9. Органические связующие в диэлектрических и защитных пастах.

Органические связующие предназначены для обеспечения необходимых реологических, печатающих свойств толстопленочных паст и является их важнейшим компонентом. На фоне работ, посвященных разработке составов паст, исследованию составов и свойств органических связующих уделено мало внимания.

Из имеющихся данных выделяются два основных направления разработки органических связующих : масляно-жировые и полимерные. Эти два направления нашли наиболее широкое применение в толстопленочной технологии. Из изучения свойств связующих различной природы можно сделать следующие выводы : из масляно-жировых связующих наибольшее распространение получили ланолиновые, изготавливаемые на основе ланолина, вазелинового масла, циклогексанола. Иногда в состав связующего вводят связку ЦИАТИМ, вакуумное масло, канифоль, стеарин. Ланолин – природный воск, свободные и связанные стеарины и кислоты ланоряда, которые характеризуются разветвленностью высокомолекулярных цепочек. Плавление ланолина происходит в интервале температур 36–49С. Ланолин склонен к поглощению воды в значительных количествах, что не способствует стабильности его состава и свойств.

Стабильность состава вазелинового масла определяется природой нефтяного сырья, глубиной и способом ее очистки. Вакуумное масло также является продуктом переработки нефти. Основу смазки ЦИАТИМ составляет минеральное масло. Не могут характеризоваться постоянством состава и такие компоненты как канифоль (природный продукт) и стеарин (смесь стеариновой и пальмитиновой кислот). Из всех компонентов рассматриваемых ланолиновых связующих только циклогексанол является индивидуальным соединением и обладает постоянством состава от партии к партии.

Ярко выраженная зависимость вязкости компонентов ланолиновых связующих от температуры свидетельствует о сильном увеличении их текучести с ростом температуры. Особенно ярко это выражено у ланолина и вазелинового масла. Поэтому применение органических связующих с большим содержанием ланолина или вазелинового масла может привести к большой растекаемости отпечатка на начальной стадии их термообработки.

Исследование поведения масляно-жировых связующих при термообработке показали, что интенсивное окисление ланолиновых связующих происходит в интервале температур 280–340С, однако массовая доля неокисленного остатка даже при 400С весьма высока и составляет от 13 до 57% в зависимости от состава связующего. Дальнейшее окисление остатка органических связующих происходит при температурах выше 500С, то есть при температурах размягчения или плавления большинства стекол, используемых в защитных пастах.

К недостаткам ланолиновых связующих следует отнести также и то, что их природные компоненты содержат в своем составе крупные молекулы органических соединений, процесс диффузии которых в поры и трещины частиц неорганической фазы довольно длителен и не успевает пройти до конца за время приготовления пасты. При хранении таких паст наблюдается изменение их вязкости и печатающих свойств.

Из достоинств паст на основе масляно-жировых связующих можно отметить: хорошо смываются с трафарета бензином, благодаря пластичности и сильной зависимости вязкости от температуры легко заполняют участки покрытий и устраняют отпечаток сетки трафарета на покрытии.

Полимерные связующие представляют собой, как правило, жестко структурированные системы, каркас которых образуют молекулы полимера. Наибольшее распространение из связующих этого типа получили системы на основе производных целлюлозы : метилцеллюлозы, нитроцеллюлозы, бутилцеллюлозы и особенно этилцеллюлозы. В качестве растворителя чаще всего используют бутилкарбитолцетат, изоамилсалицилат, терпинеол. Иногда в органические связующие вводят различные добавки – пластификаторы, ингибиторы осмоления, антиоксиданты. Исследования поведения полимерных связующих при термообработке на воздухе показали, что с повышением температуры обработки потеря массы этилцеллюлозных связующих выше, чем ланолиновых. На стадии сушки отпечаиков, по мере удаления растворителя, относительная концентрация этилцеллюлозы возрастает и компенсирует влияние температуры на вязкость. Это дает возможность уменьшить растекаемость отпечатков до 10 мкм и менее (до оплавления). В отличии от ланолиновых связующих, при нагревании полимерных связующих на основе , например, этилцеллюлозы процессы окисления их компонентов протекают при температурах 280–430С, массовая доля неокисленного остатка этих связующих уже при температуре 400С составляет не более 2,5%, а при температуре 500С– не более 1,5%. Учитывая, что массовая доля связующего в составе паст не превышает 30%, массовая доля неокисленного остатка этилцеллюлозных связующих после термообработки слоев паст при температуре 500С составит менее 0,5%. Естественно, что такое количество неокисленного остатка не может существенно сказаться на качестве пленок [3, 4].