емкость,-заполняемая пенопластом, не требует предварительного нагрева. Порошки легко плавятся и .вспениваются при нагреве.

Пеноматериалы, полученные из таких кремнийорганических материалов, отличаются исключительной нагревостойкостью и стойкостью .к тепловому удару. Они .применяются при температурах выше тех, при которых еще возможно использование органических пенопластов. Подобные характеристики наряду с хорошим'И физическими и электрическими свойствами и низким водопо-глощением делают подобные пенопласты весьма ценными терм.о- и электроизоляционными материалами.

О нагревостойкости этих материалов можно судить по тому, что их температура деформации выше 370° С. Образцы, выдержанные при температуре 370°С более 50 ч, показали лишь незначительные структурные изменения и небольщ.ие потери веса. Подобные же образцы, нагретые прямым пламенем до красного каления, не загораются и лишь незначительно изменяют состояние поверхности [Л. 7-12].

При правильном вспенивании каждый из этих материалов образует пенопласт, имеющий однородную многоячеистую структуру, причем ячейки являются сферическими и замкнутыми. Типичные свойства трех твердых кремнийорганических пенопластов приведены в табл. 7-9.

0.бъемный вес пенопластов, описанных ,в табл. 7-9, легко .регулируется температурой вспенивания. Из нижеследующей сводки видно, .как зависит плотность от температуры вспенивания.

В очень небольшой степени объемный вес зависит от размера и конфигурации заливаеМОЙ .полости.

Кремпийортапические пенопласты доступны также' в качестве эластичных вспениваемых в месте, примене-

Свойства отвержденного жесткого кремнийорганического пенопласта [Л. 7-12]

* Рецептуры R-7001 и R-7002 могут вспениваться Фирма Dow Corning Corp.

в месте применения.

НИЯ СМОЛ, находящих применение для заливки некоторых видов электронного оборудования. Как правило, такие материалы известны (в виде двухкомпонентных жидких систем. Смола, описанная в (Л. 7-13], имеет жизнеспособность (для заливки) около 30 мин, причем отверждение происходит при температуре 65° С .за 2- 3 ч или при комнатной температуре за 16-24 ч. Обыч-

но объемный вес пенопласта составляет около 320- 400 кг/м9; хотя в известной степени объемный вес можно снизить отверждением при повышенной температуре. Типичные свойства упругого .кремнийорганического пенопласта приводятся в табл. 7-10.

Таблица 7-10

Свойства эластичного кремнийорганического пенопласта [Л. 7-13]

Свойства

Показатели

Цвет....................

Плотность жидкой смолы, ZJCM......

Объемный вес пенопласта, kzjm......

Жизнеспособность при 25° С, мин.....

Вязкость жидкого компаунда при 25° С, пз

Прочность при растяжении, kFjcm.....

Удлинение при разрыве, %.........

Напряжение сжатия, кГ/см, по ASTM D 575 для деформации (при 25° С):

25%............,.....

50%.................

Влагопоглощаемость за 24 %>......

Стойкость к растворителям:

полярные растворители .......

ароматические углеводороды и хлорированные растворители ..... . .

Электроизоляционные свойства: Диэлектрическая проницаемость при 100 гц

и 25° С..................

Удельное объемное сопротивление при относительной влажности 50%1 и температуре

25° С, ом-см..............

Удельное поверхностное сопротивление при относительной влажности 50% и температуре 25° С, 0Л1............

Пробивное напряжение (при толщине 6,4 мм), в

Светло-коричневый 1,1 320-400 30-45 200

4,2 80

-0,85 1,82 0,01

Хорошая

Набухание

2,8 1,8-10>

1,4-10

6 000

Сочетание высокой нагревостойкости с низким значением tg6 у кремнийорганичеоких пенопластов делает возможным одно их интересное применение, а именно: использование в устройствах высокой мощности, работающих при высоких частотах. Интересно заметить, что tg6 снижается по мере снижения объемного веса пенопласта. Из этого можно заключить, что любой пенопласт будет иметь достаточно низкий tg6 при работе в области высоких частот в установках большой мощности.

если объемный вес его будет достаточно мал. Однако, так как стенки ячеек пенопласта практически представляют собой монолитный материал, они будут влиять на эти свойства, как и любой другой монолитный материал. Таким образом, диэлектрические потери исходного ма терпала также надо принимать ©о внимание.

В небольших масштабах для вспенивания в месте применения может использоваться поливтилен, который также имеет потери, позволяющие применять его в области высоких частот. Это же можно сказать о полистн- рольных пенопластах, хотя в последнем случае ограничивающим фактором .может быть рабочая температура.

ПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ ПЕНОПЛАСТЫ, ВСПЕНИВАЕМЫЕ В МЕСТЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Хотя пенополистирол наиболее широко применяется в виде предварительно вспениваемых плит и блоков, в ряде случаев он вспенивается в месте применения. В целом ряде случаев эти пенопласты имеют преимущества по сравнению с другими благодаря невысокой стоимости и простоте переработки. Однородность ячеистой структуры пенопласта хорошая, так как при вспенивании полистирола в месте применения процесс сводится к вспениванию под действием тепла полистирольных транул одного размера.

Полистирол для вспенивания в месте применения поставляется в виде белых или .окрашенных гранул, которые помещаются в форму и нагреваются, причем происходят их вспучивание и сплавление в прочный, легкий пенопласт с очень однородными закрытыми ячейками. Объемный вес пенопласта обычно регулируется количеством гранул, загруженных в форму, и составляет от 16 до 240 KZJM. Готовая деталь из пенопласта выходит из формы с твердой гладкой поверхностью, которая повышает прочность. Одним из недостатков пенополисти-рола является то, что он не может обычно применяться при температуре выше 80° С, что объясняется невысокой теплостойкостью исходного полистирола. Механические свойства (вспененного в месте применения пенопласта приведены в табл. 7-11, а электроизоляционные свойства - в табл. 7-12. Зависимость между удельной теплопроводностью и объемным весом показана на рис. 7-5.

Таблица 7-12 Типичные электроизоляционные свойства пенополистирола, вспененного в месте применения [Л. 7-14]

Типичные физико-механические свойства вспененного в месте применения пенополистирола Dylite фирмы Koppers Со [Л. 7-14]

Dylite фирмы Koppers Со. Удельное объемное сопротивление >3,8.10> ом-см; удельное поверхностное сопротивление > 9,8. W ом (при всех трех видах условий испытания, указанных в таблице). Материал недугостоек-плавится при первой нскре.

Вспучивание полистирольных гранул может проис ходить несколькими путями. Они могут быть вспучены в формах, нагреваемых горячим воздухом или паром, или же ири прямом поступлении сухого пара в полость

0,280

о 32 Bi SB IZB wo 132 Объемный вес, нг/м^

Рис. 7-5. Зависимость удельной теплопроводности от объемного веса для пенополистирола, полученного в месте применения [Л. 7-14].

формы [Л. 7-14]. Температура вспучивания лежит в пределах ПО-132°С. Давление пара составляет от 0,7 до 2,1 kFjcm. Так же как и в случае других пенопластов, ЦИКЛ вспучивания или пенообразования не является длительным. Практически цикл вспенивания полистирола

составляет для изделий толщиной 30 см до 3 мин и сокращается до 10 сек для очень небольших деталей. Этим временем характеризуется вспучивание при прямом действии сухого пара. При вспучивании в формах с внешним обогревом цикл вспенивания равен приблизительно 10 мин для деталей толщиной 12,6 мм и мин для деталей толщиной 25 мм.

Ввиду термопластичности этого материала формы после вспенивания должны быть охлаждены для того, чтобы пенопласт имел достаточную прочность для удаления из формы без деформирования. Время охлаждения колеблется от 30 сек для небольших деталей до 15 мин или более для деталей толщиной 300 мм. Охлаждение должно быть постепенным.

Интересный способ вспучивания полистирольных гранул описан Graham {Л. 7-15]. Этот способ основан на применении рецептур, представляющих собой смеси полистирольных гранул и экзотермических термореактивных смол, например эпоксидных. Вспенивание сопровождается выделением экзотермического тепла при отверждения термореактивной смолы. Это тепло размягчает и вспучивает полистирольные гранулы, содержащие пенообразователь. В изделиях, полученных по этому способу, термореактивная смола образует твердую поверхность с большим содержанием смолы, а также служит связующим для вспученных гранул.

КОМПАУНДЫ НИЗКОГО ОБЪЕМНОГО ВЕСА НА ОСНОВЕ ЛЕГКИХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

Еще один тип компаундов низкого объемного веса, применяемых для заливки электронного оборудования, получается введением легких наполнителей (см. гл. 6) в такие смолы, как полиэфирные и эпоксидные. Эти компаунды отличаются от пенопластов тем, что в них низкая плотность достигается скорее за счет наполнителя, а не путем химических реакций. Таким образом, объемный вес готового компаунда такого типа регулируется количеством легкого наполнителя, введенного в смолу, и типом использованного наполнителя. Отсюда, однако, не следует, что легкий наполнитель будет обеспечивать получение компаунда низкого объемного веса с такими же рабочими характеристиками, как при использовании

пенопласта равного объемного веса. Причиной этого является то, что легкий наполнитель может влиять на тиксотропные свойства смолы, что заставляет вводить меньше наполнителя в смолу для того, чтобы обеспечить заданную вязкость компаунда. Это .практическое ограничение количества легкого .наполнителя в свою очередь ограничивает .плотность готового компаунда. Вообще товоря, можно сказать, что применение легких наполнителей будет давать компаунды большей плотности при вязкости, обеспечивающей их заливку, по сравнению с плотностью пенопластов. С другой стороны, если применяются смеси низкого объемного веса мастикопо-добного типа для заливки в .месте .применения, объемный вес компаундов получается почти такой же нивкий, как и объемный вес .пенопластов, получаемых вспениванием в месте применения.

Снижение веса, достигаемое при использовании различных легких наполнителей в эпоксидных .ком:паундах, показано в табл. 7-13. Свойства эпоксидных компаундов с таКими наполнителями .приведены в табл. 7-14.

Из данных, приведенных в табл. 7-13 и 7-14, видно, что, хотя при использовании легких наполнителей достигается значительное снижение веса, объемный вес компаундов на их основе значительно .больше, чем объемный вес, достигаемый с .помощью .пенопластов. В то же время в тех .случаях, когда снижение веса зна^чительно, компаунды, полученные с легкими наполнителями, оказываются прочнее, чем пенопласты, получаемые в месте применения. Кроме того, большой процент смолы в компаундах с легкими наполнителями приводит к тому, что обычно такие компаунды имеют повышенную стойкость к действию влаги и других эксплуатационных факторов по .сравнению с пенопластами. На самом деле в некоторых случаях пенопласты оказываются недостаточно стойкими при крайних значениях эксплуатационных факторов. Компаунды с легкими на.полнителями оказываются более стойкими в этих условиях и лучше отвечают поставленным требованиям, учитывая необходимое снижение веса.

Так же как и в случае пенопластов, .компаунды низкого объемного веса отличаются пониженной удельной теплопроводностью по сравнению с компаундами, наполненными тяжелыми наполнителями. Практически

Таблица 7-14

Свойства эпоксидных компаундов с различными легкими наполнителями [Л. 7-15]

Рецептура

S я . о Кем

ё

100 вес. ч. смолы Ероп 828; Отвердителя Siiell D-10,5 вес. ч.

100 вес. ч. смолы Ероп 828; 100 вес. ч. кремнезема 325 меш. 10,5 вес. ч. отвердителя Siiell D . .

0,12

80-85

0,08

80-85

1.17

1,59

100 вес. ч. смолы Ероп 828; 15 вес. ч. микрошариков Microballoon BJOA-0840; 10,5 вес. ч. отвердителя Shell D............

0,14

80-84

0,86

100 вес. ч. смолы Ероп 82& 34 вес. ч. Kanamite; 10,5 вес. ч. отвердителя Siiell D.........

0,06

75-80

1,01

Снижение веса эпоксидных компаундов при использовании различных легких наполнителей [Л. 7-16]

Рецептура

.Э г

1°

CJ о. и с а

о Кеч

S H CU(N

100 вес. Ч. смолы Epon 828; 4 вес. ч. Kolfoam; 10,5 вес. ч. отвердителя Shell D........

0,17

100 вес. ч. смолы Ероп 828; 14 вес. ч. стеклянных микрошари-коБ CPR-2077 10,5 вес. ч. отвердителя Shell D.......... .

0,25

80-85

1,01

80-85

0,95

Продолжение табл. 7-14

Продолжение табл. 7-14