RU2020478C1 - Material for protector of piezoelectric transducer - Google Patents

Material for protector of piezoelectric transducer Download PDF

Info

Publication number
RU2020478C1
RU2020478C1 SU5033220A RU2020478C1 RU 2020478 C1 RU2020478 C1 RU 2020478C1 SU 5033220 A SU5033220 A SU 5033220A RU 2020478 C1 RU2020478 C1 RU 2020478C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasticizer
tread
protector
filler
triethanolamine
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.С. Марьин
Л.В. Егорова
Original Assignee
Самарское специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самарское специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика" filed Critical Самарское специальное конструкторское бюро "Нефтехимавтоматика"
Priority to SU5033220 priority Critical patent/RU2020478C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2020478C1 publication Critical patent/RU2020478C1/en

Links

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: material contains epoxy resin as binder, triethanolamine as hardener, plasticizer and finely divided powder of tungsten as filler in the following amounts, parts by weight: epoxy resin 99-101; tungsten powder 68-70; plasticizer MGF-9 3-4; triethanolamine 16-20. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для изготовления протекторов пьезоэлектрических преобразователей, предназначенных для контpоля жидких сред частотно-временными ультразвуковыми расходомерами. The invention relates to a measuring and control technique and can be used for the manufacture of piezoelectric transducers protectors designed for monitoring liquid media with frequency-time ultrasonic flow meters.

Известен материал протектора пьезоэлектрического преобразователя, содержащий в качестве связующего эпоксидную смолу, в качестве отвердителя - низкомолекулярную полиамидную смолу, в качестве наполнителя -порошок феррита бария [1]. A known material of the protector of a piezoelectric transducer containing an epoxy resin as a binder, a low molecular weight polyamide resin as a hardener, and barium ferrite powder as a filler [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является (мас. % ) эпоксидная смола ЭД-5-10 [2]. Двуокись титана 30 Полиэфир МГФ-9 2 Полиэтиленполиамин 1,3
Однако известный материал имеет недостаточную стойкость к динамическим воздействиям и особенно к перепадам температур, так как термический коэффициент линейного расширения материала протектора и пьезокерамической пластины значительно различаются. Другой недостаток - трудность в гомогенизировании материала при его приготовлении (большое количество наполнителя по сравнению со связующим). При введении отвердителя в замес и перемешивании массы захватывается воздух, который затем трудно удалить из композиции (время жизнеспособности состава очень ограничено). Пузырьки воздуха, оставшиеся в материале, рассеивают полезную энергию, что приводит к потере чувствительности преобразователя при использовании известного материала в качестве протектора.
The closest in technical essence to the proposed is (wt.%) Epoxy resin ED-5-10 [2]. Titanium Dioxide 30 Polyester MGF-9 2 Polyethylene Polyamine 1,3
However, the known material has insufficient resistance to dynamic stresses and especially to temperature changes, since the thermal coefficient of linear expansion of the tread material and the piezoceramic plate differ significantly. Another disadvantage is the difficulty in homogenizing the material during its preparation (a large amount of filler compared to the binder). When the hardener is introduced into the batch and the mass is mixed, air is captured, which is then difficult to remove from the composition (the pot life of the composition is very limited). Air bubbles remaining in the material dissipate useful energy, which leads to a loss of sensitivity of the transducer when using a known material as a tread.

Цель изобретения - повышение стойкости к термическим ударам за счет снижения термических напряжений, повышение чувствительности за счет гомогенизации и деаэрации материала, повышение технологичности состава. The purpose of the invention is to increase resistance to thermal shock by reducing thermal stresses, increasing sensitivity due to homogenization and deaeration of the material, increasing the manufacturability of the composition.

Поставленная цель достигается тем, что материал для пьезоэлектрических преобразователей, включающий эпоксидную смолу в качестве связующего, наполнитель, пластификатор и отвердитель, содержит в качестве отвердителя триэтаноламин и в качестве наполнителя тонкодисперсный вольфрамовый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Эпоксидная смола 99-101 Порошок вольфрама 68-70 Пластификатор МГФ-9 3-4 Триэтаноламин 16-20. This goal is achieved in that the material for piezoelectric transducers, including an epoxy resin as a binder, a filler, a plasticizer and a hardener, contains triethanolamine as a hardener and a filler of finely dispersed tungsten powder in the following ratio of components, parts by weight: Epoxy resin 99- 101 Tungsten powder 68-70 Plasticizer MGF-9 3-4 Triethanolamine 16-20.

П р и м е р. Производят порцировку компонентов массы состава в весовых частях, например, 100 г эпоксидной смолы ЭД-20 помещают в емкость, подогревают до температуры 50-60оС и вводят наполнитель-порошок вольфрама в количестве 69 г. Смесь тщательно перемешивают. Далее смесь помещают в термошкаф и прокаливают при температуре 120-130оС в течение часа. Затем смесь охлаждают до температуры 50-60оС и вводят 18 г триэтаноламина и 4 г пластификатора МГФ-9. Полученную смесь перемешивают до получения однородной массы. Приготовленная масса заливается на поверхность пьезокерамического элемента преобразователя (преобразователь следует так же прогреть до температуры 50-60оС). Режим отверждения должен быть выполнен в течение 8-10 ч при температуре 65-70оС. После полимеризации преобразователь помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 75-80о в течение 1-1,5 ч (процесс нормализации клеевой системы). После отверждения протектор обрабатывают до требуемой толщины. Благодаря перемешиванию смеси при повышенной температуре масса хорошо гомогенизируется, а длительное время отверждения при повышенной температуре способствует полному удалению пузырьков воздуха из нанесенного слоя (масса обладает хорошей текучестью). Таким образом благодаря гомогенной структуре протектора и полной деаэрации материала (проверялось по шлифу продольного среза протектора) повысилась чувствительность преобразователя в 1,5 раза (из-за исключения микропузырьков воздуха, на которых рассеивается полезная упругая энергия). Содержание тонкодисперсного порошка вольфрама в качестве наполнителя в выбранных пределах при сохранении весовых соотношений остальных компонентов позволяет получить материал с равномерно распределенными в нем взвесями тяжелых частиц вольфрамового порошка с термическим коэффициентом линейного расширения, равным 4,5˙106 град-1, который контактирует с пьезокерамикой с термическим коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), равным (4,5-7,5)˙106, град-1.PRI me R. Produce portsirovku component weight of the composition in parts by weight, e.g., 100 g of epoxy resin ED-20 was placed in a container, heated to a temperature of 50-60 ° C and injected tungsten powder filler in an amount of 69 g. mixture was thoroughly stirred. Next, the mixture is placed in a heating cabinet and calcined at a temperature of 120-130 about C for one hour. The mixture was then cooled to 50-60 ° C and introduced into 18 g of triethanolamine and 4 g of 9-IFG plasticizer. The resulting mixture is stirred until a homogeneous mass. The prepared mass is poured onto the surface of the piezoceramic transducer element (transducer should also be heated to a temperature of 50-60 ° C). Stoving must be made for 8-10 hours at 65-70 ° C. After the polymerization, the transducer is placed in an oven and maintained at 75-80 for 1-1.5 h (normalization adhesive system). After curing, the tread is treated to the desired thickness. By mixing the mixture at elevated temperature, the mass is well homogenized, and a long curing time at elevated temperature helps to completely remove air bubbles from the applied layer (the mass has good fluidity). Thus, due to the homogeneous structure of the tread and the complete deaeration of the material (checked by thin section of the longitudinal section of the tread), the sensitivity of the converter increased by a factor of 1.5 (due to the exclusion of microbubbles of air on which useful elastic energy is dissipated). The content of finely dispersed tungsten powder as a filler in the selected limits while maintaining the weight ratios of the other components allows to obtain a material with evenly distributed suspensions of heavy particles of tungsten powder with a thermal coefficient of linear expansion equal to 4.5 × 10 6 deg -1 , which is in contact with piezoceramics with thermal coefficient of linear expansion (TEC) equal to (4.5-7.5) ˙10 6 , deg -1 .

Приближение термических коэффициентов линейного расширения материала протектора и пьезокерамики преобразователя значительно снижает внутренние термические напряжения материала протектора при перепадах температур и тем самым повышает стойкость протектора к циклическим перепадам температур. The approximation of the thermal coefficients of linear expansion of the tread material and the piezoelectric ceramics of the transducer significantly reduces the internal thermal stresses of the tread material at temperature differences and thereby increases the tread resistance to cyclic temperature changes.

При содержании порошка вольфрама ниже указанного предела, менее 65 мас. ч., повышается ТКЛР материала протектора, что приводит к снижению стойкости материала протектора к перепадам температур. При содержании порошка вольфрама выше указанных пределов, более 70 мас.ч., повышаются напряжения между частицами наполнителя и объемом смолы, что приводит к снижению стойкости материала к тепловым ударам. При содержании пластификатора выше 4 мас.ч. снижается влагостойкость материала протектора. При содержании ниже 3 маc.ч. пластификатора МГФ-9 растут внутренние напряжения материала протектора (протектор становится хрупким). Содержание отвердителя триэтаноламина менее 15 мас.ч. приводит к неполному отверждению материала. Содержание отвердителя более 20 мас.ч. вызывает агрессивное воздействие на электроды пьезоэлемента. When the tungsten powder content is below the specified limit, less than 65 wt. h, increases the thermal expansion coefficient of the tread material, which leads to a decrease in the resistance of the tread material to temperature extremes. When the content of tungsten powder above the specified limits, more than 70 parts by weight, stresses between the filler particles and the resin volume increase, which leads to a decrease in the resistance of the material to thermal shock. When the content of the plasticizer is above 4 wt.h. moisture resistance of the tread material decreases. When kept below 3 wt.h. the plasticizer MGF-9, the internal stresses of the tread material increase (the tread becomes brittle). The hardener content of triethanolamine is less than 15 wt.h. leads to incomplete curing of the material. The hardener content of more than 20 parts by weight causes an aggressive effect on the electrodes of the piezoelectric element.

Исследования стойкости соединения протектора и пьезокерамики преобразователя и циклическим перепадам температур (выдержка в нагревательной печи в течение 20 мин при +80оС, а затем охлаждение при температуре -12оС в течение 20 мин) показали, что предел прочности соединения протектор - пьезокерамический элемент преобразователя оставался постоянным после 50 циклов (контролировалось по падению чувствительности преобразователя в системе излучатель-приемник).Studies of the resistance of the tread and piezoelectric ceramics of the transducer and cyclic temperature differences (holding in a heating furnace for 20 min at +80 о С, and then cooling at a temperature of -12 о С for 20 min) showed that the ultimate strength of the protector - piezoceramic element is the converter remained constant after 50 cycles (controlled by a decrease in the sensitivity of the converter in the emitter-receiver system).

Проверка чувствительности предлагаемого материала протектора производилось следующим образом. Checking the sensitivity of the proposed tread material was carried out as follows.

Были изготовлены по две пары преобразователей с протектором известного решения и две пары преобразователей с протектором из предлагаемого материала. Преобразователи помещались в жидкость с водой. Расстояние между преобразователями составляло 300 мм. Протекторы были выполнены четвертьволновой толщины на резонансной частоте преобразователя. Амплитуды импульсных колебаний на выходе системы излучатель-приемник получается в 1,5-1,8 раза больше, чем в случае аналогичных преобразователей с протектором, выполненным из материала прототипа. Two pairs of converters with a protector of a known solution and two pairs of converters with a protector from the proposed material were manufactured. The transducers were placed in a liquid with water. The distance between the transducers was 300 mm. The protectors were made quarter-wave thickness at the resonant frequency of the Converter. The amplitudes of pulsed oscillations at the output of the emitter-receiver system are 1.5-1.8 times greater than in the case of similar converters with a protector made of the material of the prototype.

Из приведенных данных следует, что благодаря гомогенизации и деаэрации материала протектора повысилась чувствительность материала в более чем 1,5 раза. From the above data it follows that due to the homogenization and deaeration of the tread material, the sensitivity of the material increased by more than 1.5 times.

Таким образом, предлагаемый материал для протектора пьезопреобразователя позволяет получить хорошие механо-акустические свойства, а именно снижение внутренних напряжений при перепадах температур, повышение долговечности пьезопреобразователя и чувствительности. Материал обладает хорошей технологичностью, так как длительное время масса сохраняет высокую текучесть, благодаря чему обеспечиваются надежный молекулярный контакт с поверхностью пьезокерамики, хорошая текучесть материала позволяет в достаточной мере обеспечить упаковку частичек наполнителя, а также выход газовых включений за время отверждения без вакуумирования. Thus, the proposed material for the protector of the piezoelectric transducer allows you to get good mechano-acoustic properties, namely the reduction of internal stresses at temperature extremes, increasing the durability of the piezoelectric transducer and sensitivity. The material has good manufacturability, since for a long time the mass maintains high fluidity, which ensures reliable molecular contact with the surface of the piezoceramics, good fluidity of the material makes it possible to sufficiently ensure the packing of the filler particles, as well as the output of gas inclusions during the curing time without evacuation.

Claims (1)

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОТЕКТОРА ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, включающий эпоксидную смолу в качестве связующего, наполнитель, пластификатор и отвердитель, отличающийся тем, что он содержит в качестве отвердителя-триэтаноламин и в качестве наполнителя - тонкодисперсный порошок вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Эпоксидная смола 99 - 101
Порошок вольфрама 68 - 70
Пластификатор МГФ-9 3 - 4
Триэтаноламин 16 - 20
MATERIAL FOR A PIEZOELECTRIC CONVERTER PROTECTOR, comprising an epoxy resin as a binder, a filler, a plasticizer and a hardener, characterized in that it contains triethanolamine as a hardener and as a filler a finely divided tungsten powder in the following ratio of components:
Epoxy 99 - 101
Tungsten Powder 68 - 70
Plasticizer MGF-9 3 - 4
Triethanolamine 16 - 20
SU5033220 1992-03-19 1992-03-19 Material for protector of piezoelectric transducer RU2020478C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5033220 RU2020478C1 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Material for protector of piezoelectric transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5033220 RU2020478C1 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Material for protector of piezoelectric transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2020478C1 true RU2020478C1 (en) 1994-09-30

Family

ID=21599794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5033220 RU2020478C1 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Material for protector of piezoelectric transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2020478C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1693534, кл. G 01N 29/24, 1991. *
2. Домаркас В.И., Кажис Р-И.Ю. Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобразователи. Вильнюс. Минтис, 1974, с.199. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6969943B2 (en) Acoustic matching layer and ultrasonic transducer
US4390596A (en) Encapsulation of electronic components in bis-imido polymer
JP5665765B2 (en) Ultrasonic transducer for use in fluid media
EP0704486B1 (en) Resin composition for molding precision parts, and sleeve and ferrule produced therefrom
Reed Dynamic mechanical analysis of fiber reinforced composites
RU2020478C1 (en) Material for protector of piezoelectric transducer
US5780145A (en) Filler-containing resin composition suitable for injection molding and transfer molding
KR19990036999A (en) Dispensable Resin Paste
CN115734990A (en) Resin composition, film and cured product
US4488282A (en) Damping material
SU1677621A1 (en) Damping compound for ultrasonic piezoelectric transducers
JPH02115258A (en) Damping compound for surface wave device
Madsen et al. Network structure and properties of imidazole‐cured epoxy novolac adhesives
KR970004601B1 (en) Coating composition
SU1179207A1 (en) Composition for ultrasound converters
CN108913076A (en) A kind of heat conductive insulating casting glue
SU1527578A1 (en) Damping composition for ultrasonic transducers
JPH03149252A (en) Sealing material for piezoelectric resonating component
JPH01151A (en) vibration damping material
SU1233957A2 (en) Ultrasonic device for applying adhesion compound
US4488283A (en) Epoxy resin
KR100704122B1 (en) Composite material vibration device
RU1626866C (en) Damping mass for ultrasonic converters
RU2035256C1 (en) Oscillation absorbing material
JP2932281B2 (en) Damping material