Наполненный полимерный композиционный материал

Авторы патента:

Мушенко Василий Дмитриевич (RU)

C09K3/10 - для герметизации или уплотнения соединений или крышек (заполняющие пасты C09D 5/34)

C08L83/06 - содержащие кремний, связанный с кислородсодержащими группами (C08L 83/12 имеет преимущество)

C08L83/04 - полисилоксаны

C08L83/00 - Композиции высокомолекулярных соединений, получаемых реакциями образования связи, содержащей кремний в сочетании с серой, азотом, кислородом или углеродом или без них, только в основной цепи; композиции их производных

C08K3/36 - диоксид кремния

Владельцы патента RU 2686910:

Общество с ограниченной ответственностью "ПИГМЕНТ-ФМ" (RU)

Изобретение относится к получению наполненного полимерного композиционного материала и может найти применение при изготовлении электроизоляционных композиционных материалов на силиконовой основе, применяемых для герметизации радио- и электротехнических изделий. Композиционный материал выполнен на основе низкомолекулярного силоксанового каучука, полиметилсилоксана, мелкодисперсного диоксида кремния. Композиционный материал дополнительно содержит этилсиликат. Массовое соотношение между полиметилсилоксаном и этилсиликатом составляет от 1:1 до 6:1, а массовое соотношение компонентов, входящих в состав материала, составляет: низкомолекулярный силоксановый каучук, 100 мас.ч., мелкодисперсный диоксид кремния 400-580 мас.ч., суммарное количество полиметилсилоксана и этилсиликата 25-55 мас.ч. Изобретение обеспечивает повышенную теплопроводность композиционного материала.2 табл, 10 пр.

Изобретение относится к области электроизоляционных композиционных материалов на силиконовой основе, применяемых для герметизации радио и электротехнических изделий.

К электроизоляционным композиционным материалам предъявляются требования в отношении диэлектрических и механических свойств при их сочетании с технологическими свойствами: невысокой исходной вязкостью, достаточной жизнеспособностью и скоростью полного отверждения, а также с высоким уровнем теплопроводности для предотвращения перегрева и выхода из строя герметизируемого изделия.

Известен компаунд КТК-1 (ТУ 2252-037-89021704-2013), применяемый для заливки изделий радио и электротехнической аппаратуры, состоящей из низкомолекулярного силиконового каучука, отвердителя и теплопроводящего наполнителя. При коэффициенте теплопроводности не более 1,1 Вт/м°К компаунд имеет предел прочности на растяжение 0,6 МПа, относительное удлинение при разрыве не более 30%. При достаточно высокой теплопроводности он значительно уступает по физико-механическим характеристикам большинству композиционных силиконовых материалов, применяемых для герметизации. Это существенно ограничивает целевое применение данного компаунда.

Известны компаунды группы КПТД-1/1, выпускаемые фирмой «НОМАКОН» (Белоруссия) по ТУ РБ 100009933.004-2001, в частности, компаунды 1 Л-1,00, 1Л-1,50, 1Л-2,50, имеющие высокий уровень диэлектрических свойств. Компаунды состоят из силиконовых связующих на основе жидких каучуков, а также мелкодисперсных теплопроводящих наполнителей. Однако теплопроводность этих компаундов не превышает значений 0,60 Вт/м°К. Этого в большинстве случаев не достаточно для надежной работы технических устройств, выделяющих значительные количества тепла.

Известен состав и способ получения герметизирующей композиции для герметизации изделий, работающих в условиях повышенной влажности воздуха и при высоких питающих напряжениях, приведенные в описании к патенту RU 2472833 С1 (прототип). Герметизирующая композиция имеет следующий состав: компаунд на основе низкомолекулярного силоксанового каучука содержится в количестве 100 массовых частей, полиметилсилоксан (ПМС) с кинематической вязкостью 10-350 мм²/с - в количестве 10-50 массовых частей, диоксид кремния с удельной поверхностью от 50 до 300 м²/с - в количестве 10-40 массовых частей. Такая композиция обеспечивает улучшенные механические характеристики и электроизоляционную стабильность в условиях повышенной влажности и высоких питающих напряжений. Этот эффект достигается за счет предлагаемого состава и способа подготовки, включающего как выделение влаги при нагревании основы, так и поэтапное обезгаживание смеси диоксида кремния с полиметилсилоксаном.

Недостаток известного технического решения заключается в том, что предлагаемая герметизирующая композиция имеет низкую теплопроводность, величина которой обусловлена количеством вводимого диоксида кремния. Из-за своей высокой удельной поверхности диоксид кремния не может быть введен в известный состав в количестве, большем указанного в прототипе, без значительного ухудшения технологических свойств герметизирующей композиции, в частности, вследствие снижения минимально необходимой текучести.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в увеличении теплопроводности наполненного полимерного композиционного материала.

Для решения этой задачи, в отличие от известного наполненного полимерного композиционного материала, включающего низкомолекулярный силоксановый каучук, полиметилсилоксан и мелкодисперсный диоксид кремния, предлагаемый композиционный материал дополнительно содержит этилсиликат, причем соотношение между полиметилсилоксаном и этилсиликатом составляет от 1:1 до 6:1, а массовое соотношение компонентов, входящих в состав материала, составляет:

низкомолекулярный силоксановый каучук 100 массовых частей,

мелкодисперсный диоксид кремния 400-580 массовых частей,

суммарное количество полиметилсилоксана и этилсиликата 25-55 массовых частей.

В качестве низкомолекулярного силоксанового каучука может быть использованы каучуки, имеющие молекулярную массу в интервале от 20000 до 50000. Каучуки с молекулярной массой менее 20000 не обеспечивают необходимую прочность композиционного материала после его полимеризации. Использование каучуков с молекулярной массой более 50 000, ввиду их высокой вязкости, приводит к ухудшению технологических свойств композиционного материала после введения в его состав необходимого количества теплопроводящего наполнителя.

Введение в наполненный полимерный композиционный материал мелкодисперсного диоксида кремния в количестве 400-580 массовых частей позволяет обеспечить его теплопроводность в диапазоне 1,15-1,50 Вт/м°К, что достаточно для эффективного отвода тепла от герметизируемых радио и электротехнических изделий в режимах эксплуатации.

Сочетание низкомолекулярного силоксанового каучука, полиметилсилоксана и этилсиликата позволяет обеспечить сочетание термостойкости, термической стабильности и морозостойкости композиционного материала после его полимеризации, сохранить его высокую эластичность в широком интервале температур.

Полиметилсилоксан выполняет структурообразующую функцию, а также функцию активного разбавителя полимерной матрицы, повышает изотропность композиционного материала. При этом улучшается текучесть композиционного материала, необходимая при нанесении на поверхность изделия, а также повышается его эластичность после полимеризации.

Этилсиликат частично, снижает эластичность, но повышает прочность композиционного материала после его полимеризации.

Соотношение между полиметилсилоксаном и этилсиликатом от 1:1 до 6:1 позволяет обеспечить достаточную текучесть композиционного материала для его качественного нанесения на поверхность герметизируемого изделия и оптимальные механические свойства после его полимеризации.

Суммарное содержание полиметилсилоксана и этилсиликата в количестве 25-55 массовых частей на 100 массовых частей низкомолекулярного силоксанового каучука позволяет обеспечить требуемые технологические свойства полимерного композиционного материала при введении в него мелкодисперсного диоксида кремния в количестве 400-580 массовых частей. При содержании наполнителя в количестве, меньшем указанных пределов, не обеспечивается необходимая теплопроводность. При содержании наполнителя в количестве, превышающем указанные пределы, не обеспечиваются технологические свойства материала, поскольку значительная исходная вязкость не позволяет производить его бездефектное нанесение на сложно профильные поверхности изделий.

В качестве низкомолекулярного силоксанового каучука могут быть использованы каучуки СКТН марки А ГОСТ 13835-73 и/или СКТН марки Б ГОСТ 13835-73.

В качестве полиметилсилоксана могут быть использованы ПМС-20 ГОСТ 13032-77 и/или ПМС-50 ГОСТ 13032-77.

В качестве этилсиликата могут быть использованы ЭС-32 ГОСТ 26371-84 и/или ЭС-40 ГОСТ 26371-84.

В качестве мелкодисперсного диоксида кремния кварц молотый пылевидный марки А и/или марки Б ГОСТ 9077-82 и/или кристобалит размерностью частиц 5-35 мкм.

Далее приведены конкретные примеры получения наполненного полимерного композиционного материала.

Пример 1

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки А, добавляют в эту емкость 20 г ПМС-50, 10 г этилсиликата ЭС-40 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 500 г кварца молотого пылевидного марки Б частями, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде не менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 2

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки А, добавляют в эту емкость 36 г ПМС-50, 6 г этилсиликата ЭС-40 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 400 г кварца молотого пылевидного марки А и 50 г кристобалита частями, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде не менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 3

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки А, добавляют в эту емкость 40 г ПМС-50, 10 г этилсиликата ЭС-40 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 420 г кристоболита частями, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде не менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 4

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки А, добавляют в эту емкость 15 г ПМС-50, 15 г этилсиликата ЭС-40 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 480 г кварца молотого пылевидного марки Б частями, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 5

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки Б, добавляют в эту емкость 20 г ПМС-20,8 г этилсиликата ЭС-32. В полученную смесь вносят 490 г кварца молотого пылевидного марки А частями, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 6

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки Б, добавляют в эту емкость 30 г ПМС-20, 10 г этилсиликата ЭС-32 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 50 г кристоболита, 420 г кварца молотого пылевидного марки Б частями, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 7

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки А, добавляют в эту емкость 30 г ПМС-50, 10 г этилсиликата ЭС-32 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 420 г кварца молотого пылевидного марки А и 60 г кристобалита, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 8

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки Б, добавляют в эту емкость 40 г ПМС-20, 15 г этилсиликата ЭС-32 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 580 г кварца молотого пылевидного марки Б периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 9

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки А, добавляют в эту емкость 20 г ПМС-20, 15 г этилсиликата ЭС-32 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 480 г кристобалита, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

Пример 10

В емкость для смешения помещают 100 г каучука СКТН марки Б, добавляют в эту емкость 15 г ПМС-20, 10 г этилсиликата ЭС-40 и тщательно перемешивают с каучуком 2-3 мин. В полученную смесь вносят 270 г кварца молотого пылевидного марки Б, 100 г кварца молотого пылевидного марки А и 50 г кристобалита, периодически перемешивая. Перемешивают и выдерживают до выхода основного количества воздушных включений из объема смеси. Смесь переносят в закрывающуюся емкость и выдерживают в закрытом виде менее 24 ч. Полученный наполненный полимерный композиционный материал непосредственно перед применением смешивают с оловоорганическим катализатором.

В качестве оловоорганического катализатора может быть использован октоат олова (ТУ 6-02-539-75), диэтил-дикаприлат олова (МРТУ 6-02-417-67 МРТУ 6-02-417-67) или другой серийный оловоорганический катализатор отверждения силиконовых компаундов.

Примеры состава наполненного полимерного композиционного материала сведены в таблицу.

Далее приведены характеристики наполненного полимерного композиционного материала

Наполненный полимерный композиционный материал, включающий низкомолекулярный силоксановый каучук, полиметилсилоксан, мелкодисперсный диоксид кремния, отличающийся тем, что дополнительно содержит этилсиликат, причем массовое соотношение между полиметилсилоксаном и этилсиликатом составляет от 1:1 до 6:1, а массовое соотношение компонентов, входящих в состав материала, составляет:

низкомолекулярный силоксановый каучук	100 мас.ч.
мелкодисперсный диоксид кремния	400-580 мас.ч.
суммарное количество полиметилсилоксана
и этилсиликата	25-55 мас.ч.

Изобретение относится к области электротехники, применяется для герметизации электротехнических изделий и радиоэлектронной аппаратуры и служит для их защиты от негативного влияния атмосферы воздуха и/или негативного влияния различных факторов при использовании электрооборудования под землей.

Полиуретановый компаунд холодного отверждения // 2685330

Грунтовочные композиции частично прореагировавшего силана // 2683832

Изобретение относится к грунтовочной композиции частично гидролизованного и частично конденсированного алкоксисилана, которая может использоваться в качестве грунтовочных покрытий для улучшения поверхностной адгезии герметиков аэрокосмического назначения.

Композиция битум/полимер, обладающая улучшенными низкотемпературными механическими свойствами // 2682614

Изобретение относится к битумно-полимерной композиции, которая может найти применение, в частности, при изготовлении дорожных вяжущих веществ, а также для изготовления внутренних и внешних покрытий для промышленных областей применения.

Композиция для изготовления герметизирующего материала и ленточный герметик на ее основе для разъемных и неразъемных узлов и агрегатов // 2681004

Изобретение относится к герметизирующим композициям на основе кремнийорганического эластомера, предназначенного для работы при температуре от - 60°С до +200°С, и может быть использовано в строительной индустрии, машиностроительном, авиационном, судостроительном, нефтедобывающем, нефтеперерабатывающем, приборостроительном и других производствах.

Высоконаполненный компаунд для изготовления ферромагнитных сердечников // 2680999

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании материалов с магнитными свойствами, подвергающихся сложной механической обработке в отвержденном состоянии.

Состав для изготовления уплотнительного материала // 2679256

Изобретение относится к составам для изготовления уплотнительных материалов и может быть использовано при производстве уплотнительных изделий, эксплуатируемых при термических и механических нагрузках.

Устойчивые к топливам серосодержащие полимерные композиции с низкой плотностью и их применение // 2677151

Изобретение относится к устойчивым к топливам серосодержащим полимерным композициям и может быть использовано в композициях покрытий и герметиках и применяться в авиакосмической промышленности.

Политиоэфирные герметики с повышенной термостойкостью // 2673666

Настоящее изобретение относится к герметизирующей композиции, включающей: преполимер политиоэфира с концевыми тиолами; и антиоксидант, имеющий растворимость в JRF типа I, которая меньше или такая же, как у пентаэритритол-тетракис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата], где преполимер политиоэфира с концевыми тиолами включает политиоэфир с концевыми тиолами, содержащий остов, имеющий структуру формулы (1): –R1–[–S–(CH2)2–O–[–R2–O–]m–(CH2)2–S–R1]n– (1), где каждый R1 выбран независимо из C2-10-н-алкандиила, разветвленного C3-6-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-10-алканциклоалкандиила, гетероцикла и группы –[(–CHR3–)p–X–]q–(CHR3)r–, где каждый R3 выбран из водорода и метила; каждый R2 выбран независимо из C2-10-н-алкандиила, разветвленного C3-6-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила, гетероцикла и группы –[(–CH2–)p–X–]q–(CH2)r–; каждый X выбран независимо из O, S и –NR–, где R выбран из водорода и метила; m составляет от 0 до 50; n – целое число от 1 до 60; p – целое число от 2 до 6; q – целое число от 1 до 5; и r – целое число от 2 до 10; или политиоэфир с концевыми тиолами формулы (2a), политиоэфир с концевыми тиолами формулы (2b) и их комбинацию: HS–R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n–SH (2a), {HS–R1–[–S–(CH2)p–O–(R2–O)m–(CH2)2–S–R1–]n–S–V′–}zB (2b), где каждый R1 выбран независимо из C2-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила, C5-8-гетероциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(CHR3)r–, где s – целое число от 2 до 6; q – целое число от 1 до 5; r – целое число от 2 до 10; каждый R3 выбран независимо из водорода и метила; а каждый X выбран независимо из –O–, –S– и –NR–, где R выбран из водорода и метила; каждый R2 выбран независимо из C2-10-алкандиила, C6-8-циклоалкандиила, C6-14-алканциклоалкандиила и –[(–CHR3–)s–X–]q–(CHR3)r–, где s, q, r, R3 и X такие как определено для R1; m – целое число от 0 до 50; n – целое число от 1 до 60; p – целое число от 2 до 6; B означает ядро z-валентного, полифункционализирующего реагента B(–V)z, где z – целое число от 3 до 6; а каждый V означает группировку, содержащую концевую группу, реагирующую с тиолом; и каждый –V′– происходит из реакции –V с тиолом.

Герметики на основе простых политиоэфиров, характеризующиеся улучшенным рабочим временем // 2672425

Изобретение относится к композиции герметика, включающего форполимерный простой политиоэфир, содержащий концевые тиольные группы, эпоксидный отвердитель и латентный третичный аминовый катализатор, выбранный из имидазольного катализатора включения, имидазол-эпоксидного аддукта и их комбинации.

Разветвленный кремнийорганический полимер и способ изготовления жидкокристаллических панелей отображения информации // 2683825

Изобретение относится к области способов отображения информации и, в частности, к разветвленному кремнийорганическому полимеру и способу изготовления жидкокристаллической панели отображения с разветвленным кремнийорганическим полимером без использования пленки для выравнивания.

Полимерные композиции на основе сшитого силоксанила // 2680827

Изобретение относится к кремнийсодержащим полимерным композиционным материалам. Предложен композиционный материал, содержащий по меньшей мере 2% об.

Композиция и способ создания самодезинфицирующейся поверхности // 2676089

Изобретение относится к применению химических композиций для создания самодезинфицирующейся поверхности. Предложен способ создания противомикробного покрытия на поверхности, предусматривающий размещение на указанной поверхности композиции, содержащей смесь органосилана и триэтаноламина, где указанный органосилан имеет структуру (1), где R1 выбран из группы, состоящей из -Н, -СН3 и -СН2-СН3, a R2 выбран из группы, состоящей из 3-аминопропила и 3-хлорпропила.

Бронематериал энергогасящего слоя защитной конструкции // 2669560

Изобретение относится к самоотверждающимся композициям, которые обладают способностью поглощать энергию и могут использоваться для изготовления средств индивидуальной бронезащиты.

Кремнийорганическая композиция // 2629060

Изобретение относится к композициям на основе высокомолекулярных соединений, содержащих кремний в основной цепи, а именно к кремнийорганическим композициям, и может быть использовано для получения защитно-декоративных покрытий и пропитки строительных отделочных материалов (гранита, мрамора, кирпича и др.).

Термически отверждаемая, теплопроводная композиция силиконовой смазки // 2627868

Изобретение относится к термически отверждаемой, теплопроводной композиции силиконовой смазки, содержащей следующие основные компоненты: (A) 100 мас.ч. органополисилоксана, обладающего вязкостью от 100 до 100000 мПа⋅с при 25°С и содержащего, по меньшей, мере одну алкенильную группу на молекулу, (B) от 10 до 900 мас.ч.

Термостойкий полимерный композиционный материал на основе силоксанового каучука и способ его получения // 2607412

Изобретение относится к теплостойким композиционным материалам, которые могут применяться в различных отраслях техники, в частности в авиационной и космической технике, и к способу их получения.

Использование системы гидрофобной эпоксидной смолы для герметизации измерительного трансформатора // 2603678

Изобретение относится к применению отверждаемой композиции для безнабивочной герметизации измерительных трансформаторов и к способу герметизации таких измерительных трансформаторов.

Высокотермостойкая композиция // 2592524

Изобретение относится к композиции, которая может быть применена в качестве покрытия. Композиция содержит (мас.%): полисульфид или смесь полисульфидов 10-25, эпоксидную смолу или смесь эпоксидных смол 2-20, соединение, выбранное из соединений, имеющих вторичную и/или третичную аминогруппу, и соединений, имеющих амидную группу, 2-20, полисилоксан или смесь полисилоксанов 1-10 и волокна или смесь волокон 0,5-10.

Смазочное покрытие для медицинского контейнера // 2590154

Настоящее изобретение относится к смазочному покрытию для медицинского контейнера, содержащему сшитую смазочную композицию, включающую смесь инертного силикона с химически активным силиконом, где химически активный силикон содержит смесь силикона на виниловой основе и силикона на акрилатной основе, при этом содержание силикона на виниловой основе в смазочной композиции составляет от 8 масс.