ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ
THERMOSTABILISING ONE-TIME USE MATERIAL

Изобретение относится к материалам, применяемым для создания тепловой защиты элементов электронной аппаратуры, и может быть использовано в электронной технике для термозащиты при длительном термовоздействии.
Известен теплоаккумулирующий материал разового действия (а.с. 1717614, бюл. №9, 07.03.1992 г.) на основе вещества с эндотермическим эффектом разложения полиформальдегида и полимерного связующего эпоксидной смолы.
Недостатком этого материала является быстрое разложение с выделением токсичных веществ и термодеструкция связующего.
Наиболее близким к предлагаемому является материал по патенту РФ №2141368 бюл. №32, 20.11.99, состоящий из полимерного связующего - эпоксидной смолы и в качестве активных веществ содержащему кристаллогидраты - алюмокалиевые или алюмоаммонийные квасцы.
Недостатком указанного материала является то, что активный компонент квасцов - кристаллизационная вода содержится в небольшом количестве. В алюмокалиевых квасцах - 45,5% воды, а в алюмоаммонийных - 48% воды. В результате происходит уменьшение эндотермического эффекта материала и уменьшение длительности поддержания режима термостабилизации.
Техническим результатом изобретения является получение термостабилизирующего материала, обеспечивающего в течение длительного времени поддержание температуры до 150°С элемента электронной аппаратуры, например модуля памяти бортового регистратора полетной информации, от теплового воздействия низкотемпературного (260°С) пламени и предотвращение дегидратации при длительном хранении.
Технический результат достигается тем, что термостабилизирующий материал разового действия состоит из смеси полиакрилимидгеля, содержащего воду, с 47-53 масс.% полуводного сульфата кальция, и имеет верхнюю поверхность, покрытую герметиком компаундом КЛТ-30 однокомпонентным с толщиной слоя 0,4-1,0 мм.
Экспериментально установлено, что использование в качестве связующего компонента полуводного сульфата кальция, при взаимодействии с водой переходящего в двухводный, и полиакриламидагеля, создающих стойкую к термическому воздействию структуру, обеспечивает длительное поддержание температуры до 150°С, например, электронного модуля, помещенного в предлагаемый термостатирующий материал при воздействии низкотемпературного (260°С) пламени, за счет дегидратации воды.
Для предотвращения дегидратации при длительном хранении термостабилизирующего материала разового действия на его поверхность сверху наносят слой герметика - компаунда КЛТ-30 однокомпонентного, марки А.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.
В табл.1 приведены физико-химические характеристики компонентов термостабилизирующего материала разового действия.
Таблица 1
Наименование вещества
Температура плавления, °С
Температура дегидратации, °С
Тепловой эффект дегидратации, Дж/г
Воздействие температуры
Полуводный сульфат кальция (строительныйгипс, алебастр) CaSO<sub>4</sub>*0,5H<sub>2</sub>O
200
132
Устойчивая структура
Вода Н<sub>2</sub>О
0
100
2440
-
Двухводный сульфат кальция (гипс) CaSO<sub>4</sub>*2H<sub>2</sub>O
128
345
Устойчивая структура
Полиакриламидгель содержит 6% полиакриламида и 94% воды *
95-100
100
Герметик компаунд КЛТ - 30 однокомпонентный, плотность 1150 кг/м<sup>3</sup>**
температурный режим эксплуатации -60 - (+300)°С
*Полиакриламидгель (ТУ 6-01-1049-92).** В качестве герметика нами выбран компаунд КЛТ-30 однокомпонентный, марки А - текучий, кремний органический белый (ТУ 38.103691-89) так как он очень прост в использовании.
Компаунд КЛТ-30 предназначен для поверхностной герметизации различной аппаратуры, работающей в среде воздуха, и защиты ее от воздействия влаги, для поверхностной герметизации приборов, работающих в условиях вибрации. Герметик обладает отличной вибростойкостью и не меняет своих свойств в диапазоне температур от -60С до +300С. В зависимости от вязкости герметик КЛТ-30 выпускается двух типов: А - текучий; Б - вязкотекучий.
Термостабилизирующий материал разового действия готовят следующим образом.
Пример 1
Для приготовления 100 масс.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 47 масс.% и 53 масс.% полиакриламидгеля. В результате перемешивания образуется паста. Полученной пастой заполняют термостойкий контейнер целиком, и в центре него располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. После этого верхнюю поверхность материала покрывают слоем герметика толщиной 0,4 мм и закрывают контейнер крышкой.
Пример 2
Для приготовления 100 масс.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 50 масс.% и 50 масс.% полиакриламидгеля. В результате перемешивания образуется паста. Полученной пастой заполняют термостойкий контейнер целиком, и в центре него располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. После этого верхнюю поверхность материала покрывают слоем герметика толщиной 1 мм и закрывают контейнер крышкой.
Пример 3
Для приготовления 100 масс.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 53 масс.% и 47 масс.% полиакриламидгеля. В результате перемешивания образуется паста. Полученной пастой заполняют термостойкий контейнер целиком, и в центре него располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. После этого верхнюю поверхность материала покрывают слоем герметика толщиной 0,6 мм и закрывают контейнер крышкой.
Результаты испытания приведены в таблице 2.
Определение тепловых эффектов.
Определение тепловых эффектов проводилось на приборе Дериватограф фирмы Паулик и Эрдей сравнением площадей, ограниченной показаниями кривой дифференциальной термопары для образца и эталона. В качестве эталона брался бикарбонат натрия, тепловой эффект которого равен 765 Дж/г.
Определение термической стойкости материалов.
Определение термической стойкости проводилось помещением образцов в термостат при температуре 260°С. Температура контролировалась ХА термопарой в качестве датчика и записывающего прибора Н 307/1.
Приведенный в табл.2 образец №2 является оптимальным:
количество полуводного сульфата кальция достаточно, чтобы образовывалась устойчивая структура образца, и в то же время он содержит достаточное количество воды, содержащейся в полиакриламидгеле. В образце №1 большое количество воды, содержащейся в полиакриламидгеле, обеспечивающем большой тепловой эффект разложения, однако мало полуводного сульфат кальция, и происходит выделение из контейнера продуктов разложения. В образце №3 полуводного сульфат кальция достаточно, чтобы образовалась устойчивая структура, однако количество воды, содержащейся в полиакриламидгеле. меньше оптимального, поэтому меньше время термостабилизации.
Таблица 2
№п/п
Состав, в масс.%
Эндотермический эффект, Дж/г
Время, часы и минуты
Состояние образца после испытаний
Полуводный сульфат кальция 47,0
Выделение из контейнера продуктов разложения
1
Полиакриламидгель 53,0сверху слой:
1750
-
Герметика 0,4 мм
Полуводный сульфат кальция 50,0
Устойчивая форма
2
Полиакриламидгель 50,0сверху слой:
1700
4 ч 30 мин
Герметика 1,0 мм
Полуводный сульфат кальция 53,0
Устойчивая форма
3
Полиакриламидгель 47,0сверху слой:
1250
3 ч 40 мин
Герметика 0,6 мм