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: 117
Скачиваний: 0
эксплуатации, более продолжительные сроки службы . Однако серьезными препятствиями для использования пространственных полимеров в технике являются неплав кость и нерастворимость, что делает их непригодными для' переработки в изделия методами пластической де формации и для получения на их основе таких важнейших полимерных материалов, как клеи, лаки, эмали, герметики, компаунды . Это обстоятельство послу ж и л о поводом для создания и использования многочис ленных линейных продуктов поликонденсацпн — олигомеров, которые обладают плавкостью и растворимостью и одновременно способностью вступать во взаимодейст вие с различными веществами.
Изделия и покрытия из жидких или твердых олигомерных продуктов или композиций па их основе полу чают обычными методами (прессованием, литьем и т. д.) Обеспечение необходимых эксплуатационных свойств таких изделий и покрытий достигается за счет преобра зования линейного олигомера в пространственный поли мер. Процесс перехода линейного продукта в простран ственный называют отверждением. Отверждение проис ходит за счет взаимодействия олигомера с химически активными веществами — отвердителями. Оно сопровож дается .резким увеличением молекулярного веса полиме ра, повышением его твердости, прочности, термостойко сти, улучшением электроизоляционных свойств.
|
Химия синтетических полимеров |
за |
последние 20— |
|||
30 |
лет развивалась |
очень |
бурно |
и давно |
выделилась |
|
в |
самостоятельную |
область |
химии, |
так |
ж е |
как когда-то |
металлургия. В настоящее время синтезировано боль шое количество органических, элементоорганических и неорганических полимеров, которые нашли широкое ис пользование в технике в виде пластиков, каучуков, за щитных покрытий, электроизоляционных и конструкци онных материалов.
Обычно понятие полимер в первую очередь ассоции руется с органическими веществами. Это обусловлено
скорее |
всего той |
важной ролью, которую сыграли мно |
||
гие органические |
полимеры в виде пластических |
масс, |
||
волокон, пленок, клеев в прогрессе современной |
техники. |
|||
Однако |
наряду с |
такими ценными свойствами, |
к а к |
лег |
кость, |
прочность, |
эластичность, органическим |
полиме |
рам присущи такие серьезные недостатки, как горючесть, недостаточно высокая термостабилыюсть, невысокая
8
твердость и формоустойчивость. В т о ж е время совре менная электроника предъявляет повышенные требова ния к невоспламеняемости, термостабильности, негорю чести, химической стойкости, стабильности параметров материалов при очень низких и при очень высоких тем
пературах, тр и |
высоком давлении п л и в |
глубоком ваку |
||||
уме. |
Это послужило поводом д л я расширения |
научных |
||||
поисков н привело в первую |
очередь |
к созданию |
элемен- |
|||
тоорганических |
полимеров, |
а затем |
и |
неорганических |
||
полимеров. |
|
|
|
|
|
|
|
Элементоорганические полимеры образованы неорга |
|||||
ническими цепями молекул, |
обрамленными органически |
|||||
ми |
радикалами |
(группами |
атомов). П р и м е р а м и |
элемен- |
тоорганических полимеров могут служить кремнийорга-
нический каучук |
|
|
R |
R |
R |
I |
I |
I |
Si - О - Si - О - Si — О |
||
I |
I |
I |
Я |
R |
R |
и полиоргаиосилоксанотитаноксан |
|
|
|
|||
|
OSiR, |
|
OSiR3 |
|
|
|
|
I |
|
I |
|
|
|
|
Ti - О - |
Ti - |
О |
|
|
|
|
I |
|
I |
|
|
|
|
OSiR3 |
|
OSiR3 |
|
|
|
Символом R |
здесь обозначены |
органические радикалы |
||||
СНз, С2Н5 |
(алкильные), |
ОС2Н5. (этоксильный), |
С 6 Н 5 |
|||
(арильный) . |
|
|
|
|
|
|
Широкое использование в технике получили кремний- |
||||||
органические |
полимеры, |
их |
свойства |
наиболее |
полно |
|
изучены. Они входят в состав клеящих, |
1про'Лпточных , . за - |
ливочных, герметизирующих 'композиций, являются свя
зующим |
в |
стеклолакотканях, стеклопластиках, |
асбопла- |
||
стиках |
и других 'композиционных материалах |
[6, 7]. |
|||
Кремиийортаническпе полимеры могут иметь линей |
|||||
ную и пространственную структуру. В них |
выгодно с о |
||||
четаются преимущества силокеанной связи |
к в а р ц а — О — |
||||
— S i — О — , |
характеризующейся |
прочностью |
п термостой |
||
костью, |
с |
положительным влиянием органических ради |
|||
калов, |
придающих гибкость, |
эластичность, |
раствори |
мость в органических растворителях, гидрофобность. По электроизоляционным свойствам кремпийортанические
9
полимеры превосходят многие |
другие |
полимеры ('Поли |
||||
эфирные, эпоксидные и др.)- Кроме того, они |
отличают |
|||||
ся |
химической |
инертностью, |
стабильностью |
свойств |
||
в интервале температур от —70 до |
+250 °С, |
устойчи |
||||
востью к воздействию влаги, света, высокого |
напряже |
|||||
ния |
и электрического коронного |
разряда . |
|
|
||
|
Использование |
кремнийорганических |
композиций |
в качестве изоляции дает возможность существенно по высить срок службы аппарата, снизить его габариты и вес, расширить температурные границы применимости, ликвидировать возможность загорания изоляции. Осо бенно целесообразно использование кремнийорганической изоляции для аппаратуры морского, тропического исполнения и для высокочастотных устройств. Д л я обыч ных целей рентабельнее использовать эпоксидные и дру гие композиции, о б л а д а ю щ и е меньшей стоимостью и. большей технологичностью. Кремнийорганпческие ком позиции по сравнению с эпоксидными, полиэфирными и другими органическими полимерами имеют меньшую прочность, худшую адгезию к материалам, повышенную стоимость, меньшую скорость отверждения.
На основе кремнийорганических смол и полиалюмо - фосфатов получены композиции с высокими электроизо ляционными свойствами, стабильными при температурах до 500 °С. Они допускают длительную эксплуатацию при 350—400 °С.
В |
композиции |
с |
активированными |
|
силикатами и |
||||||
с окислами металлов после высокотемпературной |
тер |
||||||||||
мообработки |
(около |
300 °С) |
они образуют |
высоконагре- |
|||||||
востойкие |
покрытия, |
устойчивые <к вибрациям, |
радиации, |
||||||||
влаге, |
растворам |
щелочей |
и солей и |
в ы д е р ж и в а ю щ и е |
|||||||
температуру |
до 1 000°С. |
|
|
|
|
|
|||||
•В последнее время |
получены и такие |
элементоврга- |
|||||||||
нические |
полимеры |
как полиорганотитаноксаны, |
поли- |
||||||||
алюмосилоксаны, |
полиоловосилоксаны, |
борорганические, |
|||||||||
фосфорорганические |
и др. Д л я них характерны |
высокая |
термостойкость, хорошая адгезия к стеклу и металлам,
устойчивость |
к ионизирующим излучениям. |
С их по |
|
мощью модифицируют |
кремнийорганпческие |
компози |
|
ции, получая при этом композиции с 'большей |
нагрево- |
||
стойкостыо, |
прочностью, |
долговечностью [8, 9]. |
Н а р я д у с элементоорганическими полимерами были созданы ароматические органические полимеры — полиимиды, полиарилаты, полифеиилены и др . В главных no lo
лимериых цепочках таких полимеров содержатся арильные (—СеН/,—) группы, которые п о в ы ш а ю т их жесткость и термостойкость [10, 4, 7]. Примером ароматических по лимеров могут служить полиарилаты, имеющие струк-
туру
О
- A r - C - A r - 0 - A r - SII - A r - O -
Символом Аг здесь обозначены арильиые группы. |
|
|||||||
•Несколько |
п о з ж е |
были получены |
и неорганические |
|||||
полимеры |
в |
виде |
искусственных |
аналогов |
природных |
|||
минералов — алмаза, |
слюды, драгоценных |
камней, |
ас |
|||||
беста и др. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Несмотря на то, что неорганические полимеры в виде |
||||||||
изделий из |
глины |
и |
стекла начали |
использоваться |
еще |
|||
в глубокой |
древности |
(за тысячи лет |
до нашей эры), |
их |
изучение началось значительно позднее, чем органиче ских. Полимерное строение таких материалов установ лено сравнительно недавно. Это объясняется не только сложностью строения неорганических полимеров, но и тем обстоятельством, что только в последние годы резко возросла потребность в м а т е р и а л а х с таким комплексом свойств, которым не обладают и не могут обладать орга нические полимеры . Только на основе современных ме тодов исследования органических веществ появилась возможность выяснить строение ряда неорганических полимеров [11], усовершенствовать способы их получе ния, а позже « синтезировать многие новые неорганиче ские полимеры с такими специфическими свойствами, как радиопрозрачность, высокая радиационная стой
кость; полимеры с полупроводниковыми, |
сегнетоэлектри- |
||||||||||
ческими, электретными и другими свойствами. |
|
|
|
||||||||
|
Неорганические |
полимеры |
имеют |
сложную |
структу |
||||||
ру. Они построены |
из |
атомов |
металлов |
M g , |
A l , T i , |
Si, |
|||||
Be, |
чередующихся |
с атомами |
неметаллов |
О, |
S, |
N , |
Р, |
С, |
|||
Se |
и т. д. П р и м е р а м и неорганических полимеров |
могут |
|||||||||
служить иолифосфат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
О |
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
о |
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
р |
Р |
- О - |
•• |
|
|
|
|
|
|
|
|
ОМе |
|
ОМе |
|
|
|
|
|
|
U