Файл: Базарова Ф.Ф. Органические и неорганические полимеры в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.06.2024
Просмотров: 134
Скачиваний: 0
свойств. Уж е в Настоящее время apMiipoBaiii-iue компо зиционные м а т е р и а л ы являются незаменимыми в радио-
аппаратостроении, самолетостроении, |
электротехнике. |
|
Д а л ь н е й ш и е исследования свойств |
армированных |
по |
лимерных композиций д а д у т возможность не только |
рас |
|
ширить область их применения, но |
и реализовать |
их |
большие потенциальные возможности в совершенство вании прочностных и электрических свойств [22, 25, 28, 29].
Приведем - несколько примеров. В ряде случаев воз никает необходимость защиты приборов и аппаратов от перегрева, например приборов, находящихся внутри са молетов, ракет, реактивных двигателей. Д л я этих целей металлы оказываются непригодными из-за высокой теп
лопроводности н резкого снижения прочностных |
свойств |
|||||||||||
задолго |
до |
расплавления . |
Сплавы |
алюминия |
теряют |
|||||||
прочность при температуре |
выше |
250 °С, |
лучшие |
сорта |
||||||||
стали — при |
температуре |
выше |
700°С. |
Армированные |
||||||||
пластики |
сохраняют |
достаточную |
механическую |
проч |
||||||||
ность в |
условиях длительного |
воздействия |
температур |
|||||||||
в |
интервале |
200—350 °С |
и при |
резких |
тепловых |
у д а р а х |
||||||
и |
кратковременном |
воздействии |
температур |
до 2700 °С. |
||||||||
Они имеют |
низкую |
теплопроводность |
и |
структурную |
||||||||
жесткость. Могут принимать любую |
заданную |
форму. |
||||||||||
Все это |
обусловливает |
возможность |
использования их |
|||||||||
д л я термозащиты . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Известно, например, что стеклопластики на кремний- |
|||||||||||
органическом связующем в течение двух минут |
способ |
|||||||||||
ны в ы д е р ж а т ь воздействие температуры |
до 2750 °С, тог |
|||||||||||
да как большинство металлов в этих |
условиях расплав |
|||||||||||
ляется. Интересны т а к ж е результаты |
испытаний |
стекло |
пластиков в кислородно-ацетиленовом пламени. При воздействии пламени кремнийорганический . стеклопла стик разрушается за одну минуту на толщину 0,1, мм;
образцы из меди — на 3,5 |
мм; образцы из стали —- на |
2 мм. |
|
Волокнистые |
материалы |
Одной из основных з а д а ч современного материалове дения становится разработка экономичных способов по лучения волокнистых высокопрочных и термостойких материалов и на их основе создание армированных по лимерных материалов, характеризующихся повышенной прочностью, иагревостойкостыо и долговечностью.
6—358 |
81 |
Д л я использования в качестве армирующих |
материа |
||||||||||
лов наряду с волокнами животного |
(шелк, |
шерсть), |
рас |
||||||||
тительного |
(лен, хлопок, древесина, джут) |
и минераль |
|||||||||
ного |
происхождения |
(асбест) |
большой |
интерес |
пред |
||||||
ставляют химические волокна |
(лавсановые, полиамидные, |
||||||||||
полипропиленовые и др . ) ; |
волокна |
па основе |
алюмо - |
||||||||
силикатных |
и |
кварцевых |
стекол; |
нитевидные |
кристал |
||||||
лы |
некоторых |
металлов, |
карбида |
кремния, |
углерода; |
||||||
окислов алюминия, |
магния, бериллия, |
циркония и т. д. |
|||||||||
К а к |
видно |
из табл . |
3.2, синтетические |
волокна |
по |
свой |
ствам значительно превосходят природные и искусствен ные волокна. По сравнению с другими синтетическими волокнами стекловолокно обладает такими свойствами, как негорючесть, повышенная устойчивость к тепловому старению, повышенная прочность, технологичность. Про-
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л п ц а |
3.2 |
|
|
|
Свойства |
волокнистых материалов |
|
|
||||
Наименование во |
|
Темпера |
|
Прочность |
Гигро- |
Пределы |
|||
локна или полиме |
Плотность |
тура |
раз |
Тол |
на разрыв |
ско- |
рабочих |
||
ра, из которого |
7X10-=, |
мягчения, |
щина, |
Ч Х 10-', |
ППЧ- |
темпера |
|||
получено |
волокно |
кг/м3 |
°С |
мкм |
Н/м» |
нссть, |
тур. °С |
||
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шерсть |
|
1,32 |
|
|
12—G0 |
15—20 |
|
—60-=-+120 |
|
Шелк |
|
1,37 |
— |
G—29 |
35—50 |
15 |
—G0-++100 |
||
Хлопок |
|
1,52 |
20—48 |
40—G0 |
10 |
—60-=-+60 |
|||
Вискозный |
шелк |
- 1 , 5 |
— |
12—40 |
18—42 |
— |
—G0-+ + G0 |
||
Ацетатный |
шелк |
1,3 |
210 |
15—25 |
14-17 |
—60+-+ 60 |
|||
— |
|
|
|
||||||
Полиамид |
|
I . H |
215 |
10—30 |
41—74 |
—5 |
—60ч-+ GO |
||
Полннмид |
|
1,48 |
Более 500 |
15—125 |
20—40 |
— |
— IG0+-+250 |
||
Перхлорвинил |
1,44 |
9J |
|
10—30 |
—40+- + GD |
||||
Пол иакрнлонн грпл |
1.17 |
235 |
400 |
10—30 |
42—60 |
— |
—60-=-+ 80 |
||
Феннлон |
|
1,35 |
Более |
10—30 |
— |
— |
-—G060+-7--+2GO130 |
||
Лавсан |
|
1,3 |
Более |
270 |
10-30 |
—5 |
|||
Мономер |
|
0,93 |
Более |
300 |
— |
— |
1Г> |
— IIS+-+80 |
|
Асбест |
|
2.5 |
Более 1500 |
30 40 |
—G0+- + 800 |
||||
|
— |
— |
—604-+300 |
||||||
Стекловолокно |
2,5 |
Более |
700 |
9 |
200—400 |
0,2 |
|||
2—- |
|
|
|
|
|||||
Кварцевое |
стекло |
2,2 |
Более 1700 |
3 - 6 |
1000—2500 |
0,1 |
—60-=-+800 |
||
волокно |
|
||||||||
Амфибол |
(спнтет. |
Более 2,5 |
Более 1000 |
0,1—25 |
400 |
— |
Более |
1000 |
|
силикат) |
|
|
|
|
|
|
|
|
изводство стекловолокна не сложно, сырье, как правило, недефицитно, поэтому и стоимость его невысока. Оно выпускается в большом количестве в большом ассорти менте в виде непрерывного волокна и в виде штапель ного волокна.
Штапельные волокна длиной от 50 д о 500 м-м и тол щиной до 0,7 мкм получают дутьевым способом. Стекло
масса |
плавится, |
продавливается |
через фильеры с боль |
шой |
скоростью |
и подвергается |
воздействию сильной |
струи |
воздуха или пара . Производство непрерывного во- |
82
локна |
т а к ж е характеризуется |
высокой |
производительно |
||
стью, |
оно отличается лишь |
тем, что |
нити из фильер |
||
поступают на оправки, в р а щ а ю щ и е с я |
с |
большой |
ско |
||
ростью, и наматываются на бобины. Из |
1 с м 3 расплава |
||||
стекла |
можно получить 1270 000 м стекловолокна |
диа |
|||
метром 1 мкм. |
|
|
|
|
|
|
Стеклопластики |
|
|
|
|
Среди армированных полимерных материалов особое |
|||||
место |
занимают композиции, |
в которых |
армирующим |
элементом служит какой-либо стекловолокнистый мате риал, а адгезивом — термореактивиый полимер. Такие материалы называют стеклопластиками. Первыми арми рованными стеклопластиками, получившими широкое распространение, были стеклотекстолита. Их производ ство аналогично производству обычного текстолита и осуществляется по следующей технологической схеме. Из стекловолокна получают стеклоткань. Ее покрывают равномерным слоем адгезива, высушивают до полного удаления растворителя. З а т е м на основе пропитанной стеклоткани получают заготовки необходимых размеров,
собирают |
их в пакеты |
заданной |
толщины, |
помещают |
|
к а ж д ы й пакет между |
полированными металлическими |
||||
листами |
и погружают |
на плиты |
гидравлических много |
||
э т а ж н ы х |
прессов. |
В |
процессе |
горячего |
прессования |
(150—180 °С) под |
давлением 5—15 М Н / м 2 |
происходит |
равномерное распределение связующего по объему ли ста, а затем и его отверждение. Полное отверждение связующего требует длительного прессования, что отри цательно сказывается на производительности прессова ния. Поэтому чаше всего стеклотекстолита выпускают со степенью отверждения 92—94%. Таким изделиям свой
ственны |
недостаточно |
высокие |
электроизоляционные |
||||
свойства |
и |
невысокая их временная и температурная |
|||||
стабильность. При |
необходимости |
степень |
отверждения |
||||
связующего |
может |
быть повышена |
в готовых |
изделиях |
|||
за счет их термообработки . Температура |
термообработ |
||||||
ки д о л ж н а |
быть оптимальной, так |
как при низкой тем |
|||||
пературе |
повышается |
время термообработки |
(кривая 2, |
||||
рис. 3.9), |
а |
при высокой температуре может |
произойти |
||||
деструкция |
полимера |
(кривая I , рис. 3.9). Термообра |
ботка заготовок из стеклотекстолита, как правило, не
желательна потому, что при этом |
ухудшаются |
штампуе- |
мость и другие технологические |
свойства |
материала |
6* |
|
83 |
вследствие снижения его пластичности. Термообработка готовых изделий из стеклотекстолита в большинстве слу чаев оказывается экономически целесообразной, значи
тельно |
повышая качество |
изделий и их долговечность. |
||||||
При использовании заготовок |
стеклотекстолита |
в ви |
||||||
де листов, плит и пластин нельзя |
не учитывать |
возмож |
||||||
ности |
самопроизвольного |
доотверждения |
связующего |
|||||
в них в процессе длительного хранения. Если |
заготовки |
|||||||
хранились при неблагоприятных условиях, |
не исключаю |
|||||||
|
|
|
|
щих |
возможности ко |
|||
|
|
|
|
робления, то после до |
||||
|
|
|
|
отверждения |
никакими |
|||
|
|
|
|
тех ноло гнч еек и м и при е - |
||||
|
|
|
|
мами |
устранить короб |
|||
|
|
|
|
ление |
уж е не |
удается. |
||
|
|
|
|
Отсюда |
видно, |
какое |
||
|
|
|
|
в а ж н о е значение |
имеет |
|||
|
|
|
|
правильное |
хранение |
|||
|
|
|
|
полимерных |
материа |
|||
Рис. 3.9. Изменение степени отверж |
лов. |
|
|
|
|
|||
В а ж н е й ш и е с в о й с т в а |
||||||||
дения связующего ПЫ-1 в процессе |
стеклотекстолитов |
ма - ' |
||||||
термообработки |
детали из стеклопла |
|||||||
стика |
СТ-911С |
при температуре |
рок ВФТ-С, СТК-41 и |
|||||
230 "С (/) |
и 150 "С (2). |
|
СТ-911С приводятся в |
|||||
|
|
|
|
табл . 3.3. Здесь ж е дл я |
сравнения описаны свойства гетинакса и текстолита. Видно, что стеклотекстолиты обладают большей механи
ческой прочностью, меньшим |
влагопоглощением, |
боль |
||
шей теплостойкостью, лучшими |
электроизоляционными |
|||
свойствами. Стеклотекстолитам |
свойственны |
т а к ж е |
гри- |
|
боустойчивость, технологичность, |
низкий |
коэффициент |
термического линейного расширения, б о л ь ш а я стабиль
ность параметров |
в |
процессе эксплуатации, |
сравнитель |
но невысокая стоимость. Это обусловило |
перспектив |
||
ность использования |
стеклотекстолитов в |
производстве |
|
радиоэлектронной |
аппаратуры . Особенно |
эффективно |
использование стеклотекстолитов для изготовления силь но нагруженных элементов конструкции и в производст ве печатных плат.
Комбинируя различные стеклоткани с различными адгезивами можно получить стеклотекстолиты с необхо
димым комплексом свойств. На |
свойетза |
стеклотексто |
|
лита |
существенное влияние |
оказывает |
связующее |
(рис. |
3.10—3.12). |
|
|
84
|
|
|
|
|
|
Свойства |
слоистых пластиков |
|
Т а б л и ц а 3.3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стеклопластики |
|
|
|
|
Свойства |
|
Гетииакс |
Текстолит |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
ВФГ-С |
СТК-41 |
СТ-011С |
СТГФ |
АГ-4С |
СВАМ |
|
Плотность f. Ю-з, к г /мз |
|
1,3—1,4 |
1,3—1,45 |
1,8 |
1,7 |
1,7 |
1,6-1,9 |
1,7—1,8 |
1,8—1,9 |
|||
Водопоглощеине за 2-1 ч, % |
1-2,5 |
0,8—1,5 |
1,15 |
0,5 |
0,5 |
- |
0,05 |
0,7—1,3 |
||||
Пределы |
рабочих |
темпера |
—60+-+125 |
—60+-+125 —G0+-+240 |
—60—+180 |
—604- + 270 |
—65ч-+ 130 |
-65+-+230 |
—60+-+280 |
|||
тур, "С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предел |
прочности |
при |
растя |
80 |
ее |
400 |
20Э |
280 |
200 |
500 |
500 |
|
жении |
вдоль слоев, М Н / м 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Удельная ударная |
вязкость по |
16-20 |
25—30 |
100 |
50 |
50 |
50 |
150 |
150-230 |
|||
перек слоев, |
кДж/м" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Диэлектрическая проницаемость |
7 |
8 |
•1,5 |
4,2 |
4,5 |
6 |
8 |
8 |
||||
на частоте 1 МГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Тангенс |
угла |
диэлектрических |
0,08 |
0,07 |
0,014 |
0,03 |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,07 |
||
потерь на частоте |
1 МГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Удельное объемное |
сопротивле |
10» |
108 |
10" |
104 |
10'» |
10" |
10'° |
10° |
|||
ние, Ом-м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрическая |
прочность |
попе |
30 |
8 |
20 |
18 |
11 |
20 |
13 |
24 |
||
рек слоев при f=50 Гц, МВ/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Связу ющее—а дгезиво |
|
ФФ |
ФФ |
ФФ |
КО |
ПЭФ |
— |
ФФ |
кл°й БФ-1 |
|||
|
|
|
модифициро |
|
ванное