Компаунд холодного отверждения

Изобретение относится к области эластичных ремонтнопригодных тиксотропных компаундов холодного отверждения с повышенной адгезионной прочностью, сохраняющих высокие электроизоляционные характеристики при воздействии высокой влажности, предназначенных для герметизации элементов электрорадиоизделий (ЭРИ). Компаунд содержит, мас.ч.: олигодиенуретанэпоксид ПДИ-ЗАК 40-45, трифункциональный олигоэфирэпоксид 8-12, моноглицидиловый эфир алкилфенола 8-12, низкомолекулярная полиамидная смола 7-22, амин 2-5. Технический результат - получение компаунда холодного отверждения для влагозащиты, элементов ЭРИ с достаточной жизнеспособностью - не менее 2 ч, эластичного, тиксотропного и ремонтнопригодного. Компаунд может успешно применяться для влагозащиты элементов, так после воздействия влажности 98% в течение 30 суток его удельное объемное сопротивление снижается от 1,5·10¹²÷9,1·10¹³ Ом·см до 6,0·10⁸ Ом·см, но остается достаточным для обеспечения электроизоляции элементов ЭРИ. 1 табл.

 

Изобретение относится к области эластичных ремонтнопригодных тиксотропных компаундов холодного отверждения с повышенной адгезионной прочностью, сохраняющих высокие электроизоляционные характеристики при воздействии высокой влажности, предназначенных для герметизации элементов электрорадиоизделий.

Для обеспечения климатической стойкости электрорадиоизделий (ЭРИ) и отдельных элементов аппаратуры требуются влагозащитные эластичные (с относительным удлинением при растяжении более 80%), тиксотропные (желательно прозрачные) материалы с удельным объемным электрическим сопротивлением (ρ_v) не менее 5·10¹² Ом·см, сохраняющие высокие электроизоляционные свойства после воздействии влажности 98% в течение не менее 30 суток.

Для герметизации бескорпусных элементов ЭРИ, в частности конденсаторов, широко используется кремнийорганический герметик ВГО-1, к которому эпоксидные лаки ЭП-730 и УР-231, применяемые в дальнейшем для покрытия всего ЭРИ, не имеют адгезии. Тогда как имеющиеся герметизирующие электроизоляционные материалы с хорошей адгезией к элементам ЭРИ и эпоксидным лакам практически не являются прозрачными, эластичными и ремонтопригодными, а после воздействия влажности 98% в течение 30 суток значительно снижают удельное объемное сопротивление до 10⁵-10⁶ Ом·см.

Поэтому для создания высокопроизводительной технологии влагозащиты радиоэлектронной аппаратуры требуется эластичный компаунд с хорошей адгезией (характеризуется прочностью при сдвиге клеевых соединений из алюминиевого сплава не менее 2,0 МПа), тиксотропный - не стекающий с элементов ЭРИ высотой до 4 мм, создающий на их поверхности защитный слой толщиной не менее 1 мм.

Компаунд должен полимеризоваться при нормальных условиях за 24 ч или не более чем за 6 ч при температуре (60±5)°С, иметь характеристики:

- плотность не более 1,0 г/см³;

- эластичность - относительное удлинение при растяжении не менее 100%;

- хорошую адгезию к керамике, стеклотестолитам, алюминиевым сплавам и другим цветным металлам;

- быть ремонтопригодным - способным подрезаться ножом;

- удельное объемное электрическое сопротивление (ρ_v) при температуре (20±5)°С не менее 5·10¹² Ом·см и не менее 1·10⁸ Ом·см после выдержки при относительной влажности 98%, температуре (20±5)°С в течение 30 суток;

- электрическую прочность (Е _пр.) при частоте 50 Гц и температуре (20±5)°С не менее 30 кВ/мм.

Известен компаунд ПДИ-ЗАК-3 (ОСТ 92-1006-77), состоящий из ПДИ-3АК-100 мас.ч., диглицидил анилина - смолы ЭА - 20 мас.ч. и ПЭПА (в стехиометрическом соотношении) с жизнеспособностью 30 минут, который отверждается при 15÷35°С в течение 24 ч, имеет относительное удлинение при растяжении 40%, удельное объемное электрическое сопротивление (ρ_v) при температуре (20±5)°С не менее 7·10¹⁴ Ом·см и 3·10¹⁴ Ом·см после выдержки при относительной влажности (98±3)%, температуре (20±5)°С в течение 30 суток.

Известна композиция холодного отверждения с полиэтиленполиамином (ПЭПА) на основе олигодиенуретанэпоксида и смолы ЭА (в соотношении 1:0,5÷1,5), отверждающаяся при комнатной температуре (а.с. СССР 341820), предназначенная для изготовления моделей строительных сооружений. Композиция (по а.с. СССР 559938) с аминным отвердителем - ПЭПА, содержащая олигодиенуретанэпоксид, эпоксидную диановую смолу, модифицированную полиоксипропиленэпоксидом марки ТЭ-1500, отверждается при комнатной температуре в течение очень длительного времени - 14 суток.

В большинстве технических решений по получению электроизоляционных ремонтопригодных, эластичных материалов, устойчивых к механическим воздействиям, используются отвердители ангидридного типа, чаще всего изо-МТГФА, для горячего отверждения олигодиенуретанэпоксида ПДИ-ЗАК, модифицированного:

- эпоксидной диановой смолой ЭД-20 и титанкремнийорганическим олигомером - продуктом ТМФТ (а.с. СССР 547463);

- олигомером ТМФТ и олигоэфирэпоксидом - смолой марки Э-181 (Патент РФ 2291176).

В качестве прототипа предлагаемой эластичной влагозащитной композиции по составу, свойствам и назначению выбран компаунд (патент РФ 2439117), состоящий из олигодиенуретанэпоксида ПДИ-ЗАК, олигоэфирэпоксида и отвердителя (изометилтетрагидрофталевого ангидрида) при следующем соотношении компонентов:

Олигодиенуретанэпоксид ПДИ-ЗАК	90-110
Олигоэфирэпоксид (моноглицидиловый эфир
бутилцеллозольва Лапроксид 301Б)	135-165
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид	20,7-25,3

Основной недостаток этого компаунда - отверждение только при повышенной температуре - (70÷75)°С в течение 18 ч и недостаточная адгезионная прочность (до 1,5 МПа) на сдвиг соединений с алюминиевыми сплавами.

Задача данного изобретения создание компаунда холодного отверждения - отверждающегося при температуре 15÷35°С в течение 24 ч, с относительным удлинением при растяжении не менее 150% в сочетании с адгезионной прочностью при сдвиге клеевых соединений из алюминиевого сплава при 20°С не менее 2,5 МПа.

Технический результат - получение компаунда холодного отверждения для влагозащиты, элементов ЭРИ с достаточной жизнеспособностью - не менее 2 ч, эластичного, тиксотропного и ремонтнопригодного.

Задача решается тем, что компаунд холодного отверждения, содержащий олигодиенуретанэпоксид ПДИ-ЗАК, монофункциональный олигоэфирэпоксид и отвердитель, при этом содержит в качестве монофункционального олигоэфирэпоксида моноглицидиловый эфир алкилфенола, в качестве отвердителя - амин и низкомолекулярную полиамидную смолу, и дополнительно содержит трифункциональный олигоэфирэпоксид при следующем соотношении компонентов:

Олигодиенуретанэпоксид ПДИ-3АК	40-45
Трифункциональный олигоэфирэпоксид	8-12
Моноглицидиловый эфир алкилфенола	8-12
Низкомолекулярная полиамидная смола	7-22
Амин	2-5

Для приготовления компаунда использовали следующие компоненты:

- олигодиенуретанэпоксид ПДИ-ЗАК (ТУ 38.103410-85);

- в качестве моноглицидилового эфира алкилфенола использовали Лапроксид АФ (ТУ 2226-029-10488057-98);

- в качестве трифункционального олигоэфирэпоксида - Лапроксид ТМП или Лапроксид 603 (ТУ 2226-322-10488057-94) или смолу ЭА (ТУ 6-05-1190-76);

- в качестве низкомолекулярной полиамидной смолы с аминным числом 300 использовали продукт поликонденсации полиэтиленполиамина с метиловыми эфирами соевого масла - ПО-300 (ТУ 2224-092-05034239-96) или льняного масла - Л-20 (ТУ 6-05-1123-85 или ТУ 2224-485-56897835-2010);

- в качестве амина - один из отвердителей аминного типа: М-4 (ТУ 2494-342-10488057-98) или АФ-2 (ТУ 2494-052-00205423-2004).

Для приготовления рецептур компаунда в фарфоровой чашке смешивали навески компонентов в течение ~5 минут, затем вакуумировали и заливали диски диаметром 50 мм, высотой 1 мм для измерения электрических характеристик. С приготовленными рецептурами изготавливали образцы клеевых соединений для испытаний на сдвиг и образцы-лопатки для испытаний на растяжение. Установлено, что все приготовленные рецептуры компаунда имеют жизнеспособность 2-3 ч, отверждаются при температуре (15÷35)°С в течение 24 ч или по ускоренному режиму: при температуре (15÷35)°С в течение 1,5 ч, затем при температуре (60±5)°С - 4,5 ч.

Составы и результаты экспериментальных исследований рецептур компаунда холодного отверждения на основе олигодиенуретанэпоксида ПДИ-ЗАК представлены в таблице 1. Для испытаний готовили 5 составов, а также известную композицию - прототип. Определение прочности клеевых соединений при сдвиге (τ _сдв) проводили на образцах из алюминиевого сплава АМг6, для изготовления которых пластинки из сплава обрабатывали шлифовальной шкуркой, дважды обезжиривали ацетоном ГОСТ 2768, просушивали. Приготовленный компаунд наносили на обе склеиваемые поверхности, поверхности соединяли. Образцы клеевых соединений отверждали при температуре (15÷35)°С в течение 2 ч, затем при температуре (60±5)°С - 4 ч, удельном давлении 0,02-0,05 МПа, затем испытывали при температуре 15÷35°С по ГОСТ 14759-69.

Для оценки эластичности из композиций были приготовлены образцы-лопатки тип 1 или тип 2 толщиной 2,0±0,2 мм, испытаны на растяжение по ГОСТ 21751-76.

На образцах-дисках из отвержденного компаунда определяли удельное объемное электрическое сопротивление (ρ_v) по ГОСТ 6433.2, электрическую прочность (Е _пр.) измеряли с помощью аппарата АИМ-80 при частоте 50 Гц.

Основным результатам проведенных исследований является получение компаунда холодного отверждения с относительным удлинением при растяжении не менее 150%, адгезионной прочностью клеевых соединений из сплава АМг6 на сдвиг не менее 2,5 МПа и прочностью при растяжении 2,0-3,5 МПа.

Из результатов механических и электрических испытаний видно достижение положительного технического результата по сравнению с прототипом в части обеспечения жизнеспособности 2-3 ч.

В то же время предлагаемые рецептуры компаунда имеют все положительные характеристики прототипа:

- высокую эластичность - относительное удлинение при растяжении - 151-205% по сравнению с прототипом - 200%;

- высокие удельное объемное электрическое сопротивление (ρ_v=1,5·10¹²÷4,0·10¹⁴ Ом·см), электрическую прочность 33,0-37% (у прототипа - 35-37 кВ/мм).

Разработанный эластичный ремонтнопригодный компаунд может успешно применяться для влагозащиты элементов, так после воздействия влажности 98% в течение 30 суток его удельное объемное сопротивление снижается от 1,5·10¹²÷9,1·10¹³ Ом·см до 6,0·10⁸ Ом·см, но остается достаточным для обеспечения электроизоляции элементов ЭРИ.

Компаунд, содержащий олигодиенуретанэпоксид ПДИ-ЗАК, монофункциональный олигоэфирэпоксид и отвердитель, отличающийся тем, что он содержит в качестве монофункционального олигоэфирэпоксида моноглицидиловый эфир алкилфенола, в качестве отвердителя - амин и низкомолекулярную полиамидную смолу и дополнительно содержит трифункциональный олигоэфирэпоксид при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

олигодиенуретанэпоксид ПДИ-ЗАК	40-45
трифункциональный олигоэфирэпоксид	8-12
моноглицидиловый эфир алкилфенола	8-12
низкомолекулярная полиамидная смола	7-22
амин	2-5