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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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