книги из ГПНТБ / Кан К.Н. Механическая прочность эпоксидной изоляции

книги базируется в основном на данных, получен­ ных в отраслевой лаборатории ЛИАП.

В исследованиях физико-механических свойств эпоксидных компаундов, в разработке методов рас­ чета и испытаний принимала участие большая группа сотрудников кафедры технической механики и отраслевой лаборатории ЛИАП. Значительный вклад в общую работу внесли Ю. С. Первушин, В. П. Кузьмин, В. Ф. Терентьев, Л. А. Лебедева, В. Т. Гетман, 3. А. Мийлен, А. В. Васильков, Л. П. Кротов, И. В. Прусова, Л. И. Корешкова и др.

Авторы благодарны рецензенту М. Н. Лащенко,

поле, д. 1, Ленинградское отделение издательства «Энергия».

Авторы

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАЛИВОЧНЫХ ЭПОКСИДНЫХ КОМПАУНДАХ

1. Компаунды и область их применения

Эпоксидные компаунды представляют собой двухили много­ компонентные смеси на основе эпоксидных смол.

Эпоксидные смолы были получены в конце 30-х годов. В промышленности они впервые были применены в 1949 г. швей­ царской фирмой «Циба», которая выпустила партию эпоксид­ ных, смол под названием «аральдит».

Промышленное производство эпоксидных смол в нашей стра­ не началось с 1955 г. К настоящему времени они нашли широ­ кое применение в различных отраслях техники. Эпоксидные смолы широко используются при производстве стеклопластиков, в лакокрасочном производстве, при изготовлении клеев и эма­

сидных смол ангидридами происходит только при повышенной температуре.

Приведем основные виды отвердителей ангидридного типа, применяемые в нашей стране при изготовлении эпоксидных ком­ паундов.

свойств этой композиции в нее вводятся другие различные ве­ щества: разбавители, пластификаторы, ускорители, наполнители, модификаторы, в результате чего получаются многокомпонент­ ные компаунды.

Разбавители применяются для снижения вязкости эпоксид­ ных композиций. Наиболее часто в качестве активных разбави­ телей используются низкомолекулярные низковязкие вещества, содержащие в молекулах эпоксидные группы.

Пластификаторы вводятся в эпоксидные композиции для придания им эластичности и повышения ударной вязкости. В качестве пластификаторов широко применяются жидкий тио­ кол, полиэфир № 220, дибутилфталат, трикрезилфосфат и неко­ торые другие сложные эфиры. Введение пластификаторов, как правило, ухудшает некоторые физико-механические и диэлектри­ ческие свойства компаундов.

Наполнители вводятся в эпоксидные компаунды для умень­ шения коэффициента линейного теплового расширения (КЛТР), увеличения теплопроводности, снижения экзотермии при отверж­ дении, повышения температуры стеклования и снижения стои­ мости литой изоляции.

Применение наполнителей увеличивает вязкость композиции, поэтому чрезмерное увеличение количества наполнителя ухуд­ шает технологические свойства материала. Наиболее распрост­ раненными наполнителями являются различные виды крем­ незема.

В СССР применяется так называемый пылевидный кварце­ вый песок или маршалит. Промышленность выпускает кварце­ вый песок трех марок (КП - 1, КП-2 и КП-3), различающихся по количеству примесей и гранулометрическому составу. В каче­ стве наполнителей применяются также тальк, цемент, слюдяной порошок и т. д.

Эпоксидные компаунды обладают высокими диэлектриче­ скими и физико-механическими свойствами, хорошей адгезией к металлам и другим материалам, отличаются стойкостью к из­ менению температурных условий, воздействию агрессивных сред, влажности, вибрационным нагрузкам. Эпоксидные ком­ паунды противостоят воздействию большинства органических растворителей, слабых кислот и щелочей, масел, бензина, сол­ нечной радиации. Благодаря удачному сочетанию высоких экс­ плуатационных свойств эпоксидные компаунды широко исполь­ зуются в электротехнической и радиоэлектронной промышлен­ ности в качестве герметизирующих материалов. Герметизации подвергаются самые разнообразные радио- и электроэлементы — от миниатюрных радиотехнических устройств до крупногабарит­ ных обмоток электрических машин и трансформаторов.

В радиоэлектронной промышленности эпоксидные компаунды используются для герметизации сложных электронных устройств в модульном исполнении с плотностью монтажа до 20 ООО эле­ ментов в 1 дм3, интегральных микросхем, транзисторов, резисто­ ров, конденсаторов и т. д.

Литая эпоксидная изоляция широко применяется для герме­ тизации измерительных трансформаторов, трансформаторов тока и напряжения. В результате упрощается конструкция трансфор­ маторов, в 2—4 раза снижается их вес и увеличивается надеж­ ность. Отвержденный эпоксидный компаунд выполняет одно­ временно функцию электрической изоляции и герметичного на­ груженного корпуса.

Эпоксидные компаунды применяются при изготовлении воз­ душных и масляных выключателей, кабельных муфт, проходных

В настоящее время существует большое число марок эпок­ сидных компаундов, применяемых для заливки электротехниче­

или разработать приемлемый эпоксидный компаунд с необхо­

растворителей и других модифицирующих агентов.

При заливке крупногобаритных изделий электротехнического назначения литая изоляция должна обладать не только высо­ кими изоляционными свойствами, но и быть достаточно прочной и жесткой во всем диапазоне рабочих температур изделия, так как изоляция в данном случае играет роль несущего корпуса. Это особенно важно, когда к изделию предъявляются специаль­ ные требования, такие, как обеспечение работоспособности при ускорениях 500—1000 g , многократных ударах до 150 g , при вибрациях и т. д.

Этим условиям больше всего отвечают жесткие заливочные компаунды с большим количеством наполнителя, имеющие тем­ пературу стеклования, близкую к наибольшей допустимой рабо­ чей температуре по классу нагревостойкости изоляции.

При заливке же малогабаритных радиотехнических изделий должны применяться эластичные (резиноподобные) компаунды, обладающие малой величиной модуля упругости в рабочем диа­ пазоне температур. Изоляция из подобных компаундов имеет малые величины механических напряжений, что является обяза­ тельным условием, вследствие того, что механические напря­ жения могут привести к поломке слабых деталей, обрыву про­ водов или влиять на выходные параметры заливаемых эле­ ментов.

Эластичные компаунды в большей степени, чем жесткие, спо­ собны поглощать механическую энергию, что очень важно при работе герметизированного элемента в условиях вибрации и ме­ ханических нагрузок.

Обладая малой прочностью на срез, эластичные компаунды допускают возможность ремонта герметизированных схем пу­ тем вырезания герметизирующего материала и удаления вышед­ шей из строя детали с последующей ее заменой.

Недостаток эластичных компаундов состоит в том, что они не могут обеспечить общую жесткость конструкции без допол­ нительных устройств. Поэтому чаще всего герметизация элас­ тичными компаундами осуществляется путем заливки их в ко­ жух, выполненный из металла или жесткой пластмассы, либо с использованием различных жестких каркасов.

Кроме того, электроизоляционные свойства большинства эластичных компаундов, как правило, ниже, чем у жестких.

Следует также отметить, что рост механических напряжений в литой изоляции из эластичных компаундов при температурах