ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ
THERMOSTABILISING ONE-TIME USE MATERIAL

Изобретение относится к материалам, применяемым для создания тепловой защиты элементов электронной аппаратуры, и может быть использован 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 кристаллогидраты - алюмокалиевые или алюмоаммонийные квасцы.
Недостатком указанного материала является то, что активный компонент квасцов - кристаллизационная вода в них содержится в небольшом количестве. 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.
Технический результат достигается тем, что в термостабилизирующем материале разового действия, включающем активный компонент с эндотермическим эффектом и структурирующий компонент, в качестве активного компонента с эндотермическим эффектом содержит водный раствор полиакриламида, водопоглощающую ткань, а в качестве структурирующего компонента - полуводный сульфат кальция при следующем соотношении компонентов, в масс.%:
Полиакриламид
1,5-3,0
Водопоглощающая ткань
4,0-7,0
Полуводный сульфат кальция
38-45
Вода
остальное.
Экспериментально установлено, что использование в качестве структурирующего компонента полуводного сульфата кальция, при взаимодействии с водой переходящего в двухводный, полиакриламида и водопоглащающей ткани, создающие стойкую к термическому воздействию структуру, обеспечивает длительное поддержание температуры до 150°С электронного модуля, помещенного в предлагаемый термостатирующий материал, при воздействии низкотемпературного (260°С) пламени за счет медленного испарения воды.
Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.
В табл.1 приведены физико-химические характеристики компонентов материала разового действия.
Таблица 1
Наименование вещества
Температура плавления, °С
Температура дегидратации, °С
Тепловой эффект дегидратации, Дж/г
Воздействие температуры
Полуводный сульфат кальция (строительный гипс, алебастр) CaSO<sub>4</sub>·0,5H<sub>2</sub>O
200
132
Устойчивая структура
Вода H<sub>2</sub>O
0
100
2440
-
Двухводный сульфат кальция (гипс) CaSO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O
128
345
Устойчивая структура
Полиакриламид, амид полиакриловой кислоты, в сухом виде белый прозрачный аморфный порошок, плотность 1,302 г/см<sup>3</sup>. Водный раствор, 6% полиакриламида, имеет желеобразный вид, светло-желтого цвета
190
100
2300
Водопоглощающая ткань - это полиакриловая махровая ткань, интенсивно поглощает воду.
Термостабилизирующий материал разового действия готовят следующим образом:
Пример 1. Для приготовления 100 мас.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 38 мас.%, 7 мас.% водопоглощающей ткани и 55 мас.% полиакриламид-гель, содержащий 53,5 мас.% воды и 1,5 мас.% полиакриламида. После этого перемешивают сульфат кальция и полиакриламид-гель до образования однородной смеси. Затем полученной смесью пропитывают водопоглощающую ткань. В середину полученного материала помещают модуль памяти и термопару в качестве датчика температуры и загружают в термостойкий контейнер.
Пример 2. Для приготовления 100 мас.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 42 мас.%, 6 мас.% водопоглощающей ткани и 52 мас.% полиакриламид-гель, содержащий 50 мас.% воды и 2 мас.% полиакриламида. После этого перемешивают сульфат кальция и полиакриламид-гель до образования однородной смеси. Затем полученной смесью пропитывают водопоглощающую ткань. В середину полученного материала помещают модуль памяти и термопару в качестве датчика температуры и загружают в термостойкий контейнер.
Пример 3. Для приготовления 100 мас.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 45 мас.%, 4 мас.% водопоглощающей ткани и 51 мас.% полиакриламид-гель, содержащий 48 мас.% воды и 3 мас.% полиакриламида. После этого перемешивают сульфат кальция и полиакриламид-гель до образования однородной смеси. Затем полученной смесью пропитывают водопоглощающую ткань. В середину полученного материала помещают модуль памяти и термопару в качестве датчика температуры и загружают в термостойкий контейнер.
Результаты испытания приведены в табл.2.
Определение тепловых эффектов
Определение тепловых эффектов проводилось на приборе Дериватограф фирмы Паулик и Эрдей сравнением площадей, ограниченным 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.
Из табл.2 следует, что образец №2 является оптимальным: количество полуводного сульфата кальция и ткани достаточно, чтобы образовывалась устойчивая структура образца, и в то же время он содержит достаточное количество активного компонента воду. В образце №1 большое количество активного компонента - воды, обеспечивающего большой тепловой эффект разложения, однако мало полуводного сульфата кальция и происходит быстрое испарение воды, поэтому меньше время термостабилизации. В образце №3 полуводного сульфата кальция достаточно, чтобы образовалась устойчивая структура, однако количество активного компонента - воды 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
1
Полуводный сульфат кальция
38
1650
3 ч 20 мин
Устойчивая форма
Полиакриламид-гель
55
Водопоглощающая ткань
7
2
Полуводный сульфат кальция
42
1600
4 ч 05 мин
Устойчивая форма
Полиакриламид-гель
52
Водопоглощающая ткань
6
3
Полуводный сульфат кальция
45
1450
3 ч 30 мин
Устойчивая форма
Полиакриламид-гель
51
Водопоглощающая ткань
4