ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ
SINGLE ACTION THERMOSTABILISING MATERIAL

Изобретение относится к материалам, применяемым для создания тепловой защиты элементов электронной аппаратуры, и может быть использовано в электронной технике для термозащиты при длительном термовоздействиии.
Известен теплоаккмулирующий 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, выделение токсичных веществ и термодеструкция связующего.
Наиболее близким к предлагаемому является материал по патенту РФ №2141368 бюл. №32, 20.11.99, содержащий полимерное связующее - эпоксидную смолу и активный наполнитель кристаллогидрат - алюмокалиевые или алюмоаммонийные квасцы.
Недостатком указанного материала является то, что компонент квасцов - кристаллизационная вода - содержится в небольшом количестве. В алюмокалиевых квасцах содержится 45,5% воды, а в алюмоаммонийных квасцах - 48% воды. В связи с этим эндотермический эффект материала и длительность поддержания режима термостабилизации малы.
°
Техническим результатом изобретения является получение термостабилизирующего материала, обеспечивающего в течение длительного времени поддержание температуры до 150°С элементов электронной аппаратуры теплового воздействия низкотемпературного (260С) пламени и предотвращения дегидратации при длительном хранении.
Технический результат достигается тем, что термостабилизирующий, материал разового действия, включающий в качестве активного компонента с эндотермическим эффектом воду, в качестве связующего - полиакриловую кислоту и глину при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Глина
15-50
Полиакриловая кислот (ПАК)
2-3
Вода
остальное,
верхняя поверхность термостабилизирующего материала разового действия дополнительно содержит последовательные слои аэросила и герметика при следующем соотношении, в мм:
аэросил
0,2-1
герметик
0,4-1.
Экспериментально установлено, что использование в качестве связующего глины, создающей 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 дегидратации введенной с полиакриловой кислотой воды. Для предотвращения дегидратации при длительном хранении термостабилизирующего материала разового действия на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила и герметика.
Основной эффект термостабилизации создается за счет высокой теплоемкости воды, которая поглощает большое количества тепла при нагревании, а так же за счет теплового эффекта испарения воды. Полиакриловая кислота выполняет роль загустителя.
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.
Термостабилизирующий материал разового действия готовят следующим образом.
Таблица 1.
Наименование вещества
Температура плавления, °С
Температура дегидратации, °С
Тепловой эффект дегидратации, Дж/г
Воздействие температуры
Глина
100
Устойчивая структура
Вода(Н<sub>2</sub>О)
0
100
2440
Полиакриловая кислота (ПАК) в сухом состоянии белый порошок
Температура стеклования 106°С при нагревании выше 250°С происходит декарбоксилирование и сшивка
100
Аэросил А-300, диоксид кремния, белый порошок рыхлой структуры, удельная поверхность 300 м<sup>2</sup>/г
1610
Герметик компаунд КЛТ-30 однокомпонентный, плотность 1,115
Температурный режим эксплуатации  от -60 до 300°С
Пример 1. Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают 15 г глины и вводят 85 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 3 г ПАК и 82 г воды. В результате перемешивания образуется паста. Полученной смесью заполняют термостойкий контейнер, в центре которого расположен модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на поверхность наносят слой аэросила 0.5 мм и герметика 0,4 мм.
Пример 2. Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают 30 г глины и вводят 70 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 3 г ПАК и 67 г воды. В результате перемешивания образуется паста. Полученной смесью заполняют термостойкий контейнер, в центре которого расположен модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на поверхность наносят слой аэросила 0.5 мм и герметика 0,4 мм.
Пример 3. Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают 50 г глины и вводят 50 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 3 г ПАК и 47 г воды. В результате перемешивания образуется паста. Полученной смесью заполняют термостойкий контейнер, в центре которого расположен модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на поверхность наносят слой аэросила 0.5 мм и герметика 0,4 мм.
Пример 4. Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают 30 г глины и вводят 85 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 2 г ПАК и 83 г воды. В результате перемешивания образуется паста. Полученной смесью заполняют термостойкий контейнер, в центре которого расположен модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на поверхность наносят слой аэросила 0.5 мм и герметика 0,4 мм.
Пример 5. Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают 30 г глины и вводят 85 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 5 г ПАК и 80 г воды. В результате перемешивания образуется паста. Полученной смесью заполняют термостойкий контейнер, в центре которого расположен модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на поверхность наносят слой аэросила 0.5 мм и герметика 0,4 мм.
Результаты испытаний приведены в табл.2.
Определение тепловых эффектов
Определение тепловых эффектов проводилось на приборе дериватограф фирмы "Паулик, Паулик и Эрдей" методом сравнения площадей, ограниченных показаниями кривой дифференциальной термопары для образца и эталона. В качестве эталона брался бикарбонат натрия, тепловой эффект которого равен 765 Дж/г.
Определение длительности термостабилизации материалов.
Определение термической стойкости проводилось помещением образцов в термостат при температуре 260°С. Температура контролировалась ХА термопарой в качестве датчика и регистрирующего прибора Н 307/1.
Приведенный в табл.2 образец №2 является оптимальным: количество глины достаточно для образования устойчивой структуры и в то же время содержание активного компонента - воды - достаточно для обеспечения длительной термостабилизации. В образце №1 большое количество активного компонента - воды, однако мало структурообразователя - глины. Поэтому тепловой эффект достаточно велик, но не образуется устойчивая структура. В образце №3 глины достаточно для образования устойчивой структуры, но при этом мало содержание активного вещества - воды, поэтому время термостабилизации меньше оптимального. В образце №4 слишком маленькое содержание полиакриловая кислоты, структура образца не обладает достаточной прочностью и не образует устойчивую форму после нагрева. Образец №5 не обладает достаточным временем термостабилизации из-за большого количества комплексного загустителя.
Таблица 2
№ пп
Состав, масс.%
Эндотермический эффект, Дж/г
Время поддержания температуры, часы и минуты
Состояние образца после испытаний
1
Глина - 15Полиакриловая кислота (ПАК) - 3Вода - остальноеАэросил - 0,5 ммГерметик - 0,4 мм
3594
3 ч 20 мин
рыхлая твердообразная структура
2
Глина - 30Полиакриловая кислота (ПАК) - 3 Вода - остальноеАэросил - 0,5 ммГерметик - 0,4 мм
1530
3 ч 5 мин
Устойчивая форма
3
Глина - 50Полиакриловая кислота (ПАК) - 3Вода - остальноеАэросил - 0,5 ммГерметик - 0,4 мм
1365
1 ч 50 мин
Устойчивая форма
4
Глина - 30Полиакриловая кислота (ПАК) - 2Вода - остальноеАэросил - 0,5 ммГерметик - 0,4 мм
990
1 ч 30 мин
Неустойчивая форма
5
Глина - 30
1892
1 час
Устойчивая
Полиакриловая кисло-
форма
та (ПАК) - 5
Вода - остальное
Аэросил - 0,5 мм
Герметик - 0,4 мм