ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫЙ КОМПАУНД ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СЕРДЕЧНИКОВ
HIGHLY FILLED COMPOUND FOR THE FERROMAGNETIC CORES MANUFACTURING

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам изготовления высоконаполненных порошковым дисперсным ферритовым наполнителем (с размерами частиц от 1 до 100 мкм) эпоксидных компаундов с магнитными свойствами пригодных для сложной механической обработки, в частности для создания ферромагнитных сердечников для радиотехнических схем или их узлов.
Эпоксидные компаунды находят широкое применение в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, за счет хороших электроизоляционных свойств и широкого диапазона рабочих температур. Использование в составах эпоксидных компаундов функциональных наполнителей позволяет повысить комплекс эксплуатационных характеристик, необходимых для применения данного компаунда в конкретной области техники. Однако, при введении большого количества наполнителей (более 500 мас. ч. на 100 мас. ч. эпоксидной смолы) в виде дисперсных частиц с размерами от 1 до 100 мкм в олигомерное жидкое связующее, как правило происходит агломерация наполнителя, вследствие резкого нарастания вязкости и снижения смачивающей способности. Для снижения вязкости и увеличения смачивающей способности жидкого связующего традиционно используется повышение температуры компонентов, а так же введение растворителей и инертных пластификаторов. Однако растворители необходимо удалять перед отверждением компаунда, т.к. их наличие в отвержденном компаунде приводит к образованию газовых полостей и снижению прочности материала. При этом они легко летучи, что ограничивает возможность применения высокой температуры в ходе переработки компаунда. В случае введения инертного пластификатора удается так же повысить пластичность компаунда, однако отсутствие химической связи с эпоксидной матрицей может приводить к десорбции пластификатора при высокотемпературной эксплуатации отвержденного изделия.
Известен твердеющий состав компаунда с пластификатором, приготовление которого включает введение подогретого наполнителя и смешивание состава с отвердителем. Патент Украины №60690, МПК С03С 8/24, 15.10.2003. Недостатком известного состава является повышенное количество пластификатора в общей массе твердеющего состава, что предопределяет снижение механической прочности готового изделия после отверждения состава.
Известен состав компаунда, включающий введение в эпоксидную смолу пластификатора (8-12% от массы эпоксидной смолы), растворителя (25-35% от массы эпоксидной смолы), подогретого минерального наполнителя (75-125% от массы эпоксидной смолы) и отвердителя (15-30% от массы эпоксидной смолы) с предварительным смешением эпоксидной смолы, пластификатора и растворителя, и последующим перемешиванием компонентов до достижения однородности. Патент РФ №2461598, МПК С09С 3/10, C09D 5/34, C08L 63/00, 20.09.2012. Данный состав принят в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является то обстоятельство, что возникает необходимость удаления растворителя из состава компаунда, при этом для достижения полного удаления растворителя требуется воздействие высокой температуры (до 80°C) в течение длительного времени. Так же отсутствие химической связи между пластификатором и эпоксидной матрицей может приводить к диффузии пластификатора из объема компаунда в окружающую среду (особенно при высокой температуре), что ведет к существенному ухудшению эксплуатационных свойств отвержденного материала.
Задачей изобретения является изготовления эпоксидных компаундов с равномерно диспергированным дисперсным наполнителем без дополнительного применения растворителя.
Техническим результатом является улучшение эксплуатационных свойств отвержденного материала.
Технический результат достигается тем, что в высоконаполненном формовочном эпоксидно-ферритовом компаунде, содержащем эпоксидную диановую смолу, инертный пластификатор, ферритовый наполнитель, аминный отвердитель типа ПЭПА, в качестве инертного пластификатора используют активный разбавитель моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва Лапроксид 301Б при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:
Эпоксидная смола ЭД-22
100
Ферритовый наполнитель
500-600
Отвердитель аминного типа ПЭПА
24
Моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва
Лапроксид 301Б
20.
Замещение инертного пластификатора олигоэфиракрилата МГФ-9 на низковязкий активный разбавитель моноглицидиловый эфир бутилцеллозольва Лапроксид 301Б позволяет снизить вязкость полимерного связующего относительно прототипа в 2,5 раза (при 60°C со 130 до 50 сПз), в 3 раза (при 25°C с 3100 до 1000 сПз) и исключить из состава компаунда растворитель, т.е. низкая вязкость полимерного связующего компаунда обеспечивается тем же компонентом, что и его пластичность.
Данный тип активного разбавителя повышает смачиваемость поверхности наполнителя, что в комплексе со снижением вязкости полимерного связующего позволяет обеспечить более равномерное распределение наполнителя в полимерной матрице. Поскольку в составе активного разбавителя присутствуют эпоксидные группы необходимо увеличить количество отвердителя пропорционально количеству этих групп. При этом также повышается термическая и химическая стойкость компаунда за счет снижения диффузии пластификатора из объема отвержденного компаунда, т.к. активный разбавитель химически связан с эпоксидной матрицей Предлагаемое изобретение решает задачу изготовления эпоксидных компаундов с равномерно диспергированным дисперсным наполнителем без дополнительного применения растворителя, что позволяет улучшить эксплуатационные свойства отвержденного материала.
Изготовление высоконаполненного формовочного эпоксидно-ферритового компаунда, включает образование твердеющего состава с пластификатором, введение подогретого наполнителя 500-600 мас ч. и смешение состава с аминным отвердителем 24 мас. ч. Образование твердеющего состава осуществляют смешением подогретой эпоксидной смолы 100 мас. ч. с активным разбавителем, при этом все компоненты, кроме отвердителя, нагревают до температуры 110±10°C и тщательно перемешивают, а суспензию охлаждают до температуры 25±10°C, затем вводят отвердитель аминного типа ПЭПА и тщательно перемешивают. Полученную формовочную массу помещают в специальную форму и закрепляют в установке ротационного формования. В зависимости от степени наполнения компаунда и дисперсности наполнителя длительность ротационного формования можно варьировать, но не менее 15 минут. Отверждение производят при температуре 110±10°C в установке ротационного формования, а доотверждение компаунда производят в термошкафу по ступенчатому режиму с повышением температуры от 60 до 120°C.
Предлагаемое техническое решение позволяет создать компаунд с невысокой начальной вязкостью, что решает задачу изготовления эпоксидных компаундов с равномерно распределенным дисперсным наполнителем, а так же обеспечивает хорошую сохраняемость свойств за счет химической связи пластификатора с эпоксидной матрицей. В результате получается высоконаполненный эпоксидно-ферритовый компаунд, обладающий магнитными свойствами и пригодный для сложной механической обработки, т.к. обладает достаточной степенью пластичности. Низкая вязкость полимерной матрицы и отсутствие растворителя позволяет улучшить эксплуатационные свойств наполненных эпоксидных компаундов и решить задачу изготовления эпоксидных компаундов с равномерно диспергированным дисперсным наполнителем.