ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2010 года по МПК C09K5/02 C09K21/14 D06M11/57 D06M15/59 A62C3/16 A62C3/00 

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) CaSO₄·0,5H₂O   200 132 Устойчивая структура Вода H₂O 0 100 2440 - Двухводный сульфат кальция (гипс) CaSO₄·2H₂O   128 345 Устойчивая структура Полиакриламид, амид полиакриловой кислоты, в сухом виде белый прозрачный аморфный порошок, плотность 1,302 г/см³. 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

Изобретение относится к материалам, применяемым для создания тепловой защиты элементов электронной аппаратуры при длительном тепловом воздействии. Термостабилизирующий материал разового действия в виде водопоглощающей ткани содержит в масс.% активный компонент, обладающий эндотермическим эффектом, - 1,5-3,0 водного раствора полиакриламида и 4,0-7,0 водопоглощающей ткани и структурирующий компонент - 38-45 полуводного сульфата кальция. Использование изобретения позволяет поддерживать температуру элемента электронной аппаратуры до 150°С в течение длительного времени при тепловом воздействии низкотемпературного пламени. 2 табл.

Термостабилизирующий материал разового действия для защиты элементов электронной аппаратуры, выполненный из водопоглощающей ткани, на которую нанесен полиакриламид-гель в виде водного раствора полиакриламида в качестве активного компонента с эндотермическим эффектом и полуводный сульфат кальция в качестве структурирующего компонента при следующем соотношении компонентов, мас.% в расчете на весь материал:
Водопоглощающая ткань 4,0-7,0 Полиакриламид 1,5-3,0 Полуводный сульфат кальция 38-45 Вода остальное