ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ
NON-REUSABLE 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 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, содержащих в алюмокалиевых квасцах 45,5%, а в алюмоаммонийных 48%. 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, включающий активный компонент с эндотермическим эффектом, состоит из смеси, содержащей в качестве активного компонента воду, а в качестве связующего агар-агар, бензойную кислоту и полуводный сульфата кальция при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Полуводный сульфат кальция
31-40
Агар-агар
5-8
Бензойная кислота
0,05-0,2
Вода
остальное,
и слоев аэросила и герметика, нанесенных последовательно на верхнюю поверхность указанной смеси при следующем соотношении, мм:
Аэросил
0,2-1,0
Герметик
0,4-1,0.
Экспериментально установлено, что использование в качестве связующего полуводного сульфата кальция, при взаимодействии с водой переходящего в двухводный, создающего 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 агар-агаром в материал воды и связующего - двухводного сульфата кальция. Для предотвращения дегидратации при длительном хранении термостабилизирующего материала разового действия на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила и герметика.
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
Воздействиетемпературы
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>*2Н<sub>2</sub>O
-
128
345
Устойчивая структура
Агар-агар в сухом состоянии белый порошок, плотность 0,9 г/см<sup>3</sup>, смесь двух полисахаридов, содержащихся в стенках красных водорослей
85-95
100
-
Бензойная кислота
122,4
температура кипения 249
147
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 -60 - +300°С
*Возможны использования других марок аэросила.
** 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.
Термостабилизирующий материал разового действия готовят следующим образом.
Пример 1.
Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 31 г и вводят в 68,8 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 8 г агар-агара, 0,2 г бензойной кислоты. В результате перемешивания образуется паста. Полученную смесь помещают в термостойкий контейнер таким образом, что на равном удалении от стенок располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила 1 мм и герметика 0,4 мм.
Пример 2.
Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 37 г и вводят в 62,9 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 6,4 г агар-агара, 0,1 г бензойной кислоты. В результате перемешивания образуется паста. Полученную смесь помещают в термостойкий контейнер таким образом, что на равном удалении от стенок располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила 0,4 мм и герметика 1 мм.
Пример 3.
Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 40 г и вводят в 59,95 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 5 г агар- агара, 0,05 г бензойной кислоты. В результате перемешивания образуется паста. Полученную смесь помещают в термостойкий контейнер таким образом, что на равном удалении от стенок располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила 0,2 мм и герметика 0,6 мм.
Результаты испытания приведены в таблице 2.
Определение тепловых эффектов.
Определение тепловых эффектов проводилось на приборе Дериватограф фирмы Паулик и Эрдей сравнением площадей, ограниченных 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 активного компонента - воду. В образце №1 большое количество активного компонента - воды, обеспечивающего большой тепловой эффект разложения, однако мало полуводного сульфата кальция и происходит выделение из контейнера продуктов разложения. В образце №3 полуводного сульфат кальция достаточно, чтобы образовалась устойчивая структура, однако количество активного компонента - воды - меньше оптимального, поэтому меньше время термостабилизации.
Таблица 2
№ п/п
Состав, масс.%
Эндотермический эффект, Дж/г
Время, ч и мин
Состояние образца после испытаний
1
полуводный сульфат кальция 31,0вода 60,8агар-агар 8,0бензойная кислота 0,2сверху слои:аэросил 1 ммгерметик 0,4 мм
1750
-
Выделение из контейнера продуктов разложения
2
полуводный сульфат кальция 37,0вода 56,5агар-агар 6,4бензойная кислота 0,1сверху слои:аэросил 0,4 ммгерметик 1 мм
1700
4 ч 50 мин
Устойчивая форма
3
полуводный сульфат кальция 40,0вода 54,95агар-агар 5,0бензойная кислота 0,05сверху слои:аэросил 0,2 ммгерметик 0,6 мм
1350
4 ч
Устойчивая форма