книги из ГПНТБ / Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике

Таблица 6-23

Свойства жестких компаундов на основе модифицированных кремнийорганических смол

Пенокомпаунды. Эти материалы получаются путем вспенивания различных полимерных композиций, в ре­ зультате чего в объеме образуется большое количество мелких замкнутых пор. Вспенивание приводит к резкому снижению объемной массы, уменьшению диэлектриче­ ской проницаемости и тангенса угла диэлектрических по­ терь, что дает возможность применять эти материалы в высокочастотной технике. Пенокомпаунды применяют­ ся для изоляции и герметизации элементов, узлов и бло­ ков РЭА.

В РЭА получили распространение пенокомпаунды на основе полиуретанов, эпоксидных и кремнийорганиче­ ских смол, вспенивающихся непосредственно в запол­ няемом объеме либо благодаря специально введенным пенообразователям, либо газами, выделяющимися при реакции компонентов смеси. Наиболее удобны для за­ щиты материалы второго типа.

Физико-механические и электроизоляционные свойст­ ва пенокомпаундов зависят от их объемной массы, кото­ рую необходимо правильно выбирать исходя из требо-

где D* — объемная масса вспененного полимера; D — плотность сплошного (не имеющего пор) полимера; г — диэлектрическая проницаемость сплошно­ го полимера.

Таким образом, график зависимости логарифма е* от объемной массы вспененного материала должен изобра­ жаться прямой линий (пример дан на рис. 6-2; для сплошного полистирола D=1 050 кг/м3 и е= 2,6).

Пенопласт на основе фенолоформальдегидной смолы.

Это материалы ФК-20 на основе фенолоформальдегид­ ной смолы № 18, нитрильного каучука СКН-40, порофора ЧХЗ-57 и отвердителя — уротропина. Для вспени­ вания на месте применяется шприцованный полуфабри­ кат, который перед употреблением разрезается на гра­ нулы и засыпается в формы. Свойства пенопласта ФК-20 приведены ниже.

244

Материал горюч, длительное нагревание при 125°С приводит к обугливанию. Он не вызывает коррозии ста­ ли, алюминиевых и магниевых сплавов.

Пенополиуретановые пенопласты. Пенополиуретаны

(ПУ-101 и ПУ-102) изготавливаются из полиэфиров и диизоцианатов. После смешения компонентов смесь вы­ ливается в формы, вспенивается и отверждается при ком­ натной или повышенной (до 120°С) температуре. Приго­ товление смеси производится на месте применения.

Пенополиуретаны ПУ-101 в зависимости от состава имеют марки А, Б и Т, которые отличаются объемной массой, нагревостойкостью и некоторыми другими свой­ ствами.

Пенополиуретан ПУ-102 марки В имеет улучшенные упругоэластичные свойства.

Свойства пенополиуретанов ПУ-101 и ПУ-102В при­ ведены в табл. 6-24.

Таблица 6-24

Свойства пенополиуретанов

* Выпускается с объемной массой от 150 до 400 кг/м8.

Эти материалы горючи, однако с помощью различных добавок этот недостаток может быть устранен. Они устойчивы к бензину, керосину, маслам.

Эпоксидные пенопласты. Эти материалы получают при использовании газообразователей типа порофора ЧХЗ-57, разлагающихся при нагревании, или фреонов. Отверж-

245

Денис пены проводится аминами, а стабилизация пены— поверхностно-активными веществами. Для повышения нагревостойкостп п прочности вводятся такие стабили­ заторы, как изоцианаты (ПЭ-2). Горючесть снижается хлорсодержащими соединениями.

В табл. 6-25 приводятся свойства эпоксидных пено­ пластов ПЭ-1, ПЭ-5, ПЭ-6, применяемых для заливки изделий радиоэлектроники.

Материал ПЭ-1 вспенивается порофором ЧХЗ-57 и отверждается метафенилендиампном при 110—120 °С, ПЭ-5 вспенивается фреоном-113 и отверждается отвердителем ЭС и ЭМК при 60°С, а ПЭ-6 отверждается и вспенивается в присутствии катализаторов катионной полимеризации при 50—60 °С.

Коэффициент теплопроводности у них 0,023— 0,034 Вт/(м-°С). Температура размягчения у ПЭ-5 не ниже 115°С, у ПЭ-6 не ниже 100°С.

Кремнийорганический пенопласт К-40. Пенопласт К-40

отличается высокой нагревостойкостью. Он может рабо­

Пеногерметики силпен и ВПГ-2Л. Эти материалы являются эластичными пенозаливочными компаундами на основе низкомолекулярных кремнийорганических кау­ чуков. ВПГ-2Л отличается от силпена повышенной до

247

250 °С нагревостойкостью. Они вспениваются непосредст­ венно в конструкциях при комнатной температуре без давления.

Материалы имеют низкую адгезию, низкую механи­ ческую прочность. Адгезию можно увеличить за счет различных подслоев, применяемых при заливках кремнийорганическимп материалами: клей КТ-15, лак К-55 и др. Для увеличения прочности конструкции рекомен­ дуются заливки в несъемные формы. Эти материалы могут применяться и в качестве демпферов при заливке чувствительных к давлению изделий.

В зависимости от соотношения компонентов материа­ лы могут быть получены с объемной массой 200 кг/м3 и

6-3. Технология защиты

Пропитка проводится по схеме: сушка пропитывае­ мого объекта, пропитка, сушка и отверждение пропиточ­ ного состава.

Указанную схему можно осуществлять по-разному: в аппаратах периодического действия, где последова­ тельно проводятся сушка, подача лака и пропитка изде­ лий, а затем в отдельном сушильном агрегате удаление растворителя и полимеризация основы лака; в аппара­ тах конвейерного типа, где конвейерные сушильные устройства предварительной сушки изделий и отвержде­ ния лака соединены с непрерывно действующей пропи­ точной установкой.

Как периодические, так и непрерывные процессы про­ питки могут производиться при нормальном атмосфер­ ном давлении, под вакуумом (4-10 3 Па) или при так называемом тренировочном режиме, т. е. при чередова­ нии вакуума и давления. Предварительная сушка часто, особенно при периодическом процессе, проводится под вакуумом. Выбор процесса пропитки зависит от необ-

248

ходимой производительности, номенклатуры изделий, требований к ним и других факторов.

Периодический процесс. Этот процесс предусматрива­ ет сушку и^пропитку изделий в периодически действую­ щем устройстве, снабженном нагревателем, вакуумной системой, состоящей из двух емкостей (автоклавов), ра­

ботающих попеременно. Схема такого устройства приве­ дена на рис. 6-3.

Пропитываемые изделия помещаются в автоклав, где за счет нагревателей создается определенная темпера­

вэтом процессе. Затем

вавтоклав за счет вакуу­ ма из другого аналогич­ ного резервуара подается пропиточный материал

(лак, компаунд) и произ­ водится выдержка в нем изделий. В это время в первый автоклав можно загрузить изделия, произ­ вести процесс сушки и по­ сле окончания процесса пропитки в другом авто­ клаве подать пропиточ­

ный состав в первый автоклав и произвести пропитку изделий в нем. В это время второй автоклав разгружает­ ся от пропитанных изделий, в него загружаются новые изделия, и цикл повторяется. Такая казалось бы простая система имеет много недостатков и практически приме­ няется очень редко из-за трудностей ее практического осуществления. Несоизмеримость времени загрузки, вы­ грузки, пропитки, сушки, перекачки лака практически не позволяет совместить их в одном агрегате. Действитель­ но, за время пропитки (15—20 мин) редко представляет­ ся возможным загрузить и выгрузить автоклав и про­ вести сушку, требующую в зависимости от конструкции изделий до 30—60 мин. Поэтому второй автоклав, как правило, используется в качестве емкости — хранилища пропиточного состава. Тем более трудно провести в этих устройствах тренировочный режим пропитки.

249

Увеличение производительности пропиточных работ, создание специализированных предприятий по производ­ ству моточных изделий (трансформаторов, дросселей и др.) потребовало создания высокопроизводительных непрерывно действующих установок для пропитки их. Такие устройства, уже нашедшие себе применение в про­ мышленности, состоят из проходных конвейерных су­ шильных агрегатов, лучше всего с инфракрасным обо­ гревом, с непрерывно действующей пропиточной уста­ новкой конвейерного или роторного типа. Передача пропитываемых изделий с конвейера или ротора осущест­ вляется через шлюзовые камеры, обеспечивающие под­ держание в отдельных частях установки непрерывного вакуума, повышенного или атмосферного давления в за­ висимости от требований технологических процессов. Эти установки позволяют в несколько раз увеличить произ­ водительность участков п цехов пропитки без увеличения их площади. Применение пропиточных составов без рас­ творителей значительно расширяет возможности приме­ нения непрерывных установок пропитки.

Устройство для пропитки по тренировочному режиму, показанное на рис 6-4, выполнено с двумя герметическими камерами 1, 6, в ко­ торых установлены ванны 12, 8 для пропиточного состава. В каме­ ре 1 производится пропитка моточных электроизделий под вакуумом,

вкамере 6 — пропитка электроизделий под давлением. Внутри этих камер установлены транспортеры 4 роторного типа, к которым шар­ нирно крепятся рычаги-подвески 3, 7. При вращении транспортера 4 они занимают положение согласно профилю копира 2. К камерам 1 и 6 примыкают камеры-шлюзы 5 и 14. Камеры для пропитки соеди­ нены между собой камерой-шлюзом 13. Внутри камер-шлюзов уста­ новлены передаточные механизмы 9 для передачи изделий из камеры

вкамеру и для загрузки и выгрузки их из камер пропитки. Изделия транспортируются и пропитываются в специальных кассетах 10. Для обеспечения синхронной работы механизмов устройства применен общий привод 11.

Если через камеры-шлюзы 5 и 14 с установкой соединить су­ шильные конвейерные печи, то получается агрегат непрерывной про­ питки и сушки.

Заливка выполняется, как правило, по следующей схеме: подготовка формы и сборка ее с изделием; приго­ товление заливочного состава; дозировка и заливка со­ става; отверждение состава.

Наиболее сложными и интересными являются приго­ товление и дозировка составов. Подготовка форм в случае, если они съемные, заключается в нанесении раз­ делительного слоя для легкого отделения формы от гото­ вого изделия. Это достигается с помощью либо кремний-

250

органических материалов, главным образом каучуков, либо воскообразных материалов. Отверждение может быть произведено в любом нагревательном устройстве как камерного, так и конвейерного типа, способного обес­ печить необходимую температуру.

Приготовление составов может быть осуществлено различными способами. Иногда это готовые материалы в виде двухкомпонентной системы, которые необходимо смешать перед употреблением (например, компаунды типа КЛ, «Виксинт» и др.), или отдельные части много­ компонентной системы, часть из которых может быть смешана в любых количествах и сохраняться длитель­ ное время (например, эпоксидные смолы с пластифика­ торами, наполнителями) и которые не могут быть дли­ тельно живущими после введения катализаторов или отвердителей.

В настоящее время можно разделить все процессы заливки по методам приготовления и дозировки соста­ вов на указанные ниже.

1. Приготовление составов с небольшой жизнеспо­ собностью или длительно живущих составов с последую­ щей заливкой их в формы, в количестве 10—15 кг. Эти операции носят периодический характер и ранее выпол­ нялись с помощью простых средств для ручного смеше­ ния. В настоящее время эти операции выполняются с помощью специальных периодических смесителей, обо­ рудованных мешалками, вакуумной системой для обезгаживания составов, системой подачи отвердителя и дру­ гими устройствами. После приготовления составов он са­ мотеком или с помощью сжатого воздуха заливается

вформу с изделием.

2.Непрерывное приготовление составов смешивани­

ем предварительно приготовленной смеси полимера с наполнителем, пластификатором и другими компонен­ тами, не влияющими на жизнеспособность полимера, с отверждающим агентом. Непрерывное смешение соче­ тается с подачей готового состава в форму. Малый объ­ ем смесителя и возможность отключения от емкостей на время перемены форм позволяет не допустить непрерыв­ ное повышение вязкости под влиянием действия отверж­ дающих агентов после их введения.

Схема такого непрерывного смесителя-дозатора при­ ведена на рис. 6-5. Для заливки сложных изделий сме­ си из смесителя можно подать в литьевой цилиндр, из

251