книги из ГПНТБ / Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике

о том, что в большинстве своем если материалы и под­ верглись старению, то в незначительной степени.

Исключение составляют образцы лаковых пленок на металлических подложках и лака К.0-921 на стеклотка­ ни. Даже после нормализации электрическая прочность этих материалов находится на низком уровне.

Результаты испытаний образцов во влажном субтро­ пическом климате показали также, что все кремнийорганические материалы (лаки, эмали, компаунды), а также компаунды: полиуретановый, бутилметакрилатные, эпо­ ксидные, эпоксиполиэфирные и полиамидная смола — оказались стойкими к действию плесени.

Образцы лаков и эмалей ГФ-92ГС (СПД), по ГОСТ 9151-59, МЛ-92 (МГМ-16), по ГОСТ 15865-70, ГФ-95 (№ 1154), по ГОСТ 8018-70 и другие в большей или мень­ шей степени подвергаются действию плесени. Поражают­ ся плесенью все масляно-смоляные и масляно-битумные лаки.

Однако одновременно замечено, что имеющаяся на об­ разцах плесень при стирании часто удаляется, и образцы приобретают свой исходный внешний вид. Это свидетель­ ствует о загрязнении поверхности образцов органической пылью в процессе длительной выдержки в естественном климате.

Наряду с этим на некоторых образцах: лакошелк, компаунды КГМС-1,2 без фунгицида, лаки КФ-95 и 438, стеклолакоткань СЛТ-3, эмаль ГФ-92ХС (ОВД) — после очистки на поверхности оставались хорошо замет­ ные следы плесени.

Влияние плесени на электрические свойства материа­ лов может выразиться посредством уменьшения эффек­ тивной толщины пораженного плесенью материала, уве­ личения его влагопоглощения в результате впитывания и связывания влаги веществами грибковой плесени, хи­ мического воздействия плесени на материалы продуктов жизнедеятельности грибковой плесени с образованием

и следует объяснить низкие значения электроизоляцион­ ных параметров до нормализации, например, для лака 321Т на стеклоткани, эмали ГФ-92ХС без фунгицида на ртекдрткани, стекдолакоткани СДТ-3, лакоткани на осно-

31

ского исполнения не допускается применение целлюлоз­ ных материалов. В этом случае в качестве наполнителей используются материалы на основе слюды, стекловолок­ на и других неорганических веществ и кремнийорганические и органические нагревостойкие связующие соста­ вы. Применение органических материалов допускается лишь в отдельных случаях при условии их обработки специальными составами и эксплуатации в герметичных вакуум-плотных конструкциях.

Воздействие влаги на металлические части аппарату­ ры может приводить к коррозии, нарушениям контактов, обрывам и т. д. Вследствие малой толщины адсорбиро­ ванной пленки влаги концентрация в пленке ионов, по-

Рис. ЫО. Интенсивность химической кор.розии металлов в полевых условиях

металла, разрушенного коррозией.

34

поглощения водяным паром, составными частями возду­ ха и твердыми и жидкими частицами, взвешенными в воздухе.

Поток солнечной энергии, попадающий на земную поверхность, зависит от толщины слоя атмосферы, через который проникают солнечные лучи. Поэтому, посколь­ ку в экваториальных областях значительную часть днев­ ного времени солнце находится высоко над горизонтом, суммарное количество энергии, приносимое прямой сол­ нечной радиацией даже во влажных тропиках, значи­ тельно больше, чем в области умеренной зоны, хотя в областях с влажным тропическим климатом имеются более высокая абсолютная влажность воздуха и, следо­ вательно, большее поглощение энергии в атмосфере. Среднегодовое количество тепла для географических ши­ рот от 40 до 60° равно 2,25 ТДж на 1 м2 горизонтальной поверхности, а для широт от 0 до 30° оно на 64% боль­ ше и составляет 3,7 ТДж/м2.

Под действием инфракрасной части спектра темпера­ тура поверхности различной аппаратуры в сухих тропи­ ческих областях может значительно превышать темпера­ туру воздуха в тени и, как уже отмечалось, может ока­ заться около 100°С.

Температура поверхности предметов, подвергающих­ ся действию прямой солнечной радиации, зависит отряда условий, а именно от цвета, степени шероховатости, фор­ мы, теплопроводности, условий теплоотвода, угла паде­ ния солнечных лучей на поверхность предметов.

Все эти факторы должны учитываться при конструи­ ровании РЭА, предназначенной для работы в тропиче­ ских условиях.

К ухудшению свойств материалов приводит воздейст­ вие солнечной радиации из-за влияния ультрафиолето­ вых лучен и теплового эффекта, в результате чего воз­ можно химическое разложение полимера или других вхо­ дящих в состав материала компонентов. Поскольку фо­ тохимические реакции под действием солнечных лучей зависят от энергии фотона, а она является обратно про­ порциональной длине световой волны, то с уменьшением длины волны солнечной радиации ее воздействие на материал повышается и становится более активным. По­ этому ультрафиолетовое излучение Солнца определяет в основном качественные изменения в материалах, под­ вергнутых инсоляции.

Подавляющее большинство полимерных материалов под влиянием света, особенно при одновременном воз­ действии дождя и ветра, заметно ухудшает электриче­ ские свойства, причем происходит поверхностное окисле­ ние материалов с образованием полярных групп.

Ультрафиолетовые лучи заметно ускоряют реакции окисления многих материалов (например, полиэтилена, полистирола и т. д.). Под действием солнечных лучей происходит также частичное химическое разложение по-

Таблица 1-8

Стойкость полимерных материалов к воздействию солнечных лучей

36

лимеров, содержащих хлор, например поливинилиденхлорида, поливинилхлорида.

Некоторые виды термореактизных пластических масс подвержены разрушительному действию ультрафиоле­ тового излучения. При эго.м наблюдаются изменения основного органического компонента материала и изме­ нение цвета.

Особенно сильно под действием солнечных лучей раз­ рушаются натуральная резина и нитроцеллюлоза. При действии ультрафиолетовых лучей ухудшаются свойства и других материалов (фенольных пластмасс, глифталевых смол и др.). Синтетические резины, фторопласт-4, кремпийорганические смолы устойчивы к действию сол­ нечной радиации. Стойкость некоторых полимерных ма­ териалов к действию солнечных лучей приведена в табл. 1-8.

Влияние пыли. В окружающую атмосферу непрерыв­ но поступает огромное количество мелких твердых час­ тиц различных веществ. Условно пылыо называют твер­ дые частицы, которые вследствие их малого размера в неподвижном воздухе разномерно и медленно оседают.

Твердые частицы, находящиеся в воздухе во взвешен­ ном состоянии, образуют в этой среде сложную дисперс­ ную систему — аэрозоль, где частицы составляют дис­ персную фазу, а воздух — дисперсионную среду. Наибо­ лее существенной характеристикой, определяющей физико-химическую активность пыли, является ее дис­ персность.

Сведения по содержанию пыли в атмосфере приведе­ ны ниже.

Находящаяся в воздухе пыль способна легко распро­ страняться в пространстве, оседать и проникать через неплотные соединения, приводя к ухудшению качества изделий и снижению их надежности.

Сложность решения проблемы воздействия пыли на аппаратуру и материалы заключается в том, что разме­ ры, химический состав и физические свойства пыли весь-

37

мй разнообразны. Наименьшие частицы пыли по своим размерам приближаются к макромолекулам (до 1(И6см), а крупные частицы по существу уже не находятся в воз­ духе, а перемещаются по земле (песок). Песок в основ­ ной своей части состоит из зерен кварца размером от

0,06 до 0,8 мм.

От 65 до 75% всего количества пыли в свободной атмосфере состоит из неорганических веществ, в основ­ ном из кварца и полевого шпата. Органические состав­ ные части пыли представляют собой, как уже указыва­ лось выше, споры, плесневые грибки, частицы различных растений, волокон и т. п. В городах пыль содержит око­ ло 37% органических веществ, состоящих из сажи и смол.

Пылевые и песчаные бури возникают в засушливых областях с легкоподвижным сухим поверхностным слоем почвы или песка. Иногда песок содержит примеси водо­ растворимых солей, которые, оседая на поверхности из­ делий, могут создавать высокую электрическую прово­ димость, особенно в условиях повышенной влажности.

Значительное количество активных с точки зрения коррозии и химического воздействия на органические ма­ териалы газов и пыли содержит атмосфера промышлен­ ных центров. Пыль адсорбирует также большое количе­ ство влаги, которая вызывает протекание различных хи­ мических реакций, приводящих к разрушению полимер­ ных материалов.

Пыль с органическими частицами, как правило, име­ ет кислую реакцию. При высокой влажности воздуха такая пыль создает электролиты с кислой (или основ­ ной) реакцией и усиливает поверхностную электропро­ водность материала и конструкций, ускоряет коррозию металлов и лакокрасочных покрытий, а также содейству­ ет появлению на поверхностях изделий плесени.

Атмосфера может оказаться загрязненной морской солью. В этом случае она представляет собой аэрозоль, в состав дисперсной фазы которой входят частицы соли или капли соляного раствора. Соль, содержащаяся ввоздухе, оседает на поверхности электроизоляционных ма­ териалов, резко уменьшая их удельное поверхностное сопротивление. Растворы соли химически взаимодейст­ вуют с электроизоляционными материалом, в результа­ те чего его поверхность становится шероховатой, ухуд­ шаются основные электрические свойства.

38

Количество пыли и песка в атмосфере зависит от силы ветра, формы и массы частиц. Многие частицы пыли обладают абразивными свойствами. Проникая в аппа­ ратуру, пыль и песок повреждают защитные покрытия, происходит быстрый износ трущихся частей и повреж­ дение самой аппаратуры. Наиболее неблагоприятное дей­ ствие на механизмы оказывают частицы песка размером примерно 15 мкм.

Для предотвращения вредного воздействия пыли на аппаратуру используются следующие способы защиты: кондиционирование воздуха в помещениях, где установ­ лено оборудование; герметизация аппаратуры; поддер­ жание внутреннего избыточного давления воздуха в аппаратуре; заполнение аппаратуры инертным газом с небольшим избыточным давлением.

Влияние пыли, попадающей на поверхность аппара­ туры или материалов, проявляется прежде всего в уско­ рении коррозионных процессов. Частицы неорганической пыли образуют зазоры между пылинками и поверхно­ стью, которые заполняются водой и также являются при­ чиной повышенной сорбции или коррозии поверхности.

Осевшая на элементах пыль может-быть причиной разнообразных нарушений работы аппаратуры. Содер­ жащиеся в пыли углекислые, сернокислые, хлористые и другие легкорастворимые соли поглощают влагу из окру­ жающего воздуха. Пыль, образовавшаяся из органиче­ ских частиц, также легко поглощает влагу. Увлажнен­ ные пылинки адсорбируются поверхностью материала и прилипают к ней, образуя слой повышенной электропро­ водности н нарушая работу радиоаппаратуры из-за по­ вышенных угечек по поверхности или пробоя по ней.

Вместе с пылью на поверхность полимерных мате­ риалов переносятся грибковые споры, которые находят в пыли питательные вещества для своего развития. При благоприятных условиях наличке пыли в окружающей среде является вполне достаточным для интенсивного поражения изделий плесенью.

Па лакокрасочных покрытиях увлажненная пыль вы­ зывает медленные химические реакции, в результате чего лаковая пленка тускнеет. Попадая в жидкие про­ питочные диэлектрики, например, в трансформаторное или конденсаторное нефтяное масло, пыль из-за своей большой активной поверхности захватывает молекулы кислорода и тем самым содействует окислению мате-

39