Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Базарова Ф.Ф. Органические и неорганические полимеры в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.47 Mб
Скачать

л и ч и в а ю щ нх ее габариты. Комбинированное применение пропиточных и заливочных компаундов или использова­ ние универсальных компаундов, выполняющих функции пропиточных и заливочных составов, обеспечивает наи­

более надежную герметизацию .

 

 

Опыт показывает,

что д л я

герметизации компонен­

тов

и узлов Р Э А из

всех известных материалов наибо­

лее

перспективными

являются

термореактивные пропп-

точно-заливочиые компаунды на основе полиэфирных, эпоксидных и кремнийорганических смол.

4.3.Пропиточно-заливочные и обволакизающие

компаунды

 

В а ж н ы м условием надежной

работы радиоэлектрон­

ных устройств, рассчитанных на

длительную эксплуа­

тацию во влажной атмосфере, при высоких и низких температурах и при механических воздействиях, являет­ ся их з а щ и т а заливочными компаундами . З а л и в к а ис­ пользуется т а к ж е д л я получения относительно толстого изоляционного слоя, для изготовления изделий с задан ­ ными габаритами . П р и заливке исключается возмож­ ность з а м ы к а н и я токоведущих цепей вследствие ударов, вибраций; устраняется поверхностное перекрытие, явля ­

ющееся результатом у в л а ж н е н и я и разрежения

воздуха

или загрязнения поверхности деталей. З а л и в к а

дает воз­

можность использовать негерметизированные

детали.

Все это способствует уменьшению габаритов и веса из­ делий, приводит к снижению их стоимости.

Однако нельзя не отметить отрицательные стороны заливки: заливка может привести к увеличению диэлек­

трических потерь

в цепях

высокой

частоты,

к увеличе­

нию паразитных

емкостей, к

ухудшению

теплообмена

с о к р у ж а ю щ е й средой.

 

 

 

 

 

П р и

заливке

нередко

возникают

внутренние

напря­

жения .

Эти напряжения

могут

явиться причиной

раст­

рескивания полимерного материала при циклическом

воздействии

высокой и низкой

температур,

могут выз­

вать

обрыв

тонких

проводов,

поломку слабых деталей

или

недопустимые

изменения

п а р а м е т р о в

элементов,

чувствительных к механическим нагрузкам [44, 45]. При­ чинами возникновения внутренних н а п р я ж е н и й ' могут быть:

— несвободное изменение объема компаунда приот -

121

в е р ж д е ш ш из-за

наличия

в объеме различных детален;

— несоответствие коэффициентов линейного расши­

рения

компаунда

и герметизируемых элементов;

усадка

компаунда

при отверждении^

Устранение

пли уменьшение внутренних напряжений

достигается совместными усилиями конструкторов и тех­ нологов. Острые углы на д е т а л я х д о л ж н ы скругляться, чувствительные элементы предварительно могут покры­ ваться демпфирующими составами. Д л я сильно нагру­ женных металлом конструкций необходимо использовать эластичные компаунды. Выбор технологических режимов т а к ж е д о л ж е н способствовать устранению внутренних напряжений .

З а л и в к а может осуществляться в открытых и- закры ­ тых разъемных формах . Компаунд должен быть перед заливкой хорошо отвакуумпрован, а в случае заливки

изделий сложной конфигурации пли

высоковольтных

устройств

необходимо вакуумировать

т а к ж е

изделия

перед заливкой и заливку производить под вакуумом .

Сердечники из ферритов, пер,маллоя и другие чувст­

вительные

к д е ф о р м а ц и я м элементы нередко

изолируют

от заливочного компаунда с помощью специальных ко­ жухов или капсул.

Д л я заливки узлов и компонентов Р Э А рекомендо­ ваны эпоксидные заливочные компаунды 23 марок с ин­

дексом Э З К : Э З К - 1 ,

Э З К - 2 ,

Э З К - 2 3 ,

основой

кото­

рых являются смолы марок Э Д - 5 , ЭД - 6,

Э Д Л ,

Э Д П .

Отвердителямн с л у ж а т ф т а л е в ы й ,

•малеиновын

и

метил-

тетрагидрофталевый

ангидриды

(ФА, МА и

М Т Г Ф А ) .

Н а п о л н и т е л я м и являются пылевидный 'Кварцевый песок,

тальк, молотая

слюда; п л а с т и ф и к а т о р а м и

— п о л и э ф и р ы

№ 1, МГФ - 9, №

220, жидкие тиоколы. Этим

компаундам

присущи высокая электрическая и механическая проч­ ность, большое сопротивление изоляции, стойкость к воз­

действию влаги, образованию

грибковой плесени,

ста­

бильность

электрических и геометрических

параметров

в интервале температур от —60

до + 1 2 0 ° С .

 

 

Н а р я д у

с положительными

'качествами

компаундам

Э З К свойственны недостатки:

 

 

 

— повышенные диэлектрические потерн, обусловлен­

ные повышенными значениями

е (до 9) и tgS (до

0,05)

на больших частотах (1 Мгц и

в ы ш е ) ;

 

 

— жесткость, склонность к растрескиванию при низ­ ких температурах;

122

— токсичность

входящих в

их

состав

компонентов,

особенно отверднтелей ФА, МА.

 

 

 

 

Это

приводит

к необходимости

дальнейшего поиска

полимерных

материалов,

пригодных

для

герметизации

и лишенных

этих

недостатков.

Следует

отметить, что

полимерные

материалы

исследованы

еще

недостаточно,

подбор

герметизирующих

составов часто осуществляется

иа основании эмпирических данных. Приводимые в спра­ вочниках, ГОСТ и ТУ данные дают д а л е к о неполную информацию о свойствах композиций и их поведении в процессе эксплуатации, Кроме того, взятые из различ­ ных источников данные о физико-механических свойст­ вах компаундов плохо сопоставимы, так как они опре­ делены на образцах, полученных различными методами,

иимеющими поэтому различную надмолекулярную

структуру

полимера .

П о

этим ж е причинам

затруднено

сравнение

образцов

отечественных и

з а р у б е ж н ы х

мате-

териалов. П о д б о р

новых

рецептур,

разработка

новых

технологических

методов

и исследования

структуры и

свойств 'герметизирующих

материалов, включая прогно­

зирование

их

надежности

при эксплуатации,

являются

до настоящего

времени

актуальнейшими

проблемами

дл я р ади оэл ектр оннки.

 

 

 

 

 

В последние годы дл я герметизации сильно натру­ женных металлом конструкций были разработаны эла­ стичные эпоксидные кампаунды ЭК А и Э К С на основе смолы ЭД - 6 и отверднтелей АГ-2 и СГ-2. Их отличитель­

ной

особенностью

является

повышенная

эластичность,

что

дает возможность

увеличить

работоспособность

герметизированных

ими изделий при резких изменениях

температуры в интервале

от —60 до

+ 1 4

0 ° С .

 

Д л я заливки электронных

узлов

и блоков, содержа ­

щих элементы с повышенной чувствительстыо к меха­

ническим

н а п р я ж е н и я м

-(микромодули, .микропровода,

ферритовые и пермаллоевые

сердечники),

р а з р а б о т а н ы

высокоэластичные

упругие

и

неплавкие

компаунды

УП-592 (ВТУ 5-224-67),

УП-592/1

(ВТУ 5-223-67), КМ-9

и КМ-79

с малой

токсичностью.

Изделия,

помещенные

в футляры или к а п с у л ы из пластиков или м е т а л л о в и залитые этими компаундами, надежно работают в интер­

вале температур от —60 до -f-ЮО°С. Частотный

макси­

мум t g б . э л а с т и ч н ы х компаундов находится в

области

минусовых

температур, однако по мере

увеличения час­

тоты (рис.

4.2) он смещается в область

плюсовых

темпе-

рйтур, что затрудняет

применение таких

 

компаундов

при

повышенных

температурах и больших

частотах.

 

 

 

 

Аналогичные свойства присущи и атолиуретановым

компаундам марок 10-50, 10-60, 10-70,

10-80. Они полу­

чены на основе полидиендиола

'ПДИ-1

(сополимера

ди­

винила

п изопрена) п олпгодпенэпокснда

П Д И - З А . В ка­

честве

модификатора

использованы

эпоксидные

смолы;

в качестве о т в е р д п т е л е й — п р о д у к т

102Т, М Ф Д А

и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

Отличительной

 

особен­

 

 

 

 

 

 

 

ностью

этих

компаун­

 

 

 

 

 

 

 

дов

является

 

высокая

 

 

 

 

 

 

 

эластичность,

 

низкая

 

 

 

 

 

 

 

температура

стеклова­

 

 

 

 

 

 

 

ния

(70 °С),

большое

 

 

 

 

 

 

 

относительное

 

удлине­

 

 

 

 

 

 

 

ние при разрыве

(100—

 

 

 

 

 

 

 

200%)

 

и высокая

адге­

 

 

 

 

 

 

 

зия

к

различным

мате­

 

 

 

 

 

 

 

р и а л а м .

 

 

 

 

Рис. 4.2.

Зависимость tg 6" компаун­

 

 

Поиски новых

мето­

да

К.М-9 от температуры при частоте

дов

герметизации

при­

20

Гц (/), 50

Гц

(2), 200

Гц

(3),

вели

к

разработке

и

 

1 кГц (4)

и 5 кГц (5).

 

 

 

 

 

 

 

 

внедрению метода

вих­

 

 

 

 

 

 

 

ревого

 

напыления

 

по­

рошкообразных эпоксидных композиций на изделия,

под­

л е ж а щ и е герметизации.

Этот

метод

прост, не

 

требует

использования заливочных форм и сложного

 

вакуум-

заливочного

оборудования,

характеризуется

 

высокой

производительностью,

удобен

для

герметизации

низко­

вольтных электротехнических

и малогабаритных

радио­

технических

изделий. Напыленные

эпоксидные

покрытия

с толщиной слоя 0,2—2,0 мм по электрическим и влаго­ защитным свойствам не уступают образцам, -герметизи­

рованным методом

заливки .

 

 

Д л я вихревого

напыления используют

специальные

тонкодисперсные порошкообразные композиции

ЭВН-1 и

Э В Н - 2 ВТУ ОА Ю 503.001 и др. Их отверждение

осуще­

ствляется при температуре 150— 190°С в

течение 8—

12 ч, при использовании терморадиационных нагревате ­

л е й — значительно

быстрее.

 

Д л я обволакивания малогабаритных изделий

исполь­

зуют высоковязкие

эпоксидные и полиэфирные

компа­

унды и пенокомпаунды «холодного» отверждения или резиноподобные композиции — герметики и пеиогермети-

к и. Процесс обволакивания мо>кст быть

Механизирован и

автоматизирован .

 

 

 

Значительный интерес для защиты .малогабаритных

изделий

представляет

использование

самоотверждаю -

щнхся

при

нагреве

эпоксидных смол

марок

УП-503

ВТУ5-250-68,

УЛ-505

п т. д. Компаунды на их

основе

характеризуются -пониженной токсичностью, имеют ж и з ­

неспособность более 6

месяцев при 20°С

и более

10 ч при

70 °С. В отвержденном

состоянии

допускают эксплуата­

цию при температурах

до 200 °С,

имеют

высокую

элект­

рическую и механическую прочность, стабильные диэлек­

трические

параметры

в

широком

диапазоне

частот и

в

рабочем

интервале

температур

(р„ — до

1 0 й

Ом - м; -

е л ; 4 , 0 ; t g 6 « 0 , 0 ] 5 ) .

 

 

 

 

 

 

 

Использование пропиточно-заливочных компаундов

на

основе

эпоксикремнийорганическнх

смол

М Ф Х И - 6

(ВТУ №

П-265-61),

7-10

(ВТУ

П-301-62),

Г-404

(ТУ № П-364-64) дает возможность расширить темпера­ турные границы применимости компаундов до +200 —

+'220°С п повысить стабильность параметров

при -рабо­

те изделий

в неблагоприятных

условиях

эксплуатации,

однако

при

этом повышается

вероятность

растрескива­

ния таких компаундов при термоударах, что

обусловле­

но их более жесткой

структурой.

 

 

Этих

недостатков

лишены

композиции,

полученные

на основе ненасыщенных кремнийорганических полиэфи ­ ров. Наличие ненасыщенных связей обусловливает спо­ собность полиэфиров совмещаться со стиролом, винилтолуолом и отверждаться с образованием пространст­ венных структур, для которых характерны высокая прочность, нагревостойкость, твердость, хорошие элект­ роизоляционные свойства, стабильность параметров при изменении температуры п в процессе старения при по­ вышенных температурах . В интервале температур от —60 до +120 °С диэлектрическая проницаемость изме ­ няется от 2,8 до 4,4, tg бот 0,004 до 0,04. Хорошие экс­ плуатационные показатели в сочетании с высокой техно­ логичностью (малой вязкостью, длительной жизнеспособ­ ностью, способностью отверждаться при невысоких тем­ пературах с небольшой усадкой) обусловливают пер­ спективность использования композиций на основе поли­ эфиров для пропитки и заливки изделий ответственного назначения. Высокая нагревостойкость (до 360°С) в со­ четании с большой эластичностью свойственна компо-

125

зицйям на основе ннзкомолекулярных

кремнийорганиче­

ских каучуков ( С К Т В - 1 ,

С К Т Ф В ,

С К Т Н - 1 0 ) . Такие ком­

позиции по свойствам приближаются

к резиноподобным

составам — герметикам,

поэтому

мы

будем рассматри­

вать их в следующем разделе.

 

 

4.4.Герметики

Ж и д к и е или пастообразные полимерные композиции, способные при переработке переходить в резиноподобное состояние и используемые д л я целей герметизации или уплотнения, называют герметиками.

Герметики применяются для герметизации приборных отсеков, штепсельных разъемов, для обеспечения непро­ ницаемости заклепочных, сварных и других металличе­ ских сочленений, д л я заполнения зазоров м е ж д у элемен­ тами конструкций, для защиты электро- и радиоаппара ­ туры от влаги, пыли, механических воздействий. Поэтому герметики д о л ж н ы иметь повышенную непро­ ницаемость д л я газов, повышенную атмосферо-, влаго-, масло-, бензо-, вибростойкость, высокую адгезию к раз­

личным

материалам и

эластичность.

Таким

разнообраз ­

ным требованиям не

удовлетворяет

ни один

герметик,

поэтому

при

выборе

нужной композиции

необходим

дифференцированный

подход.

 

 

 

Тпоколовые

(полисульфидные)

герметики

марок

УТ-31, У-32, ВТУР . УТ - 34 (ВТУ№СТУ - 55 - 301 - 61),51УТ - 36

(ВТУ ИРП-6-14-127-66) предназначены для

герметиза­

ции металлических

и других

сочленений,

соприкасаю­

щихся с воздухом,

маслами,

бензином и

работающих

в интервале температур от —60 до + 1 5 0 ° С

(при 150 °С

они сохраняют работоспособность в течение 50 ч). Тпо­ коловые герметики имеют з а м а з к о о б р а з н у ю консистен­ цию, не стекают с вертикальной поверхности и обладают способностью вулканизоваться при комнатной темпера­ туре за счет добавки вулканизующего агента п ускори­

теля.

 

 

 

Герметики на основе

полиизобутилена

марок

П С Г и

П С Т могут поставляться

в виде листов,

лент и

жгутов,

долго сохраняющих пластичность. Они допускают ис­ пользование при температурах до 4-80 °С, допускают д е м о н т а ж и последующее восстановление герметизирую­ щего слоя.

12G

Герметики на основе кремнийорганических

каучуков:

«Виксинт»

У-1-18

( М Р Т У 6

№ ЕУ-196-60),

компаунд

«Внксинт» К-18 ( М Р Т У 6 №

ЕУ-197-63), компаунды-гер-

метики типа К Л (ВТУ В-16-64), пеногерметики

т и п а В П Г

и другие допускают работу при температурах

д о 250 —

350 °С. Эти

герметики водо-,

свето-, озоно-,

влагостойки,

устойчивы

к

термоударам

в

интервале

температур

—60 до

+250 °С, но неустойчивы

к воздействию

.масел,

бензина,

керосина

и не обладают достаточной

адгезией

к металлам и неметаллам .

Адгезия таких

герметиков

может быть повышена за счет использования

 

подслоя

(клея КТ-15, ВКТ-2, П - 90) . С точки зрения

технологич­

ности удобнее

использовать

самоадгезионный

герметик

«эластик»

ВТУ П-138-68. Он

вулканизуется

при

комнат­

ной температуре за

счет взаимодействия с влагой

возду­

ха, имеет удовлетворительную адгезию к стали, меди,

алюминию, стеклам без подслоя

и обладает высокими

электроизоляционными свойствами

(р-и= Ю 1 2 Ом • м, Епр =

— 15 МВ/м ; на радиочастотах '8 = 3,6, t g б = 0,004). Этот герметик рекомендуется для работы в интервале темпе­ ратур от —50 до + 2 0 0 ° С .

Отрицательные качества кремнийорганических герме­ т и к о в — п о в ы ш е н н а я стоимость, невысокая жизнеспособ­ ность (около 30 мин), большая вязкость, невысокая механическая прочность, плохая адгезия к различным материалам и агрессивное воздействие на некоторые ме­ таллы и сплавы .

Фтороргашгческие герметики типа Ф К С допускают работу в воздушной среде в замкнутых о б ъ е м а х при

температурах

до + 5 0 0 ° С . Они имеют ограниченное при­

менение,

так к а к не о б л а д а ю т необходимыми технологи­

ческими

свойствами.

В некоторых случаях для герметизации используют

композиции

с большим содержанием наполнителей и

п и г м е н т о в — п а с т ы , замазки, .мастики или газонаполнен­ ные композиции — п е н о к о м п а у н д ы .

4.5.Пенокомпаунды

Пенокомпаунды отличаются малой плотностью, высо­ кой удельной механической прочностью, минимальными среди всех твердых диэлектриков значениями е и t g б, стабильными в широком частотном и температурном дна-

теризуются повышенной

эластичностью,

что дает

возмож­

ность

попользовать

их

в качестве

демпфирующего

сред­

ства

при заливке

блоков

и

узлов

Р Э А

жесткими

компаундами типа

Э З К

и др.

Они обеспечивают

н а д е ж ­

ную работу залитых узлов и блоков в диапазоне темпе­

ратур

от —70

до +'250 °С.

 

 

Свойства

пенокомпаундов

описаны

в § 3.2 данной

книги

и в работах {38, 39]. В

качестве

достоинств пено­

компаундов здесь 'Можно отметить не только их способ­ ность вспениваться при комнатной температуре и отверждаться без приложения давления с незначительной усадкой, по и их инертность к различным материалам, хорошую адгезию ко многим материалам, масло-, грибо-,

озоностойкость,

стойкость к воздействию химических реа­

гентов. Общими

недостатками пенокомпаундов

являют­

ся: низкая

электрическая прочность;

неоднородность

полученных

пен;

м а л а я жизнеспособность

смеси

компо­

нентов и повышенная токсичность исходных компонентов.

М е х а н и з а ц и я и автоматизация заливочных операций способствуют устранению этих недостатков. Микропмпульсная заливочная установка, внешний вид которой показан на рис. 4.3, выполняет операции по подготовке

пенокомпаунда П П У - 3

и заливке

им

узлов и

блоков

РЭА . Смесь

можно

з а м о р а ж и в а т ь

и сохранять

в виде

таблеток

в течение

6

.месяцев. По мере необходимости

готовые

таблетки вместе с

микромодулем

или

другим

п о д л е ж а щ и м

з а л и в к е

узлом

п о м е щ а ю т

в

специальную

капсулу,

вспенивают

и

отверждают .

 

 

 

 

9-358

5. Т е х н о л о г и я п о л и м е р н ы х м а т е р и а л о в

5.1. Изготовление изделий из термопластов

Для получения изделии из термопластов чаше всего используют методы пластической деформации. Они аналогичны методам перера­ ботки металлов. Это — литье под давлением, экструзия, вакуумное и пневматическое формование. Все методы характеризуются высо­ ким коэффициентом использования материала (0,9 — 0,95), возмож­ ностью получения изделий точных размеров с чистой поверхностью, которые могут быть использованы без дополнительной механической обработки.

По технико-экономическим показателям методы формообразова­ ния металлов не могут конкурировать с методами формообразования термопластов из-за необходимости использования при переработке более высоких температур, что влечет за собой большие затраты

энергии и необходимость

применения более сложного оборудования

и оснастки.

 

Литье нов дивленном

термопластов является наиболее эффектив­

ным н производительным способом массового производства деталей.

На рис. 5.1

приведена

схема типовой литьевой

машины. Материал

в виде гранул загружается в бункер 12, откуда

он поступает в ма­

териальный

цилиндр 5

при каждом цикле возвратно-ностунателыюго

I

12

13

Р и с

5 I

С х е м а

м а ш и н ы для литья под д а в л е н и е м

т е р м о п л а с т о в :

/ - б л о к

'впрыскивания; 2 -

неподвижная

матрица;

3 -

литниковая втулка;

« - с и с т е м а

ц и л и н д р - п о р ш е н ь ; 5 - материальный

 

цилиндр;

6 - к о р п у с

мундштука;

7 - мундштук;

S — обогреваюшип кожух;

9 -

ребра;

10 — торпе-

да / / - в о д я н ы е

каналы;

12 - б у н к е р ;

/ 3 - п о р ш е н ь ;

И

и 15 — полуформы:

 

 

 

16— оформляющая

полость формы.

 

 

130

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ