Состав для получения теплопроводного и влагостойкого теплоаккумулирующего материала

 

Изобретение относится к составам для получения полимерных композитов с фазопереходными наполнителями, обладающим самонесущими свойствами и используемым для обеспечения теплового режима тепловыделяющих элементов радиоэлектронной аппаратуры. Состав отличается от известных высокой энергоемкостью, малыми потерями наполнителя и повышенной механической прочностью и содержит, мас.%: торфяной воск 42 - 55, алюминиевая пудра 29 - 35 и эпоксидная смола с отвердителем 10 - 29. 1 табл.

Изобретение относится к составам для получения полимерных композитов с фазопереходными наполнителями (ФПН), предназначенным для обеспечения теплового режима тепловыделяющих элементов (ТВЭ) радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в частности охлаждения ТВЭ, работающих в условиях действия механических нагрузок в атмосфере повышенной влажности. Известен состав, содержащий в качестве влагостойкого ФПН парафин, в качестве структурирующей и теплопроводной добавок бентонит и алюминиевую пудру, в качестве связующего силиконовый каучук с отвердителем. Состав имеет значительную тепловую емкость, но заметные потери массы при повышенных температурах снижают ее с каждым циклом нагрев охлаждение. Недостаточная теплопроводность ограничивает использование теплоаккумулирующего материала (ТАМ) при высоких тепловыделениях, а малая прочность (не более 1 МПа) не позволяет использовать материал в условиях действия механических нагрузок. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому и принятым за прототип является состав, содержащий в качестве влагостойкого ФПН горный воск, в качестве структурирующей и теплопроводной добавки алюминиевую пудру, в качестве связующего эпоксидную смолу с отвердителем, при следующем соотношении компонентов, мас. Горный воск 44-56 Алюминиевая пудра 25-36 Эпоксидная смола с отвердителем 13-31 Данный состав для получения ТАМ, не уступая аналогу по тепловой емкости, превосходит его по теплопроводности, имеет значительно меньшие потери массы при повышенных температурах, большую механическую прочность. Однако в условиях действия механических нагрузок прочность материала недостаточна, что сказывается на надежности функционирования системы охлаждения РЭА. Целью изобретения является повышение механической прочности при сохранении тепловой емкости и теплопроводности. Поставленная цель достигается тем, что состав для получения теплопроводного и влагостойкого ТАМ, состоящий из влагостойкого ФПН, алюминиевой пудры и эпоксидного связующего с отвердителем, содержит в качестве влагостойкого ФПН торфяной воск при следующем соотношении компонентов, мас. Торфяной воск 42-55 Алюминиевая пудра 29-35 Эпоксидная смола с отвердителем 10-29 Торфяной воск (88 ТУ БССР 88-85) представляет собой сложную смесь углеводородов и их производных, ароматических соединений и торфяных смол (до 10 мас.). Его использование позволяет сохранить тепловую емкость материала на том же уровне, что и в прототипе, а также обеспечить необходимый комплекс технологических и эксплуатационных свойств. Использование эпоксидных смол в качестве матричного компонента при отверждении исходных эмульсий ТАМ известно. Однако в известных системах содержание связующего для получения качественного ТАМ должно быть не менее 13 мас. Сочетание торфяного воска с эпоксидной смолой и отвердителем в присутствии алюминиевой пудры дает возможность получить стабильную эмульсию ФПН в связующем при содержании последнего до 10 мас. которая в результате отверждения превышается в ТАМ, практически не выделяющий ФПН в ходе эксплуатации. Несмотря на меньшее содержание связующего компонента, отвержденный ТАМ значительно превосходит по прочности известный ТАМ. Видимо, компоненты торфяного воска способствуют более эффективному и полному обращению связующего во внешнюю фазу материала. Для экспериментальной проверки заявляемых составов были приготовлены семь смесей компонентов, три из которых показали оптимальные результаты (см. таблицу, составы N 3-9). Температура плавления состава-прототипа (N 1 и 2) 75± 5^оС, предлагаемого состава (N 3-6) 70±5^оС. Составы N 1-7 стабильны при смешивании, в составе N 8 наблюдается отделение части воска, состав N 9 представляет собой "сухую" малопластичную массу. В качестве связующего использовали эпоксидную смолу ЭД-20, ЭД-16 (ГОСТ 10597-76) с аминным отвердителем УП-583, ТУ 6-09-4227-76, Л-20 (ТУ 6-05-1123-68), ПО-300 (ТУ 6-10-1108-76) в количестве 40-50 мас. от массы смолы. Количество отвердителя не влияет на качество материала, оно определяет лишь скорость "схватывания" композиции. В принципе могут быть использованы и другие марки смол и отвердителей. Эпоксидное связующее обеспечивает требуемую прочность и стойкость к механическим воздействиям в ходе эксплуатации ТАМ. Содержание связующего должно быть в пределах 10-20 мас. При меньшем содержании не образуется сплошной матрицы, а при большем тепловая емкость меньше, чем у состава-прототипа. Содержание алюминиевой пудры в составе должно быть в пределах 29-35 мас. при меньшем содержании структурирование торфяного воска недостаточно (его частичное отделение при приготовлении ТАМ), а при большем композиция становится слишком густой и не может быть нанесена на ТВЭ РЭА. Содержание торфяного воска в составе должно быть в пределах 42-55 мас. при меньшем содержании тепловая емкость ТАМ уступает тепловой емкости ТАМ прототипа, а при большем содержании матрица теряет способность эффективно удерживать ФПН. Технология приготовления ТАМ в широких пределах не сказывается на его свойствах. Температура приготовления должна быть не более 90^оС, время гомогенизации не более 1 мин. Свойства известных и заявляемых составов для получения ТАМ приведены в таблице. Использование изобретения позволит повысить надежность системы охлаждения ТВЭ РЭА, особенно в условиях действия значительных механических нагрузок и высоких тепловыделений в атмосфере любой влажности. П р и м е р. Фарфоровую ступку с навеской торфяного воска (88 ТУ БССР 88-85) 48 г (48 мас.) помещают в термошкаф с температурой 90 ± 5^оС и после полного разогрева при перемешивании добавляют 32 г (32 мас.) алюминиевой пудры (ГОСТ 5444-71). Затем, перемешивая массу, добавляют эпоксидную смолу ЭД-20 (ГОСТ 10597-76) в количестве 20 г (20 мас.), предварительно совмещенную при комнатной температуре с отвердителем Л-20 (ТУ 6-05-1123-68) (содержание 50 мас. от смолы, т.е. 10 г). Композицию тщательно гомогенизируют в течение 1 мин и наносят на ТВЭ или заливают в форму. После отверждения в течение 1 сут при комнатной температуре ТАМ готов к эксплуатации.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОГО И ВЛАГОСТОЙКОГО ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА, включающий влагостойкий фазопереходный наполнитель на основе воска, эпоксидную смолу с отвердителем и алюминиевую пудру, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности при сохранении тепловой емкости и теплопроводности, состав содержит в качестве влагостойкого фазопереходного наполнителя торфяной воск при следующем соотношении компонентов, мас.%: Торфяной воск - 42 - 55 Алюминиевая пудра - 29 - 35 Эпоксидная смола с отвердителем - 10 - 29

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---