию.

Полистирольные смолы. Применяются в тех случаях, где требуются малые диэлектрические потери. К недостаткам относятся плохая технологичность и склонность к растрескиванию.

Полибутадиеновые и углеводородные смолы. Наиболее ценными свойствами этих смол являются низкие диэлектрические потери, малая диэлектрическая проницаемость и высокая нагревостойкость. Однако эти смолы в широком масштабе не применяются.

ГЛАВА ШЕСТАЯ ;

НАПОЛНИТЕЛИ, КРАСЯЩИЕ ВЕЩЕСТВА И МОДИФИКАТОРЫ

В предыдущих главах было отмечено, что заливочные компаунды с различными свойствами получаются при использовании различных систем смол и отвердителей. Однако при этом не всегда достигаются нужные технологические и другие свойства компаундов. Большинство затруднений такого рода может быть преодолено путем добавки наполнителей, красителей и модификаторов. Об их значении свидетельствует то, что в редком заливочном компаунде не присутствует та или иная добавка этих компонентов или их комбинация.

НАПОЛНИТЕЛИ

Имеется большое число наполнителей, обеспечивающих достижение различных целей. С другой стороны, с одними и теми же наполнителями применяется большое число смол. Несмотря на исключительно большое число переменных факторов, имеются определенные закономерности в использовании наполнителей и смол независимо от их вида. Приводящиеся ниже сведения о наполнителях, вообще говоря, применимы к любой системе смол.

Действие наполнителей. Перечень изготовителей, стоимость и свойства наиболее широко применяемых наполнителей приведены в табл. 6-1. Вследствие большого разнообразия материалов и изготовляющих их предприятий эта таблица не может считаться исчерпывающей. Однако в ней приведены основные сведения о наиболее распространенных наполнителях. Как правило, наполнители, перечисленные в табл. 6-1, применяются с величиной частиц 2010 меш или более мелкие, за исключением песка и армирующих наполнителей. В этом случае оптимальный размер частиц зависит от их конфигурации.

Хотя различные наполнители меняют свойства одной и той же смолы в различной степени, характер действия различных наполнителей часто сходен. В результате больших работ Formo и Isleifson было показано, что

Стоимость и эффект применения различных наполнителей [Л. 6-1], обозначено: X-применяется: X-широко применяется

Таблица 6-1

Наполнитель

Неволокнистые наполнители:

Песок.........

Кремнезем......

Тальк .........

Глина.........

Карбонат кальция . . .

Сульфат кальция (безводный) .......

Армирующие наполнители:

Слюда .....

Асбест . ...

Волластонит . . .

Дробленое стекло

Стекловолокно . .

Древесная мзка .

Опилки. ......

Стоимость, цент/кг

2,2 2,2-4.4 2, 2-8,8 2,2-6.6 1,1-П.О

4.4-8.8 .

6,6-20 4,4-11,0 4,4-6,6 100

Увеличение

о >.

в! О

О га S

X X X

х

По >> к

X X X X

Уменьшение

OJ о

Наполнитель

Стоимость чеят/кг

Увеличение

u о о к

к Ч

<и о

!- S

о ч

Специальные наполнители:

Кварц.........

Двуокись алюминия . .

Гидрат окиси алюминия .........

Литиево-алюминиевый силикат .......

Берилл ........

Кремнезем (аэрогель)

Бентонит ........

Графит........

Порошки металлов . . .

Керамические шарики .

4,4-11,0 11,0-33.0

6,6-13,2

66-177 110-100 13,2-66,0

165-3 300

Уменьшение

ё5 1.1 St

<и о

основной функцией любого наполнителя, по-видимому, является объемный эффект ,{Л. 6-2], т. е. действие наполнителя тесно связано с его количеством. На рис. 6-1-

Компаунд холодного отверждения

Компаунд горячего отверждения В5,6 С

О 20 еп во W0

Наполнитель,%

го ио 60 ВО too

Наполнитель, %

Рис. 6-1. Влияние содержания наполнителя на ход экзотермической реакции отверждения эпоксидной смолы (образец 100 г) {Л. 6-2].

6-5 отображен этот факт для нескольких наполнителей. С целью получения более подробных сведений в табл. 6-2 показано влияние двуокиси алюминия, слю-

0,003

$ O.OOI

10 го 30 io so 60 7u во но юо

Наполнитель, %

Рис. 6-2. Влияние содержания наполнителя на усадку эпоксидной

смолы {Л. 6-2].

ды, стекла и карбоната кальция на физико-механиче-ские и электрические свойства полиэфирных и эпоксидных смол.

Основным недостатком большинства систем смол является их тенденция к растрескиванию в заливочных ком-