ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2009 года по МПК C09K5/02 

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 Воздействие
температуры Полуводный сульфат кальция (строительный гипс, алебастр) CaSO₄*0,5H₂O   200 132 Устойчивая структура Вода H₂O 0 100 2440 - Двухводный сульфат кальция (гипс)
CaSO₄*2Н₂O - 128 345 Устойчивая структура Агар-агар в сухом состоянии белый порошок, плотность 0,9 г/см³, 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 м²/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 31,0
вода 60,8
агар-агар 8,0
бензойная кислота 0,2
сверху слои:
аэросил 1 мм
герметик 0,4 мм 1750 - Выделение из контейнера продуктов разложения 2 полуводный сульфат кальция 37,0
вода 56,5
агар-агар 6,4
бензойная кислота 0,1
сверху слои:
аэросил 0,4 мм
герметик 1 мм 1700 4 ч 50 мин Устойчивая форма 3 полуводный сульфат кальция 40,0
вода 54,95
агар-агар 5,0
бензойная кислота 0,05
сверху слои:
аэросил 0,2 мм
герметик 0,6 мм 1350 4 ч Устойчивая форма

Изобретение относится к термостабилизирующему материалу разового действия, состоящему из смеси, содержащей в качестве активного компонента воду, а в качестве связующего агар-агар, бензойную кислоту и полуводный сульфат 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; герметик 0,4-1. Технический результат - получение термостабилизирующего материала разового действия, 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 хранении. 2 табл.

Термостабилизирующий материал разового действия, включающий активный компонент с эндотермическим эффектом, отличающийся тем, что состоит из смеси, содержащей в качестве активного компонента воду, а в качестве связующего агар-агар, бензойную кислоту и полуводный сульфат кальция при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
Полуводный сульфат кальция 31-40 Агар-агар 5-8 Бензойная кислота 0,05-0,2 Вода Остальное,