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: 128

Скачиваний: 0

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

ко заменить металлостекляпный'корпус пластмассовым, но.и резко (т. е. более чем в 5 раз) уменьшить'стоимость транзисторов, диодов, интегральных схем за счет авто­ матизации и механизации процессов сборки и герметиза­ ции приборов.

Преимущества использования полимерных

материа­

лов в конструкциях Р Э А реализуются лишь в

том слу­

чае, если полимер правильно выбран, учтены его специ­ фические особенности, найдено оптимальное конструк­ тивно - технологическое решение узла или прибора, в котором будет применен полимерный материал . Немало ­ важное значение имеют выбор метода переработки поли­

мерного

материала, совместимость его с другими мате­

р и а л а м и

конструкции, качество разработки и исполнения

технологической оснастки, строгое соблюдение техноло­ гических режимов и т. д.

2. С в о й с т в а и п р и м е н е н и е н е к о т о р ы х

по л и м е р о в

Вконструкциях Р Э А находят применение органиче­ ские и неорганические стекла, керамические и стеклокристаллические материалы, различные эластомеры, пле­ ночные и волокнистые материалы, полученные на основе многих полимеров, большое количество полимерных ком­ позиций.

Ни ж е мы остановимся несколько подробнее на ха­ рактеристике важнейших полимерных материалов, перс­

пективных д л я использования в РЭА: высокочастотных и низкочастотных пластиков, стекол и ситаллов, некото­ рых керамических материалов .

2.1. Высокочастотные пластики

Среди многочисленных представителей органических полимеров особое место з а н и м а ю т высокочастотные пла­ стики: полистирол, полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, фторопласт-4 и некоторые их сополимеры. Они обладают комплексом специфических свойств, предопре­ деливших их преимущественное применение в устройст­

вах В Ч и С В Ч

диапазона .

 

 

 

Отличительными свойствами высокочастотных пласти­

ков

являются:

 

 

 

 

а)

гидрофобность;

 

 

 

б)

большое

электрическое сопротивление;

 

 

в)

хорошие

диэлектрические

свойства в

диапазоне

ВЧ

н-СВЧ;

 

 

 

 

г)

стабильность электрических

параметров

в широ­

ком диапазоне частот, во всем диапазоне рабочих тем­ ператур HI в средах с повышенной влажностью . Эти свой­ ства обусловлены неполярной структурой и тем, что высокочастотные пластики являются продуктами полиме-

41


 

 

 

 

 

Характеристики высокочастотных пластиков

 

Т а б л и ц а 2.Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СвоПства

 

Полистирол (ПС)

Фторопласт-4 (Ф-4)

Полиэтилен (ПЭ)

Полипро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВД

И Д

СД

пилен (ПП)

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность

- f X ' O - 3 '

К Г / М 3 , не

1,08

2,2

0.92

0.95

0,97

0,91

более

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Молекулярный вес,

Му(10~3

 

50—70

18—35

80—3000

3000

80—200

Степень

кристалличности, %

 

55—67

75—85

92

80—95

Водопоглощение

за сутки, %

0,05

О

0,01

0,01

0.01

0,03

Предел прочности, МН/м2 :

 

 

 

 

 

 

при

растяжении

 

30—40

20

12—16

22—32

27—33

25—40

при сжатии

 

 

80

 

15

42—46

 

60

при изгибе

 

 

60

11—14

12—17

20—35

25—40

 

Относительное

удлинение при

1,5

250—500

150—600

400—800

400—900

200—800

разрыве, %

 

 

 

 

 

 

 

 

Удельная

ударная

вязкость,

 

100

Не разрушаются

33—80

кДж/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Морозостойкость, °С

 

—70

—269

—70

—70

—70

—25

Теплостойкость по НИИПП, °С

78

260

108—110

120—128

128—133

160

«г

 

(°С)-'

 

6—8

10

11—30

15—30

15—30

11 — 15

tg Э до /=101 0 Гц

0,0003

0,0002

0,0003

0,0004

0,0003

0,0004

е ДО /=101 0

Гц

 

2,5—2,6

1,9—2,2

2,3

2.3

2,3

2,2

р„,

Ом-и,

не

менее

10's

10'5

10>5

 

10'5

10'*

£„р (при толщине 1 мм), МВ/м

20—28

25—27

40

45—60

45—60

28—32

 

 

 

 

 

 

(4 мм)

 

 

 

 

Структурная формула

- С Н а — с н -

[ - C F s - C F 2 - ] „

[ - С Н 2 - С Н 2

- ] П

Г - С Н 2 - С Н -

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

I

с „ н 5

СНз

 


ризацни, т. е. в процессе производства они не загрязня ­ ются побочными продуктами реакции.

В а ж н е й ш и е характеристики высокочастотных пласти­ ков приведены в табл . 2.1. Видно, что, в отличие от дру­ гих пластиков, фторопласт - 4 имеет значительно более широкий диапазон рабочих температур; полистирол ха-

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

£

1

 

 

 

 

1

 

 

-100

-60

-ZD О -1-20

60

Г, "С

Рис. 2.1. Зависимость диэлектрических параметров

полиэтилена от

 

 

температуры.

 

 

растеризуется более высокой механической прочностью;

полиэтилен — самой

большой

электрической прочностью.

Диэлектрические

параметры

всех

пластиков находят­

ся примерно на одном уровне

( Е ~ 2 , 3 ; t g б «0,0004)

и

практически не изменяются

в

диапазоне

частот

до

101 0 Гц. Влагопоглощение

составляет

не более

0,05%'

за

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

101

103

 

 

10s

 

Ю7

ГО9

/,Гц

 

Рис. 2.2. Влияние частоты

на

диэлектрические параметры полиэти­

 

 

 

 

лена.

 

 

 

 

сутки, что

существенно

меньше,

чем

у других

органиче­

ских полимеров. Влияние температуры и частоты на ди­

электрические

параметры полиэтилена

показано

на

рис. 2.1, 2.2. Аналогичные зависимости

получены

и

д л я

всех остальных

ВЧ пластиков. В табл.

2.2 д а н а

сравни­

тельная оценка высокочастотных пластиков по их техно­ логичности, стоимости, эксплуатационным свойствам и области применения. Из нее следует, что дл я несущих элементов конструкции в большей степени пригоден по-

43


 

 

 

 

Характерные

особенности

высокочастотных

пластиков

 

 

Т а б л и ц а 2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

Наиме­

 

 

 

 

 

Характерные

особенности

 

 

 

 

 

 

 

 

Ориентиро­

 

 

Методы ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нование

Вид

а состоя­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные области

применения

вочная стои­

ВЧ пла­

нии

поставки

переработ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мость,

стика

 

 

ки*)

положительные

отрицательные

 

 

 

 

 

 

руб/кг

Поли­

Гранулы, ли­

Л. п ,

м ,

Прозрачность: легкость обра­

Хрупкость;

склонность к

рас­

Детали

электроизоляционного

0,64

стирол

сты, блоки,

Вс, ГФ,

ботки п окраски;

повышен­

трескиванию;

горючесть;

назначения

в

слаботочной

(блочный)

 

пленки, тру­

Св

 

ная стойкость к радиоактив­

низкая температура размяг­

технике и технике СВЧ; оп­

1,85

 

бы,

профили

 

 

ному облучению;

твердая

чения;

низкая

стойкость

к

тические линзы и детали (эмульсион­

 

 

 

 

 

блестящая поверхность;

маслам,

ароматическим

и

светопроводов.

Модифици­

ный)

 

 

 

 

 

возможность

металлизации

хлорированным

углеводоро­

рованный каучукамн поли­

 

 

 

 

 

 

в вакууме; невысокая стои­

дам;

низкая

атмосферная

стирол

для

корпусов прибо­

 

 

 

 

 

 

мость

 

 

стойкость

 

 

 

 

ров и

деталей

декоративно­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

го назначения

 

 

Фторо-

Порошок для

Сп, М

Высокая плотность,

отсутст­

Низкая

поверхностная1

твер­

Пленки н

ИЗОЛЯЦИЯ

 

проводов

13,3

пласт-4

спекания,

 

вие влагопоглощения; ис­

дость;

повышенная

дефор­

для ВЧ

н СВЧ;

покрытия

(листовой)

 

пленки, блоки,

 

ключительно высокая хими­

мация под нагрузкой;труд­

антифрикционные

и

элект­

 

 

волокна, тру­

 

ческая стойкость;

высокая

ность

переработки,

окраски,

роизоляционные:

 

ненагру-

 

 

бы, пластины,

 

грибостойкость; низкий коэф­

склейки, сварки; низкая ра­

женные

детали д л я

рабо­

 

 

прутки

 

фициент трения; 1 высокая

диационная стойкость

(осо­

ты в узлах трения,

в

аг­

 

 

 

 

теплое гойкость и

морозо­

бенно в присутствии

[кисло­

рессивных средах.

 

В

ком­

 

 

 

 

стойкость

 

рода);

высокая стоимость

позиции

со

стекловолок­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ном—печатные

платы

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СВЧ

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

Продолжение

табл.

2.2

Наиме­

 

 

Методы

Характерные особенности

Ориентиро­

 

 

 

 

нование

Вид

а состоя­

 

 

вочная

 

ВЧ пла­

нии

поставки

перера­

 

Основные области применения

стоимость,

стика

 

 

ботки*)

положительные

отрицательные

руб/кг

 

Полиэ­ тилен ВД.

С Д . Н Д

Порошки и

Л, Э,

Вд,

гр»чулы

для

Вс,

ГФ,

экструзии

и

Св,

Сп,

литья, пленки,

обработка

листы, трубы,

резанием

профили

 

 

 

Повышенная удельная

удар­

Мягкая матовая поверхность;

Ненагруженные детали

элек­

1,00

ная вязкость; высокая хи­

невысокая теплостойкость;

троизоляционного и

антико­

(листовой)

мическая стойкость:

высо­

низкая

атмосферная стой­

ррозионного назначения; ВЧ

 

кая технологичность;

воз­

кость; заметная деструкция

изоляция проводов

и

кабе­

 

можность окраски в

массе;

при повышенных темпера­

лей; пленки упаковочные и

 

низкая стоимость

 

турах в присутствии кисло­

электроизоляционные

 

 

 

 

рода и озона и под влияни­

 

 

 

 

 

 

ем УФ

лучей

 

 

 

 

Поли­

Гранулы, ли­

Л, Э,

Вд,

Высокая

химическая

стой­

Невысокая

атмосферная

стой­

Детали электроизоляционного

 

пропи­

сты, трубы,

ГФ,

Св,

кость;

ударопрочность; по

кость и

стойкость

к

УФ

н антикоррозионного назна­

 

лен

пленки, волок-

М

 

сравнению с

 

полиэтиленом

лучам;

повышенная

хруп­

чения, пленки, трубы, тка­

 

 

па, ткани,

 

 

более

высокая

температура

кость

при

низких

темпера­

ни и приборные корпусы

 

 

профили

 

 

размягчения;

более твердая

турах;

растворимость в аро­

 

 

 

 

 

 

 

и блестящая

поверхность

матических

н

хлорирован­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных

углеводородах

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

температуре выше

80 "С

 

 

Сополи­

То

ж е

То

ж е

Более

 

твердый

и теплостой­

 

 

То

ж е

 

 

 

То ж е

-

мер

 

 

 

 

кий,

чем полиэтилен,

и бо­

 

 

 

 

 

 

 

 

СЭП

 

 

 

 

лее

морозостойкий по

срав­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нению

с полипропиленом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• •) Л—литье

" О Д Давлением; Э—экструзия;

М—механическая обработка; ГФ—горнее

формование;

Св—сварка; Сп—спекание; Вд—выдувание

ui Вс—вспенивание;

прессование.