ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2010 года по МПК C09K5/02 C09K21/14 C09K21/02 C09D5/34 A62C3/16 A62C3/00 

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 содержащему кристаллогидраты - алюмокалиевые или алюмоаммонийные квасцы.

Недостатком указанного материала является то, что активный компонент квасцов - кристаллизационная вода содержится в небольшом количестве. В алюмокалиевых квасцах - 45,5% воды, а в алюмоаммонийных - 48% воды. 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 состоит из смеси полиакрилимидгеля, содержащего воду, с 47-53 масс.% полуводного сульфата кальция, и имеет верхнюю поверхность, покрытую герметиком компаундом КЛТ-30 однокомпонентным с толщиной слоя 0,4-1,0 мм.

Экспериментально установлено, что использование в качестве связующего компонента полуводного сульфата кальция, при взаимодействии с водой переходящего в двухводный, и полиакриламидагеля, создающих стойкую к термическому воздействию структуру, обеспечивает длительное поддержание температуры до 150°С, например, электронного модуля, помещенного в предлагаемый термостатирующий материал при воздействии низкотемпературного (260°С) пламени, за счет дегидратации воды.

Для предотвращения дегидратации при длительном хранении термостабилизирующего материала разового действия на его поверхность сверху наносят слой герметика - компаунда КЛТ-30 однокомпонентного, марки А.

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 Н₂О 0 100 2440 - Двухводный сульфат кальция (гипс) CaSO₄*2H₂O   128 345 Устойчивая структура Полиакриламидгель содержит 6% полиакриламида и 94% воды * 95-100 100     Герметик компаунд КЛТ - 30 однокомпонентный, плотность 1150 кг/м³**   температурный режим эксплуатации -60 - (+300)°С     *Полиакриламидгель (ТУ 6-01-1049-92).
** 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.

Компаунд КЛТ-30 предназначен для поверхностной герметизации различной аппаратуры, работающей в среде воздуха, и защиты ее от воздействия влаги, для поверхностной герметизации приборов, работающих в условиях вибрации. Герметик обладает отличной вибростойкостью и не меняет своих свойств в диапазоне температур от -60С до +300С. В зависимости от вязкости герметик КЛТ-30 выпускается двух типов: А - текучий; Б - вязкотекучий.

Термостабилизирующий материал разового действия готовят следующим образом.

Пример 1

Для приготовления 100 масс.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 47 масс.% и 53 масс.% полиакриламидгеля. В результате перемешивания образуется паста. Полученной пастой заполняют термостойкий контейнер целиком, и в центре него располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. После этого верхнюю поверхность материала покрывают слоем герметика толщиной 0,4 мм и закрывают контейнер крышкой.

Пример 2

Для приготовления 100 масс.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 50 масс.% и 50 масс.% полиакриламидгеля. В результате перемешивания образуется паста. Полученной пастой заполняют термостойкий контейнер целиком, и в центре него располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. После этого верхнюю поверхность материала покрывают слоем герметика толщиной 1 мм и закрывают контейнер крышкой.

Пример 3

Для приготовления 100 масс.% материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 53 масс.% и 47 масс.% полиакриламидгеля. В результате перемешивания образуется паста. Полученной пастой заполняют термостойкий контейнер целиком, и в центре него располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. После этого верхнюю поверхность материала покрывают слоем герметика толщиной 0,6 мм и закрывают контейнер крышкой.

Результаты испытания приведены в таблице 2.

Определение тепловых эффектов.

Определение тепловых эффектов проводилось на приборе Дериватограф фирмы Паулик и Эрдей сравнением площадей, ограниченной 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 воды, содержащейся в полиакриламидгеле. В образце №1 большое количество воды, содержащейся в полиакриламидгеле, обеспечивающем большой тепловой эффект разложения, однако мало полуводного сульфат кальция, и происходит выделение из контейнера продуктов разложения. В образце №3 полуводного сульфат кальция достаточно, чтобы образовалась устойчивая структура, однако количество воды, содержащейся в полиакриламидгеле. 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   Полуводный сульфат кальция 47,0     Выделение из контейнера продуктов разложения 1 Полиакриламидгель 53,0
сверху слой: 1750 -   Герметика 0,4 мм       Полуводный сульфат кальция 50,0     Устойчивая форма 2 Полиакриламидгель 50,0
сверху слой: 1700 4 ч 30 мин   Герметика 1,0 мм       Полуводный сульфат кальция 53,0     Устойчивая форма 3 Полиакриламидгель 47,0
сверху слой: 1250 3 ч 40 мин   Герметика 0,6 мм    

Изобретение относится к материалам, применяемым для создания тепловой защиты элементов электронной аппаратуры при длительном тепловом воздействии. Термостабилизирующий материал разового действия представляет собой смесь полиакриламидгеля, содержащего воду, с полуводным сульфатом кальция. Верхняя поверхность термостабилизирующего материала покрыта герметиком компаундом КЛТ-30 однокомпонентным. Изобретение 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, состоящий из смеси полиакриламидгеля, содержащего воду, с 47-53 мас.% полуводного сульфата кальция, и имеющий верхнюю поверхность, покрытую герметиком компаундом КЛТ-30 однокомпонентным, с толщиной слоя 0,4-1,0 мм.