Состав для получения влагостойкого и высокотеплоемкого теплоаккумулирующего материала

 

Изобретение относится к составам для получения теплоаккумулирующих композитов с фазопереходными наполнителями, предназначенными для тепловой защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающей в условиях высоких тепловых потоков в атмосфере повышенной влажности. Состав отличается от известных повышенной тепловой емкостью, влагостойкостью, незначительными потерями фазопереходного наполнителя при повышенных температурах. Состав содержит, мас.%: торфяной воск 68 - 77; органофильный аэросил 7 - 11 и эпоксидная смола с отвердителем 12 - 25. 1 табл.

Изобретение относится к составам для получения полимерных композитов с фазопереходными наполнителями (ФПН), используемым для обеспечения тепловых режимов тепловыделяющих элементов (ТВЭ) радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), в частности для термозащиты элементов от тепловых ударов в условиях повышенной влажности. Известен состав для получения теплоаккумулирующего материала (ТАМ), содержащий в качестве ФПН полиэтиленгликоль, в качестве фазопереходного структурообразователя горный воск и в качестве связующего эпоксидную смолу с отвердителем при следующем соотношении компонентов, мас. Полиэтиленгликоль 22-40 Горный воск 33-62 Эпоксидная смола с отвер- дителем 16-27 Тепловая емкость ТАМ на основе такого состава до 174 Дж/г при низких потерях ФПН при 120^оС (не более 0,5 мас.). Однако из-за присутствия полиэтиленгликоля состав недостаточно влагоустойчив равновесное влагосодержание около 16 мас, что неприемлемо из-за резкого ухудшения диэлектрических свойств. Известен также состав для получения ТАМ, содержащий горный воск в качестве ФПН, эпоксидную смолу с отвердителем и органофильный аэросил при следующем соотношении компонентов, мас. Горный воск 60-70 Органофильный аэросил 6-10 Эпоксидная смола с отвер- дителем 20-34 Состав практически не сорбирует влагу в атмосфере любой влажности. Недостатком состава является его сравнительно невысокая тепловая емкость (не более 148 Дж/г), что снижает эффективность термозащиты и уменьшает время безотказного функционирования элементов, покрытых ТАМ. Целью изобретения является повышение тепловой емкости при сохранении удерживающих свойств полимерной матрицы при повышенных температурах. Поставленная цель достигается тем, что состав для получения ТАМ, состоящий из влагостойкого ФПН, органофильного аэросила и эпоксидной смолы с отвердителем, содержит в качестве ФПН торфяной воск при следующем соотношении компонентов, мас. Торфяной воск 68-77 Органофильный аэросил 7-11 Эпоксидная смола с отвер- дителем 12-25 Получение ТАМ путем отверждения эмульсий, включающих эпоксидное связующее и структурообразователь (аэросил), известно. В качестве ФПН в таких составах используют горный воск, компоненты которого выполняют стабилизирующую функцию. Однако высокое содержание примесей снижает тепловую емкость ФПН. Кроме того, стабильность эмульсии, при отверждении которой образуется качественный ТАМ, сохраняется только при содержании связующего в составе до 20 мас. При попытке повысить степень наполнения качество ТАМ существенно снижается (см. таблицу, состав 3). Использование в качестве ФПН торфяного воска в сочетании с эпоксидным связующим и структурообразователем органофильным аэросилом позволяет получить при температурах, превышающих температуру плавления ФПН, стабильную эмульсию, которая при отверждении связующего превращается в качественный ТАМ, при содержании связующего в составе до 12 мас. Это явление связано, видно, с лучшими поверхностно-активными свойствами компонентов торфяного воска. Благодаря этому при отверждении, когда меняются свойства внешней фазы (эпоксидной смолы), разные компоненты торфяного воска обеспечивает стабильность однородной эмульсии, в результате чего в готовом материале практически отсутствует "выпотевание" ФПН. Торфяной воск (88 ТУ БССР 88-85) представляет собой смесь предельных углеводородов и их производных, ароматических соединений и смол, полученных экстракцией углеводородным растворителем битуминозного торфа. Такой набор компонентов обеспечивает материалу не только повышенную тепловую емкость, но и указанные выше технологические преимущества. Индивидуальные вещества, способные выполнить в системе влагостойкого ФПН и эпоксидного связующего стабилизирующую функцию, до сих пор не известны. Применение известных синтетических поверхностно-активных веществ (например, ОС-20) не позволяет получить качественный ТАМ (см. таблицу, состав N 12), где количество ОС-20 2 мас. ФПН парафин, структурирующая добавка парафин, т.пл. 56 ±2^оС). Для экспериментальной проверки заявляемых составов были приготовлены восемь смесей компонентов (составы 4-11), четыре из которых оказались оптимальными. В качестве связующего использовали эпоксидные смолы ЭД-16, ЭД-20 (ГОСТ 10597-76) с аминными отвердителями Л-20 (ТУ 6-05-1123-68), ПО-300 (ТУ 6-10-1108-76), УП-583 (ТУ 6-09-4227-76), содержание отвердителя 40-50 мас. от массы смолы. Количество и тип отвердителя не влияют на качество ТАМ, они определяют лишь скорость "схватывания" композиции. Содержание связующего должно быть в пределах 12-25 мас. при меньшем содержании не образуется сплошной матрицы, а при большом тепловая емкость ТАМ становится равной емкость ТАМ становится равной тепловой емкости состава прототипа (см. таблицу, составы 1-3). Содержание аэросила в составе должно быть 7-11 мас. при меньшем содержании структурирование композиции недостаточно наблюдается отделение части торфяного воска при смешении компонентов и повышенное "выпотевание" ФПН, при большем содержании композиция представляет собой трудногомогенизируемую, густую массу, непригодную для нанесения на ТВЭ РЭА. Содержание торфяного воска в составе должно быть в пределах 68-77 мас. при меньшем содержании тепловая емкость ТАМ, как у состава прототипа, а при большем содержании матрица не способна удерживать наполнитель, что проявляется в виде деформации образцов при повышенных температурах. Свойства материалов, полученных из заявляемых составов, приведены в таблице. Технология приготовления ТАМ в широких пределах не сказывается на его свойствах: температура гомогенизации не должна превышать 90^оС, длительность 1 мин. П р и м е р. Фарфоровую ступку с навеской торфяного воска (88 ТУ БССР 88-85) 74 г (74 мас.) помещают в термошкаф с температурой 90 ± 5^оС и после полного расплавления и разогрева при перемешивании добавляют 9 г (9 мас.) органофильного аэросила АМ-1-300 (ТУ 6-18-185-79), затем, непрерывно перемешивая массу, добавляют 17 г (17 мас. ) эпоксидной смолы ЭД-20 (ГОСТ 10597-76), предварительно совмещенной при комнатной температуре с отвердителем Л-20 (ТУ 6-05-1123-68), (содержание отвердителя 50 мас. в данном случае 13,5 г). Композицию тщательно гомогенизируют при 90 ± 5^оС в течение 1 мин, после чего наносят на ТВЭ РЭА или заливают в формы. После отверждения в течение 1 сут при комнатной температуре ТАМ готов к эксплуатации. Температура плавления составов 4-7, 8 и 11 составляет 70 ± 5^оС, а для составов 1-3 (прототип) 75± 5^оС. Использование изобретения позволит повысить эффективность тепловой защиты РЭА, работающей в условиях тепловых ударов в атмосфере повышенной влажности.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЛАГОСТОЙКОГО И ВЫСОКОТЕПЛОЕМКОГО ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА, включающий влагостойкий фазопереходный наполнитель на основе воска, эпоксидную смолу с отвердителем и органофильный аэросил, отличающийся тем, что, с целью повышения тепловой емкости при сохранении удерживающих свойств полимерной матрицы при повышенных температурах, состав содержит в качестве фазопереходного наполнителя торфяной воск при следующем соотношении компонентов, мас.%: Торфяной воск - 68 - 77
Органофильный аэросил - 7 - 11
Эпоксидная смола с отвердителем - 12 - 25

РИСУНКИ

Рисунок 1