Свойства таблетированных компаундов

Свойства

Марки таблетируемых компаундов

Цвет компаунда

Температура сплавления, °С

Вреыя я(елат1шизации при температуре оплавления, мин

Растекаемость при температуре оплавления, %

Время полимеризации при температуре сплавления, ч

Диапазон рабочих температур, °С

Срок хранения, мес, не менее

Потеря массы при максимальной рабочей температуре, % (после 1000 ч)

Ударная вязкость, кДж/м

Разрушающее напряжение, МПа:

при изгибе

при растяжении Усадка, %

Удельное сопротивление. Ом-м Тангенс угла диэлектрических потерь

при частоте 10 Гц Диэлектрическая проницаемость при

частоте 10 Гц Э ектрическая прочность, МВ/м

случае© небргаййческйе как более устойчивые к воздействию повышенных температур и агрессивных., сред. Обычно полимеры, содержащие пигменты, лучше сохраняют первоначальный цвет.

Технологичеоние и эксплуатационные характеристики порошкообразных композиций определяются не только рецептурным составом, но и в первую очередь методом и качеством гомогенизации компонентов компаунда.

Рис. 2-32. Зависимость электроизоляционных характеристик таблетиро-ванных компаундов УП-2164. и УП-2193 от воздействия теплового старения при температуре 85 и НОХ (-)

и относительной влажности (-----).

/-УП-2164; 2 -УП-2193.

т

tg<f

от

щог

500 WOO

Время,ч

5,0 4,0 3,0

время, ч

Рис. 2-33. Зависимость ударной вязкости таблетированных компаундов УП-2164 и УП 2193 от воздействия теплового старения при температуре 85 и 140°С ( - ) и относительной влажности 95-9 при 40°С (-----).

/ - УП-2164; 2 -УП-2193.

Как правило, порошковые композиции изготавливаются вальцевым методом гомогенизации, который позволяет путем изменения температуры валков, зазора между ними, величины подачи сухой смеси и времени вальцевания варьировать в широких пределах их технологическими свойствами. Свойства наиболее применяющихся таблетированных компаундов приведены в табл. 2-16.

На рис. 2-32 и 2-33 дана зависимость электрические и механических свойств таблетируемых компаундов УП-2164 и УП-2193 от длительного воздействия тропической влажности и теплового старения при температуре 85 и 14{)°С, из которых следует, что параметры таблетированных компаундов достаточно высоки.

Таблетированные компаунды применяются для герметизации различных микросхем, приборов, трансформаторов, в коммутационных и других малогабаритных изделиях, в том числе для закрепления контактов и т. п. [131].

Технологический процесс герметизации таблетируе-мыми компаундами приведен в гл. 3.

Порошкообразные опрессовочные компаунды. Эти компаунды относятся к быстроотверждающимся порошкам на основе эпоксидных, полиэфирных и других смол. Их называют премиксами (от английского слова premixed), что означает предварительно смешанный.

Преимущество быстроотверждающихся пресс-порошков заключается в следующем: технологичность метода; однокомпонентность материала и поставка его химической промышленностью; способность перерабатываться при малых удельных давлениях (0,5-б МПа), что обеспечивает возможность герметизации хрупких электронных деталей, чувствительных к повышенным температурам и- давлениям; высокий процент использования пресс-материала; возможность получения беспористой изоляции нужной толщины и строгой геометрии; отсутствие токсичных и пожароопасных растворителей; быстрота отверждения (до 5 мин с последующей термообработкой) ; высокая производительность, возможность автоматизации процесса.

Наиболее применяющиеся марки быстроотверждающихся пресс-порошков на основе эпоксидных и эпокси--кремнийорганических омол приведены в табл. 2-17.

Они предназначаются для изготовления методом прямого прессования и пресс-литья изделий электроизоляционного назначения или герметизации изделий, предназначенных для эксплуатации в условиях тропического кли-. мата.

Изменение электроизоляционных характеристик пресс-материала ЭФП-00, ЭФП-61 и ЭКП-200 от воздействия тропической влажности дано на рис. 2-34, а на рис. 2-35 приведены электроизоляционные свойства

Свойства некоторых опрессовочных материалов (прешпссов)

Марки быстроотверждающкхся порошков

пресс-материала ЭКП-ЙОО в процессе его теплового старения при температуре 200°С в течение 3000 ч, из которых следует, что данные материалы в тяжелых условиях испытаний сохраняют достато'чно высокие характеристики [89, 91]. Для герметизации гибридных микросхем применяется эпоксидный прессовочный порошок ЭФП-63 [132].

-В

-ч

0,06

0,02-.

Время,сут

Рис. 2-34. вависи-мость электроизоляционных характеристик покрытий ЭФП-60, ЭФП-61 и ЭКП-2(Ю от воздействия относительной влажности 95-98% при 40°С.

/ -ЭФП-бО; 2 -ЭФП-61: 3 -ЭКП-200.

Рис. 2-35. Зависимость электроизоляционных характеристик покрытия ЭКП-200 от продолжительности теплового старения при температуре-200°С.

S tg r

-от -10

-орг

L о

WOO гооо

Бремя,ч

3000

Эти материалы применяются для герметизации полипроводниковых приборов, микросхем и других элементов и блоков электронной аппаратуры. Недостатком большинства указанных материалов является снижение текучести при хранении, что заставляет повышать удельные давления при опреосовке, а это далеко не для всех изделий допустимо.

Пенокомпаунды. Пенокомпаунды являются разновидностью пенопластов - газонаполненных полимерных материалов, име10щих ячеистую структуру, образованн-ук}

замкнутыми порами. Величина пор может изменяться в зависимости от условий технологического процесса. Эти материалы имеют малую плотность, высокую удельную механическую прочность, низкие значения е и tg6, в связи с чем они находят применение в высокочастотной технике [41, 92-93].

Пенопласты применяются для изготовления деталей РЭА, а пенокомпаундыдля заполнения и герметизации элементов, узлов и радиоблоков. По тепло- и звукоизоляционным свойствам пенопласты превосходят большинство других материалов.

В пенокомпаунды можно вводить тонкие металлические порошки, причем металлические частицы могут находиться в контакте (используются в легких электромагнитных экранах) или быть изолированными друг от друга. При этом образуются диэлектрики с повышенной величиной 8, например, эпоксидный пенокомпаунд, наполненный алюминиевым порошком, имеет е=7 и tg6=0,03.

Для получения пенокомпаундов обычно применяют методы вспенивания полимеров под действием газов,-выделяющихся при разложении газообраэователей, введенных в состав композиции, или вспенивания полимеров под действием газов, выделяющихся в результате взаимодействия компонентов. Некоторые пенокомпаунды, получаемые беспрессовым методом, приведены в табл. 2-18.

Герметизация компаундами, содержащими газообра-зователи или порофоры (динитрилазодиизомасляная кислота, диазоаминбензол и др.), производятся обычно по беспрессовому методу. С этой целью гранулы или пасту, содержащие полимер и порофор, предварительно нагревают и затем засыпают в форму, которую закрывают крышкой, после чего подвергают нагреву, при этом гранулы вспениваются и спекаются, образуя сплошной вспененный материал.

Этим методом можно получать пеноматериалы на основе фенолоформальдегидных смол и их сочетаний с каучуком, а также кремнийорганических и эпоксидных смол.

В качестве примеров ниже приводятся рецептуры в массовых, частях некоторых пенопластов, которые могут оыть получены беспрессовым методом. Пенопласты, получаемые прессовым методом, для целей.герметизации не применяются.

Характеристики некоторых марок пенопластов

Полимер (основа пенопласта)

Назначение

Фенолоформальдегидная смола (ФФ) + каучук СКН-40

Полиэфир -\- изоцианат

Кремнийорганическая смола К:-40

Кремнийорганический каучук

Эпоксидная смола ЭД-16

Заполнитель армированных конструкций

Заполнители блоков схем, отдельных элементов для повышения влаго-и вибростойкости, защиты от агрессивных сред

Заполнитель блоков и отдельных элементов, работающих при повышенных температурах

Заполнители радиотехнических устройств с чувствительными к механическим воздействиям материалами или приборами

Заполнители конструкций радиотехнического назначения для повышения влагостойкости и электроизоляцин

Фенопласт ФК-ЙО

Новолачвая фенолоформальдегидная смола № 18 ... . ШО

Бутадиен-акрилнитрильныи каучук СКН-40.......

Уротрошв...................... О g

Сера . . . . ................; ; 2,Ъ

Порофор ЧХЗ-57...................

Пеноэпоксид ПЭ-1*

Эпоксидная смола ЭД-16...............

Метафенилендиамин..................

Выравниватель А (или продукт 011-7).........

Порофор ЧХЗ-57.................

Г^сия ПЭ-2 оттчается от ПЭ-1 наличием в своем составе 7 мае. ч. толуилендиизоцианата (продукт 102T).

Пенополиуретан ПУ-101

Смесь № 1: изэцианат......-.......... 39,5

замещенный изоцианат Д1 У........

Смесь № 2: полиэфир № 24 ............ п 1 П

эмульгатор или 011-7 . . .......... п п'

катализатор............... п i п

вода дистиллированная.......... О--1,0

Пенополиуретан ПУ-3 . .

Изоцианат . . . . -.................. J 00

Полиэфир №3.4.................. п - i:

Смесь ДУДЭГ (диуретандиэтиленгаиколь)....... Ио формуле

Продукт ОП-10 (или ОП-7).............. 1

Вода дистиллированная................ 36

Кремнийорганический пенопласт К-40

Кремнийорганнческая смола К-40........... 100

Газообразователь (ДаБ, порофор ЧХЗ-57 или № 18) . . 2-3

Катализатор АГ или ТЭА (триэтаноламин)....... 0,02-1,0

Стекловолокно ................ ..... 0,05

Кремнийорганический пенопласт Силпен

СКТН (молекулирной массы (25-40).10)....... ЮО

Катализатор 1 ..................От 2 до 20

Катализатор 2................... 0,5

Катализатор № 3................... 0,1

Окись цинка или молотая слюда........... 20-30

Большинство описываемых пенопластов может быть получено также вспениванием за счет реакции между отдельными компонентами. Этот метод в радиоэлектронике применяется наиболее часто.

Пенополиуретаны. Получение пенопластов из самовспенивающейся композиции наиболее технологично и перспективно для целей герметизации. Таким способом.

в частности, получают .пенополиуретаны (ПУ-3, ПУ-101 и др.). Технология их получения сводится к перемешиванию жидких компонентов, из которых основными являются полиэфир и изоцианат. Для управления скоростью процессов и получения необходимых свойств материалов добавляются в небольшом количестве активаторы, эмульгаторы и вода.

Характерными свойствами пенополиуретанов являются озоно- и маслостойкость, устойчивость к действию -щелочей, атмосферных условий и грибковой плесени, отличное отношение прочности к массе, повышенная адгезия к многим материалам и хорошие электроизоляционные свойства. Эластичные пенополиуретаны обладают высоким сопротивлением истиранию и хорошими тепло-, изоляционными свойствами.

Пенополиуретаны находят все большее применение как заливочный герметизирующий материал, однако технология герметизации пенополиуретанами должна отрабатываться для каждого типа .изделий, в.ключая также и выбор определенной рецептуры.

На основе полиэфиров и изоцианатов получают пенополиуретаны различных марок: ПУ-101, ПУ-101А, ПУ-1.01Т, ППУ-304-Н, ПУ-3, ППУ-ЗМ4 и др., отличающиеся друг от друга рабочей температурой, степенью эластичности, плотностью и рядом других свойств.

Все пенопласты типа ПУ-1 представляют собой термореактивную газонаполненную пластмассу в виде жесткой или полужесткой пены с замкнутой мелкоячеистой структурой. Они рекомендуются в качестве легких наполнителей радиотехнических конструкций, теплоизоляционных материалов и легких -заливочных компаундов.

Для получения качественного пенопласта необходимым условием является герметичность формы. В качестве адгезионной смазки форм при заливке пенополиуретанами рекомендуется применять материалы КПМС-31 (ВТУ КХЗ № 60-62) или ПВСГ, первый обеспечивает 5-8-кратный съем изделий, второй материал - однократного действия.

Основные свойства пенополиуретанов представлены в табл. 2-19, 2-20.

Модифицированный пено.полиуретан ПУ-101А отличается от ПУ-101 несколько меньшим содержанием замещенного изоцианата и соответственно несколько большей жесткостью.

Характерисшка пенополиуретанов

Свойсгаа

ПУ-101

ПУ-101А

ПУ-101Т

ППУ-304Н

ППУ-ЗМ-1

Плотность, кг/м'

Разрушающее напряжение при сжатии, МПа: .

при 20°С

при ISOC

Ударная вязкость, кДж/м^

Теплопроводность, Вт/мК~ *

Водопоглощение за 24 ч, %, не более

Диапазон рабочих температур, °С Относительное удлинение,

100-200

10-19 5-7

0,031-0,035

-50-Н+150

10 0,6 0.057 0.1

-50-i-+170

150-200

20-42 15-35 0,5-0,8 0.033-0.047 0,3

-60--- -f 200

30-50

1,5-5 0,5-9 0,4-0,6 0,023-0,035 0,3

-60-н -j-100

30-50

1,1-1,3* 0,7-0,9

50ч- -f ЮО 150-170

* Пенополиуретан эластичный. * Разрушающее напряжение при растяжении. \