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

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 -

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

U

и сшитый трехмерный .полимерный цианид палладия

Отличительной особенностью неорганических поли­ меров является их высокая термостойкость, невоспламе­ няемость, высокая радиационная стойкость и долговеч­ ность. Без неорганических 'полимеров не могла бы поя­ виться ни одна микросхема, ни один полупроводниковый прибор. На их основе получают подложки для тонкопле­ ночных схем, основания для печатных плат, каркасы катушек индуктивности, штепсельные разъемы и многие установочные детали.

Однако деление полимерных материалов на органи­

гут входить одновременно и органические и неоргани­ ческие полимеры и, кроме того, металлы, газообразные и другие продукты.

1.2.Свойства полимерных материалов и изделий из них

'В радиоэлектронной аппаратуре полимеры выполня­ ют разнообразные функции. Ч а щ е всего их попользуют в качестве электроизоляционного материала . В произ­ водстве электрических конденсаторов они выполняют функции диэлектрика, с помощью которого сначала накапливается, а затем позвращается. в цепь электриче­

12

случаев полимеры являются активными диэлектриками, их параметры могут быть управляемы электрическим по­

материала дл я 'конкретной радиотехнической конструк­

вы и растворы полимеров. Макромолекулы при этом

ясь и раскручиваясь. При охлаждении расплава или при испарении растворителя вследствие близкого взаимного расположения и возникновения сил межмолекулярного притяжения макромолекулы теряют свою подвижность,

ветвленные молекулы сворачиваются в клубки, образуя глобулярные, чаще всего аморфные структуры. Сильно разветвленные и древовидные молекулы в твердом со­ стоянии образуют более или менее регулярные сетчатые структуры.

Как показывают исследования {4], полимерные изде­ лия с фибриллярной структурой обладаю т большей

13

в обратном порядке. Твердый полимер через высоко­ эластичное состояние переходит в жидкотекучее.

Особенностью фазовых .переходов аморфных термо­ пластов является наличие достаточно широкого темпе­

рейти к научно обоснованным методам переработки по­ лимерных материалов и прогнозирования долговечности полимерных изделий. Так, в случае изготовления пле­ ночных, .волокнистых и сложных по геометрической фор­ ме изделий наибольший интерес представляет жидкоте­ кучее состояние полимера; при необходимости сохране­ ния каучукоподобного состояния изделия в течение все­ го срока службы аппарата или прибора температура

При сравнительной оценке поведения изделий, изго­ товленных из различных полимерных материалов, в усло­ виях кратковременного или длительного воздействия повышенных температур критерием могут служить такие показатели материала, как термостойкость и теплостой­ кость.

Теплостойкость характеризуется предельной темпера­ турой, при которой полимер теряет механическую проч­ ность под влиянием той или иной механической нагруз­ ки. Теплостойкость кристаллических полимеров опреде­ ляется температурой, до которой сохраняется кристал­ лическое состояние полимера . Д л я аморфных полимеров теплостойкость фактически определяется температурой

15

стеклования Тс и, так ж е как 7V, существенно зависит от величины и скорости 'приложенного напряжения . Сет­ чатые полимеры характеризуются тем большей тепло­ стойкостью, чем чаще их пространственная сетка. В пре­

ратурой, выше которой происходит заметное изменение структуры полимера, связанное с ухудшением его свойств. Анализ причин изменения структуры полимера при воздействии повышенных температур показывает-, что температура инициирует химические процессы, при­ водящие к распаду макромолекул или к дополнительно­

Термическая деструкция сопровождается отщепле­ нием низкомолекулярных продуктов распада и уменьше­ нием молекулярного веса. Некоторые полимеры в ре­ зультате термической деструкции могут переходить в мономолекулярное состояние. Так, например, в орга­

центрацией озона н кислорода, влажностью, степенью освещенности образца или 'полимерного изделия, про­

16

Х а р а к т ер термической деструкции полимеров разли­ чен, он определяется химическим составом и структурой полимера. Органические полимеры чаще всего подвер­ жены термоокислительном деструкции. Скорость такой реакции зависит от температуры, энергии активации мо­ лекул и определяется уравнением Аррениуса

ные полимеры по убыванию термостойкости м о ж н о рас ­ положить примерно в такой последовательности:

керамика чистых окислов и карбидов — ьрадиокера - мика и ситаллы • • неорганическф'^стетгл-а^—^-элемвв»»^

2—358

J

ПЛЯР

нийорганические и фторосодержащпе каучуки—>-поли-

мым изменением его структуры, чаще всего называют тепловым старением. Инициаторами теплового старения полимерных -материалов являются солнечная радиация,

кислорода и озона, сера, медь, марганец и другие хими­ чески активные вещества, участвующие .в окислительновосстановительных реакциях полимеров. Исследование теплового старения — длительный и трудоемкий процесс, однако без таких исследований невозможно оценивать качество полимерного изделия и прогнозировать его дол­ говечность.

Особенностью поведения полимерных м а т е р и а л о в под влиянием механических усилий является возникновение ярко выраженного комплекса релаксационных процес­ сов, проявляющихся в наличии зависимости механиче­

величин порядка сотен процентов для некоторых матери­ алов. Сущность релаксационного процесса состоит в том, что при нарушении по каким - либо причинам равновес­ ного положения системы, восстановление равновесия происходит с некоторым запаздыванием, с релаксацией . Учет релаксационных свойств полимеров необходим для правильной оценки изменения жесткости напряженной конструкции со временем, т. е. для оценки надежности и долговечности полимерного изделия.

Работоспособность твердого материала чаще всего определяется границами напряжений и температур, в ко­ торых он сохраняет достаточную механическую проч­

18

О д н а ко здесь следует оговориться, что исследовани­ ями последних лет убедительно доказано, что разруше ­ ние твердого тела м о ж е т происходить при напряжениях гораздо более низких, чем предел прочности, и что при

нии, тем при меньшей нагрузке произойдет его разру­ шение и, наоборот, чем меньше приложенное напряже ­ ние, тем больше «время жизни» твердого тела. На осно­

турно-времеинбй зависимости прочности твердых тел, согласно которой разрушение тела рассматривается как некоторый 'кинетический процесс, происходящий во вре­ мени. В качестве основной экспериментальной характе ­ ристики сопротивления материала статическому разру­ шению используют механическую долговечность т — вре­ мя от момента приложения постоянного напряжения до момента разрушения твердого тела.

Сростом напряжения механическая долговечность

где х— долговечность материала; а— постоянное напря­

ции процесса термодеструкции полимера при напряже ­ нии о = 0 . Величина у зависит от структуры, в процессе ориентации полимера или при его пластификации она может изменяться.

Из изложенного выше становится очевидным, что го­ ворить о прочности материала без указания времени и скорости воздействия внешнего н а п р я ж е н и я неправиль­ но и что понятие «предела прочности» условно.