Файл: Галушко, А. И. Внутренние напряжения в герметизирующих компаундах радиоэлектронной аппаратуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 48
Скачиваний: 0
частичным заполнением объема жесткими малоподвиж ными включениями. В области высокоэластического со стояния псевдоравновесная податливость наполненного компаунда описывается выражением [30]
|
|
_Г = |
1 + |
(1 — S'?)2’ |
(3 -5 ) |
|
|
|
|
1 = МЕг, |
|
(3.6) |
|
где |
|
смеси |
с объемным содержанием на |
|||
/ — податливость |
||||||
полнителя iq>; |
|
ненаполненного |
компаунда; ^ = 5/4 — |
|||
/о — податливость |
||||||
коэффидне11т; |
1/S' — показатель, |
характеризующий |
||||
объемную долю |
|
наполнителя, при предельно плотной |
||||
его упаковке; IIS' = 0,8. |
и (3.6) можно записать: |
|||||
На основании |
(3.5) |
|||||
£ 2H=£2 o[l + w / ( l - S /cp)2], |
* (3.7) |
|||||
где Еги — модуль |
упругости компаунда с наполнителем; |
|||||
Его— модуль упругости |
компаунда без |
наполнителя. |
||||
Наполнитель |
|
повышает |
температуру |
стеклования |
||
компаунда. По |
данным |
[30], |
с введением наполнителя |
|||
Тс повышается |
пропорционально |
объемному содержа |
||||
нию наполнителя ср. Повышение Тс может составлять до 10 К и более.
Несмотря на широкое применение наполненных ком паундов, многие вопросы усиливающего' действия на полнителей до конца не выяснены.
Известно, что условия отверждения компаундов на поверхности частиц наполнителя отличны от условий отверждения в массе компаунда [3]. В частности, функ циональные группы, находящиеся на поверхности стек ловолокна, могут оказать ингибирующее действие па процесс отверждения смолы в стеклопластиках. При этом происходит изменение свойств связующего вокруг волокон (32]. При взаимодействии полимера с наполни телем происходит существенное изменение физико-хи мических свойств полимера, зависящее от его природы и свойств наполнителя. Наполнитель ограничивает под вижность цепей и надмолекулярных структур полиме ров, т. е. оказывает эффект, аналогичный эффекту уве личения количества узлов в пространственной сетке по лимера.
Выражения (3.4) и (3.7) выведены из условия адди тивности вклада величин а п Е полимера и наполнителя в а и Е наполненного компаунда. Они ие учитывают химическую природу полимера и наполнителя, адгезион ные свойства, условия отверждения и геометрические характеристики частиц наполнителя. Следовательно, аналитические зависимости (3.4) и (3.7) могут быть с достаточной точностью применены лишь для предва рительного анализа зависимости внутренних напряже ний от содержания наполнителя.
Наиболее эффективным способом подбора типа и количества наполнителя пока является эксперименталь ное определение внутренних напряжений.
Для нахождения общих закономерностей исследова но контактное давление и физико-механические харак теристики компаундов Д-3 и Д-4, а также эпоксидного компаунда с мелкодисперсными порошками кварца, талька и окиси алюминия в качестве наполнителя. Со
став компаундов указан |
в табл. |
3.5. |
|
|
||
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3.5 [31] |
|
|
Компоненты компаундов, в. |
I. |
|
||
Марка |
|
|
|
Кварцевая |
|
Окись |
компаунда |
ЭД-5 |
ГМДА] |
МГФ-9 |
Тальк |
||
|
мука |
алюмншы |
||||
КЭП-5 |
100 |
12 |
20 |
|
__ |
__ |
КЭГІ-5К |
100 |
12 |
20 |
100 |
||
КЭГІ-5Т |
100 |
12 |
20 |
__ |
100 |
__ |
КЭП-5А |
100 |
12 |
20 |
— |
— |
100 |
Испытания показали, что контактное давление ком паунда Д-4 (с наполнителем) практически не отличает ся от давления компаунда Д-3 (рис. 3.8). А при тем пературах выше 243 К компаунд с наполнителем соз дает большее контактное давление, чем компаунд без наполнителя. Это объясняется тем, что уменьшение ТКЛР компаунда Д-4 по сравнению с Д-3 сопровож дается увеличением модуля упругости и температуры стеклования (табл. 3.6).
Однако практически известно, что компаунды с квар
цевой мукой |
в |
качестве |
наполнителя обладают более |
|
высокой стойкостью к |
растрескиванию |
по сравнению |
||
с компаундами |
без наполнителя, что связано с большей |
|||
механической |
|
прочностью большинства |
наполненных |
|
5н |
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3.6
|
|
Физико-механические характеристики компаундов |
||
Марка |
|
|
|
|
компаунда |
'4-10-', 1/К |
|
Да-10". Н/м* |
<у10*, Н/м* |
Д -3 |
80 |
352 |
20 |
5400 |
Д-4 |
58 |
357 |
33 |
8900 |
КЭП-5 |
103 |
323 |
26 |
4400 |
КЭП-5К |
77 |
343 |
51 |
4200 |
КЭГ1-5Т |
52 |
333 |
59 |
3700 |
КЭГ1-5А |
' 94 |
337 |
44 |
4200 |
|
э 1 |
Ъ |
19
30
14
12
22
17
компаундов. При этом отношение собственной прочно сти к величине внутренних напряжений возрастает и вероятность растрескивания уменьшается даже в том случае, когда наполнитель повышает внутренние на пряжения. Кроме того, повышается стойкость к тепло-
р,Щ р*ідХ^
ЕМ1 Н
Рис. 3.8. Температурная зависимость контактного давления ком паундов:
1) Д-3; 2) Д-4.
вым ударам вследствие повышения теплопроводности. Для ориентировочной оценки эксплуатационных свойств компаундов можно воспользоваться показателем стой кости к растрескиванию, аналогичным предложенному в [33]:
П = С7р/Р, |
|
|
где ар — прочность на разрыв компаунда |
при |
низшей |
эксплуатационной температуре 213 К, Н/м2; |
Р — величи |
|
на контактного давления при температуре 213 К, |
Н/м2. |
|
59
Как видно из табл. 3.6, компаунд Д-4 прочнее ком паунда Д-3 и характеризуется значительно большим показателем стойкости к растрескиванию. Для компа унда Д-4 введение наполнителя оказывается оправдан ным с точки зрения повышения стойкости к растрески ванию. Повышение стойкости к растрескиванию и умень шение усадки наполненных компаундов иногда дают повод к ошибочному заключению о безусловном сниже нии внутренних напряжений в компаундах с кварцевой мукой в качестве наполнителя.
Рис. 3.9. Температурная зависимость контактного давления компаун дов с наполнителями:
1) КЭП-5Т; 2) КЭП-5А; 3) КЭП-5 (без наполнителя); 4) КЭП-5К.
Испытания компаундов с различными наполнителя
ми показывают, что компаунд с |
кварцевой |
мукой |
соз |
дает наибольшее контактное давление (рис. |
3.9). |
Наи |
|
меньшая величина контактного |
давления |
отмечена |
|
у компаунда с тальком. Порошок окиси алюминия так же снижает контактное давление, хотя и в меньшей сте пени, чем тальк.
Температура стеклования компаундов после'введения наполнителей повышается на 5—20 К. Порошки кварца и окиси алюминия в компаунде с аминным отвердите лей (КЭП-5) не дали увеличения прочности, а рецепту ра с тальком уступает по прочности исходному компа унду (без наполнителя). Тем ие менее для снижения напряжений введение в компаунд талька является целе сообразным. С увеличением количества наполнителя контактное давление компаундов с кварцем увеличи-
60
Рвется, я комітауиДов с тальком уменьшается (рис. З.і() и 3.11). Графики зависимости контактного давления от
весового |
содержания |
наполнителей |
представлены на |
рис. 3.12 |
и 3.13. При |
температуре |
213 К зависимость |
контактного давления от содержания наполнителя мо жет быть представлена уравнением прямой:
а) для компаунда КЭП-5Т:
Р = А + В тНн— (330—1,56 Ян) 104;
б) для компаунда КЭП-5К:
Р= А + ВКНн= (330 + 0,29 Н„) ІО4,
Рис. 3.10. Температурная зависимость контактного давления ком паунда КЭП-5К с различным содержанием пылевидного кварца:
1) без наполнителя; 2) |
20 в. ч. наполнителя; 3) |
40 в. ч. наполнителя; |
4) 100 в. ч. |
наполнителя на 100 в. ч. |
смолы ЭД-5. |
Рис. |
З.ііі. Температурная зависимость контактного давления ком |
паунда КЭП-5Т с различным содержанием пылевидного талька: |
|
/) |
100 в. ч. наполнителя; 2) 40 в. ч. наполнителя; 3) без наполнителя; |
|
4) 20 в. ч. наполнителя на 100 в. ч. смолы. |
61