Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

8.47 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 179 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

свойств. Уж е в Настоящее время apMiipoBaiii-iue компо зиционные м а т е р и а л ы являются незаменимыми в радио-

аппаратостроении, самолетостроении,	электротехнике.
Д а л ь н е й ш и е исследования свойств	армированных	по
лимерных композиций д а д у т возможность не только		рас
ширить область их применения, но	и реализовать	их

большие потенциальные возможности в совершенство вании прочностных и электрических свойств [22, 25, 28, 29].

Приведем - несколько примеров. В ряде случаев воз никает необходимость защиты приборов и аппаратов от перегрева, например приборов, находящихся внутри са молетов, ракет, реактивных двигателей. Д л я этих целей металлы оказываются непригодными из-за высокой теп

лопроводности н резкого снижения прочностных

свойств

задолго

до

расплавления .

Сплавы

алюминия

теряют

прочность при температуре

выше

250 °С,

лучшие

сорта

стали — при

температуре

выше

700°С.

Армированные

пластики

сохраняют

достаточную

механическую

проч

ность в

условиях длительного

воздействия

температур

интервале

200—350 °С

и при

резких

тепловых

у д а р а х

кратковременном

воздействии

температур

до 2700 °С.

Они имеют

низкую

теплопроводность

структурную

жесткость. Могут принимать любую

заданную

форму.

Все это

обусловливает

возможность

использования их

д л я термозащиты .

Известно, например, что стеклопластики на кремний-

органическом связующем в течение двух минут

способ

ны в ы д е р ж а т ь воздействие температуры

до 2750 °С, тог

да как большинство металлов в этих

условиях расплав

ляется. Интересны т а к ж е результаты

испытаний

стекло

пластиков в кислородно-ацетиленовом пламени. При воздействии пламени кремнийорганический . стеклопла стик разрушается за одну минуту на толщину 0,1, мм;

образцы из меди — на 3,5	мм; образцы из стали —- на
2 мм.
Волокнистые	материалы

Одной из основных з а д а ч современного материалове дения становится разработка экономичных способов по лучения волокнистых высокопрочных и термостойких материалов и на их основе создание армированных по лимерных материалов, характеризующихся повышенной прочностью, иагревостойкостыо и долговечностью.

6—358


Д л я использования в качестве армирующих										материа
лов наряду с волокнами животного							(шелк,		шерсть),		рас
тительного		(лен, хлопок, древесина, джут)							и минераль
ного	происхождения			(асбест)		большой			интерес		пред
ставляют химические волокна						(лавсановые, полиамидные,
полипропиленовые и др . ) ;					волокна		па основе			алюмо -
силикатных		и	кварцевых		стекол;		нитевидные			кристал
лы	некоторых		металлов,		карбида		кремния,			углерода;
окислов алюминия,				магния, бериллия,				циркония и т. д.
К а к	видно	из табл .		3.2, синтетические				волокна		по	свой

ствам значительно превосходят природные и искусствен ные волокна. По сравнению с другими синтетическими волокнами стекловолокно обладает такими свойствами, как негорючесть, повышенная устойчивость к тепловому старению, повышенная прочность, технологичность. Про-

							Т а б л п ц а		3.2
		Свойства	волокнистых материалов
Наименование во			Темпера			Прочность	Гигро-	Пределы
локна или полиме		Плотность	тура	раз	Тол	на разрыв	ско-	рабочих
ра, из которого		7X10-=,	мягчения,		щина,	Ч Х 10-',	ППЧ-	темпера
получено	волокно	кг/м3	°С		мкм	Н/м»	нссть,	тур. °С
						Н/м»	%
							%
Шерсть		1,32			12—G0	15—20		—60-=-+120
Шелк		1,37	—		G—29	35—50	15	—G0-++100
Хлопок		1,52	—		20—48	40—G0	10	—60-=-+60
Вискозный	шелк	- 1 , 5	—		12—40	18—42	—	—G0-+ + G0
Ацетатный	шелк	1,3	210		15—25	14-17		—60+-+ 60
Ацетатный	шелк	1,3	—			14-17
Полиамид		I . H	215		10—30	41—74	—5	—60ч-+ GO
Полннмид		1,48	Более 500		15—125	20—40	—	— IG0+-+250
Перхлорвинил		1,44	9J		10—30	20—40	—	—40+- + GD
Пол иакрнлонн грпл		1.17	235	400	10—30	42—60	—	—60-=-+ 80
Феннлон		1,35	Более	400	10—30	—	—	-—G060+-7--+2GO130
Лавсан		1,3	Более	270	10-30	—	—5	-—G060+-7--+2GO130
Мономер		0,93	Более	300	—	—	1Г>	— IIS+-+80
Асбест		2.5	Более 1500			30 40	1Г>	—G0+- + 800
Асбест		2.5	Более 1500			—	—	—604-+300
Стекловолокно		2,5	Более	700	9	200—400	0,2	—604-+300
Стекловолокно		2,5	Более	700	2—-
Кварцевое	стекло	2,2	Более 1700		3 - 6	1000—2500	0,1	—60-=-+800
волокно		2,2	Более 1700		3 - 6	1000—2500	0,1	—60-=-+800
Амфибол	(спнтет.	Более 2,5	Более 1000		0,1—25	400	—	Более	1000
силикат)							—

изводство стекловолокна не сложно, сырье, как правило, недефицитно, поэтому и стоимость его невысока. Оно выпускается в большом количестве в большом ассорти менте в виде непрерывного волокна и в виде штапель ного волокна.

Штапельные волокна длиной от 50 д о 500 м-м и тол щиной до 0,7 мкм получают дутьевым способом. Стекло

масса	плавится,	продавливается	через фильеры с боль
шой	скоростью	и подвергается	воздействию сильной
струи	воздуха или пара . Производство непрерывного во-

локна	т а к ж е характеризуется	высокой	производительно
стью,	оно отличается лишь	тем, что	нити из фильер
поступают на оправки, в р а щ а ю щ и е с я			с	большой	ско
ростью, и наматываются на бобины. Из			1 с м 3 расплава
стекла	можно получить 1270 000 м стекловолокна				диа
метром 1 мкм.
	Стеклопластики
Среди армированных полимерных материалов особое
место	занимают композиции,	в которых		армирующим

элементом служит какой-либо стекловолокнистый мате риал, а адгезивом — термореактивиый полимер. Такие материалы называют стеклопластиками. Первыми арми рованными стеклопластиками, получившими широкое распространение, были стеклотекстолита. Их производ ство аналогично производству обычного текстолита и осуществляется по следующей технологической схеме. Из стекловолокна получают стеклоткань. Ее покрывают равномерным слоем адгезива, высушивают до полного удаления растворителя. З а т е м на основе пропитанной стеклоткани получают заготовки необходимых размеров,

собирают	их в пакеты		заданной	толщины,	помещают
к а ж д ы й пакет между			полированными металлическими
листами	и погружают		на плиты	гидравлических много
э т а ж н ы х	прессов.	В	процессе	горячего	прессования
(150—180 °С) под		давлением 5—15 М Н / м 2			происходит

равномерное распределение связующего по объему ли ста, а затем и его отверждение. Полное отверждение связующего требует длительного прессования, что отри цательно сказывается на производительности прессова ния. Поэтому чаше всего стеклотекстолита выпускают со степенью отверждения 92—94%. Таким изделиям свой


ственны	недостаточно			высокие	электроизоляционные
свойства	и	невысокая их временная и температурная
стабильность. При			необходимости		степень	отверждения
связующего		может	быть повышена		в готовых		изделиях
за счет их термообработки . Температура						термообработ
ки д о л ж н а		быть оптимальной, так			как при низкой тем
пературе	повышается			время термообработки			(кривая 2,
рис. 3.9),	а	при высокой температуре может					произойти
деструкция		полимера		(кривая I , рис. 3.9). Термообра

ботка заготовок из стеклотекстолита, как правило, не

желательна потому, что при этом	ухудшаются	штампуе-
мость и другие технологические	свойства	материала
6*		83

вследствие снижения его пластичности. Термообработка готовых изделий из стеклотекстолита в большинстве слу чаев оказывается экономически целесообразной, значи

тельно	повышая качество		изделий и их долговечность.
При использовании заготовок				стеклотекстолита				в ви
де листов, плит и пластин нельзя				не учитывать			возмож
ности	самопроизвольного		доотверждения			связующего
в них в процессе длительного хранения. Если							заготовки
хранились при неблагоприятных условиях,						не исключаю
				щих	возможности ко
				робления, то после до
				отверждения			никакими
				тех ноло гнч еек и м и при е -
				мами	устранить короб
				ление	уж е не		удается.
				Отсюда		видно,		какое
				в а ж н о е значение				имеет
				правильное			хранение
				полимерных			материа
Рис. 3.9. Изменение степени отверж				лов.
				В а ж н е й ш и е с в о й с т в а
дения связующего ПЫ-1 в процессе				стеклотекстолитов				ма - '
термообработки		детали из стеклопла
стика	СТ-911С	при температуре		рок ВФТ-С, СТК-41 и
230 "С (/)		и 150 "С (2).		СТ-911С приводятся в
				табл . 3.3. Здесь ж е дл я

сравнения описаны свойства гетинакса и текстолита. Видно, что стеклотекстолиты обладают большей механи


ческой прочностью, меньшим	влагопоглощением,			боль
шей теплостойкостью, лучшими		электроизоляционными
свойствами. Стеклотекстолитам	свойственны		т а к ж е	гри-
боустойчивость, технологичность,		низкий	коэффициент

термического линейного расширения, б о л ь ш а я стабиль

ность параметров	в	процессе эксплуатации,	сравнитель
но невысокая стоимость. Это обусловило			перспектив
ность использования		стеклотекстолитов в	производстве
радиоэлектронной	аппаратуры . Особенно		эффективно

использование стеклотекстолитов для изготовления силь но нагруженных элементов конструкции и в производст ве печатных плат.

Комбинируя различные стеклоткани с различными адгезивами можно получить стеклотекстолиты с необхо

димым комплексом свойств. На		свойетза	стеклотексто
лита	существенное влияние	оказывает	связующее
(рис.	3.10—3.12).

						Свойства	слоистых пластиков				Т а б л и ц а 3.3
						Свойства	слоистых пластиков
									Стеклопластики
	Свойства				Гетииакс	Текстолит
						ВФГ-С		СТК-41	СТ-011С	СТГФ	АГ-4С	СВАМ
Плотность f. Ю-з, к г /мз					1,3—1,4	1,3—1,45	1,8	1,7	1,7	1,6-1,9	1,7—1,8	1,8—1,9
Водопоглощеине за 2-1 ч, %					1-2,5	0,8—1,5	1,15	0,5	0,5	-	0,05	0,7—1,3
Пределы	рабочих		темпера		—60+-+125	—60+-+125 —G0+-+240		—60—+180	—604- + 270	—65ч-+ 130	-65+-+230	—60+-+280
тур, "С
Предел	прочности		при	растя	80	ее	400	20Э	280	200	500	500
жении	вдоль слоев, М Н / м 2
Удельная ударная			вязкость по		16-20	25—30	100	50	50	50	150	150-230
перек слоев,		кДж/м"
Диэлектрическая проницаемость					7	8	•1,5	4,2	4,5	6	8	8
на частоте 1 МГц
Тангенс	угла	диэлектрических			0,08	0,07	0,014	0,03	0,01	0,02	0,05	0,07
потерь на частоте			1 МГц
Удельное объемное			сопротивле		10»	108	10"	104	10'»	10"	10'°	10°
ние, Ом-м
Электрическая		прочность		попе	30	8	20	18	11	20	13	24
рек слоев при f=50 Гц, МВ/м
Связу ющее—а дгезиво					ФФ	ФФ	ФФ	КО	ПЭФ	—	ФФ	кл°й БФ-1
Связу ющее—а дгезиво					ФФ	ФФ	ФФ			—	модифициро

ванное

	Графики (3.13—3.18) дают		возможность сопоставить
по	электрическим параметрам		и по		влагостойкости		раз
личные слоистые пластики. Видно,					что стеклотекстолит
на	основе кремнийорганического			связующего		обладает
	о ,0м-м
	v	I
		I		^3
				^3
	WO T°C 0	1	V	i	480	720	t, ч
	WO T°C 0		ZfO		480	720	t, ч

Рис. 3.10. Влияние температу ры па pP стеклотекстолита па крсмиийоргапическом (Л. анн-

лпноформальдегпдпом (2) и фенолформальдегидном (3)

связующем.

Рис. 3.11. Влияние термостареиня на воздухе при температуре 300°С на прочность слоистых пластиков с крсмпиГюргаппческпм (/, 6"), ароматическим полиимидным (2—4) и феиолформальде-

гидиым (5) связующим.

более высокой нагревостопкостью и большей стабильно

стью диэлектрических параметров . Образцы

деталей

из

стеклотекстолитов показаны на рис. 3.19.

6„-10-°Н/м2

Стеклотекстолиты

на

ос

нове эпоксидных и полиэфир

ных

смол

характеризуются

лучшей

формусмостыо,

бо

лее

высокой

монолитностью

.5-§-

'л повышенной

прочностью.

Теоретические

расчеты и

экспериментальные

исследо

вания

показали,

что в

стек-

лотекстолитах

далеко не пол

Рис. 3.12. Влияние

т и п а смолы

ностью

'реализованы

потен

на

механические

свойства

циальные

прочностные

воз

стеклопластиков:

можности

стеклянных

воло

'I — полиэфирная:

— эпоксидная;

4 —

фенолформ альдегидная; 5 —

кон. Д е л о

в том, что в про

кремннпорганпческая: 6 — мелами-

цессе прядения,

ткачества и

ноформальдегндная . Д л я сравнения

дана

кривая /

для

фенолформаль -

отмывки

з а м а с л и в а ю щ и х со

дегидного пластика

химическими

ставов

прочность

стеклово

волокнами.

локна

снижается

более

чем

в 20 раз. Это обусловлено

такими

специфическими

осо

бенностями

стекловолокна,

как

хрупкость,

нестойкость

к истиранию, м а л ы е удлинения,

гидрофилыюсть . Поиски

технологических	Процессов, при		которых	стекловолокна
не подвергались	бы истиранию	и	изгибу	и своевременно
з а щ и щ а л и с ь бы	от воздействия	окружающей среды, при

вели к созданию ориентированных стеклопластиков на основе нетканых стекловолокнистых материалов .


Рис. 3.13. Температурная		зави-	Рис.	3.14. Влияние	времени вы-
сн.мость 8 п tg6	для стекло-		держки при различных			темпера-
текстолита	ВФТ-С.		турах	на электрическую		прочность
			стеклотекстолита		СКМ-1.

При получении ориентированных стеклопластиков исключаются промежуточные операции текстильной и ткацкой переработки волокон, что наряду с сохранением

1S 24 ЬВЫА,НеД

Рис. 3.15. Влияние времени вы держки в воде на водопоглощенне гетннакса низкого напряже ния (1), гетннакса с повышенной

водостойкостью (2), текстоли та Б (3), асботекстолита (4) и стеклотекстолита СТ (5).

10'				0,16
10'				0,12
10*				0,12
10*				0,08
101				0,08
10'				\0,04
10'				О
	240 720			О
0	240 720		1200 t, ч
0
Рис.	3.16.	Изменение		р„ и
tg <5 стеклотекстолита				СТК-41
при	увлажнении		в условиях
относительной			влажности
	95±3%	при	40 °С.

прочности элементарных волокон дает возможность су

щественно повысить производительность						изготовления
стеклопластиков			и создает препосылки		д л я	механизации
и автоматизации			производства	[28].
П о	методу	анизотропных		структур,	разработанному
А. К-	Б у р о в ы м	и	Г. Д . Андреевской, однонаправленный

в р е ж д а е м ых волокон, обусловили возможность сохране ния высокой исходной прочности стекловолокна и полу чения на его основе ориентированных стеклопластиков, превосходящих по прочности такие материалы, как стек-

лотекстолиты	(табл.	3.3)	[22, 28].
Д л я получения		стеклопластиков		используют т а к ж е
анизотропные	материалы		типа АГ-4С	и Л О С , производ

ство которых основано на использовании готовых стек лянных нитей. АГ-4С выпускается в виде лент из непре рывных крученых стеклонитей диаметром волокна 5— 7 мкм, пропитанных модифицированной ФФ смолой мар

ки Р-2М.	М а т е р и а л Л О С (лента		однонаправленная				стек
лянная)	является	композицией	на	основе	некрученых
стеклонитей диаметром 9—11 мкм и				синтетического			свя
зующего . По свойствам он аналогичен АГ-4С,					а	по	стои
м о с т и — д е ш е в л е		его. На основе АГ-4С и Л О С				методами

горячего прессования получают слоистые однонаправлен ные стеклопластики в виде плоских лнстозых или фасон ных изделий.

Пресс-материалы

В последние годы все более важное значение приоб ретают стеклопластики, пригодные д л я переработки в изделия сложной конфигурации высокопроизводитель ными методами: прессованием или литьем под давле ние?/!.

Одним из первых стекловолокнистых пресс-материа лов был материал АГ-4, разработанный иод руководст

вом А. С. Гуляева . В	соответствии	с ГОСТ	10 087—62
его выпускают в виде	ленты (марка	АГ-4С) или в виде
волокнита (марка А Г - 4 В ) . Производство этих			материа

лов в настоящее время достигает нескольких тысяч тонн ежегодно [30].

Изделия из АГ-4 по сравнению с изделиями из дру гих пресс-материалов характеризуются повышенной прочностью, термостойкостью, меньшим водопоглощением, более высоким классом точности (до третьего), что обусловлено его незначительной (до 0,1%) усадкой, большей стабильностью электрических и геометрических параметров в процессе эксплуатации, большими надеж ностью и долговечностью. В изделия из АГ-4 может быть запрессована металлическая арматура, ее в случае необ ходимости можно подвергать в сборе серебрению, лал - ладированию, родироваиию, Армированные металлом


изделия	из	АГ-4 в ы д е р ж и в а ю т			многократную пайку
в расплавленном			припое.
Пресс-изделия на АГ-4 хорошо работают в условиях
инерционных		перегрузок, в условиях кратковременного
воздействия		высоких		температур,	сохраняют первона
чальные	свойства		без	изменения	после десятилетнего

Рис.

3.20.

Изменение

электрических

параметров

пресс-материала

АГ--Ш при увлажнении.

хранения

или после

работы

при

температурах

д о 1 5 0 ° С

в условиях,

исключающих

прямое

воздействие

солнеч

ной радиации. При более высоких температурах

свойст

ва изделий из АГ-4

изменяются,

но при

этом

остаются

на достаточно высоком уровне. Влияние различных

фак

торов

на

свойства

АГ-4

иллюстрируют

рис. 3.20—3.24

[25].

,МВ/м

^f20°C

< 7 N

750"С

200°С

tOO t,4

120

zto

360

сутки

Рис. 3.21.

Влияние

времени

вы

Рис.

3.22.

Зависимость

элек

держки при 200 °С

на электриче

трической

прочности

АГ-4В

ские

свойства

пресс-материала

от

времени

выдержки

при по

АГ-4.

вышенной

температуре.

П о

типу

АГ-4

разработано

большое

количество

стек-

ловолокнистых

материалов:

АГ - 4НС,

Д С В ,

Р С Т ,

В П М - 3 , 2К, 2 К Ф ,

РТП-ЮО, РТП - 170 и т. д. Как

правило,

они превосходят

АГ-4 по технологическим

характеристи

кам, а в некоторых случаях и по эксплуатационным .

Пресс - материал ДСВ - 2 - Р - 2М

поставляется

виде

тонких иголочек

длиной

до

20 мм,

его

удобнее

дозиро-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 179 10 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ