RU2544356C1

RU2544356C1 - Способ получения радиотехнического материала

Info

Publication number: RU2544356C1
Application number: RU2014108682/03A
Authority: RU
Inventors: Петр Александрович Степанов; Ольга Владимировна Шуткина; Дмитрий Алексеевич Мельников; Надежда Ивановна Стародубцева; Виталий Петрович Крылов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-03-20

Abstract

Изобретение относится к конструкционным, электротехническим и теплозащитным материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении термостойкости радиотехнического материала с сохранением высоких прочностных и диэлектрических характеристик. Способ получения радиотехнического материала включает смешение алюмохромофосфатного связующего Фоскон-351 с порошком белого электрокорунда при соотношении 55-65 мас.%:35-45 мас.%. Полученную композицию наносят на стеклоткань, предварительно аппретированную 10-15% спирто-ацетоновым раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, в котором соотношение спирта и ацетона 1:1. Проводят отверждение методом вакуумного формования при удельном давлении 0,8 МПа при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов или отверждение в замкнутой форме при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов. Дополнительную термообработку полученного материала осуществляют при подъеме температуры до 300°C и выдержке при этой температуре в течение 3-4 часов с последующим охлаждением до комнатной температуры. Полученный материал пропитывают кремнийорганической смолой марки МФСС-8 в течение 1-2 часов с последующей сушкой на воздухе не менее 4-х часов и проведением режима полимеризации в термостате путем нагрева до температуры 320°C и выдержки при этой температуре в течение 2-3 часов. 1 табл.

Description

Изобретение относится к конструкционным, электротехническим и теплозащитным материалам и предназначено для изготовления материала на основе фосфатного связующего и преимущественно кварцевой стеклоткани для использования в теплонагруженных изделиях и конструкциях радиотехнического назначения, в теплоизоляционных изделиях, работающих при температурах от минус 60°C до плюс 800°C длительно в авиационной, космической и других областях промышленности.

Известен способ получения высокотемпературного электроизоляционного стеклотекстолита, включающий смешение алюмофосфатного связующего с оксидом алюминия, совмещение полученной композиции со стеклотканью и отверждение при повышенных температуре и давлении (RU 2076086, кл. С04В 35/80, опубл. 27.03.1997 г.).

Недостатками указанного способа являются высокая плотность материала и недостаточно высокие прочностные и диэлектрические характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ получения радиотехнического материала на алюмохромофосфатном связующем, включающий смешение алюмохромофосфатного связующего с порошком электроплавленого корунда, совмещение полученной композиции со стекловолокнистым наполнителем и отверждение при повышенных температуре и давлении (RU 2220930, кл. С04В 35/80, С04В 28/34, опубл. 10.01.2004 г.).

В известном способе пропитку предварительно аппретированной 3-7% спиртовым раствором кремнийорганической смолы кварцевой или кремнеземной стеклоткани проводят смесью хромалюмофосфатного связующего марки ХАФС-3 в смеси с электроплавленым корундом дисперсностью 10-15 мкм в соотношении 1:1. Отверждение материала осуществляют при удельном давлении 0,95-1,05 МПа и подъеме температуры до 270°С±5°C со скоростью 17-18 град/час.

Недостатками указанного способа получения радиотехнического материала являются недостаточно высокие прочностные и диэлектрические характеристики при повышенных температурах.

Задачей, решаемой предлагаемым способом получения радиотехнического материала, является обеспечение повышенной термостойкости стеклотекстолита с сохранением высоких прочностных и диэлектрических характеристик.

Технический результат достигается предлагаемым способом получения радиотехнического материала, включающим смешение алюмохромофосфатного связующего с порошком электроплавленого корунда, нанесение полученной композиции на кварцевую или кремнеземную стеклоткань, аппретированную раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, содержащим спирт, и отверждение при заданных температуре и давлении, отличающимся тем, что в качестве алюмохромофосфатного связующего используют алюмохромфосфатное связующее марки Фоскон-351, в качестве электроплавленого корунда используют порошок белого электрокорунда, соотношение алюмохромофосфатного связующего марки Фоскон-351 и порошка белого электрокорунда составляет 55-65% мас:35-45% мас. соответственно, в качестве аппрета используют 10-15% спирто-ацетоновый раствор кремнийорганической смолы КМ-9К, в котором соотношение спирта и ацетона 1:1, после аппретирования кварцевой или кремнеземной стеклоткани ее подсушивают при комнатной температуре не менее 10 часов, после чего наносят полученную композицию и отверждают под вакуумом при удельном давлении 0,8МПа при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов или в замкнутой форме при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов, после чего дополнительно проводят термообработку полученного материала при подъеме температуры до 300°C и выдержке в течение 3-4 часов, затем полученный материал охлаждают до комнатной температуры и проводят его пропитку кремнийорганической смолой марки МФСС-8 в течение 1-2 часов с последующей сушкой на воздухе не менее 4-х часов и полимеризацией в термостате путем нагрева до температуры 320°C и выдержки при этой температуре в течение 2-3 часов.

Связующее Фоскон-351 представляет собой водные растворы кислых фосфорнокислых солей алюминия и хрома (ТУ 2149-150-10964029-01). Предложенный оксидный состав алюмохромофосфатного связующего обладает необходимой кислотностью и вязкостью раствора, что приводит к получению прочного, термостойкого материала.

Для повышения адгезии и снижения содержания воды в связующее добавляют мелкодисперсный белый электрокорунд дисперсностью 5-10 мкм.

Отверждение материала при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов обусловлено химической природой алюмохромофосфатного связующего Фоскон-351, отверждение которого происходит при удалении воды и переходе кислых фосфатов в средние. Для получения водостойкого прочного материала отверждение проводится при ступенчатом подъеме температуры для равномерного удаления паров воды и структурных переходов фосфатов в водостойкую форму.

Термообработка материала при температуре 300°C обеспечивает стабилизацию диэлектрических и прочностных характеристик материала. При этой температуре происходит окончательный переход кислых фосфатов в водостойкую форму средних фосфатов и перераспределение напряжений на материале.

Продукт МФСС-8 - метилфенилспиросилоксан - олигомер с молярным весом 2200 выпускается в виде ацетонового раствора плотностью 0,91-0,97 г/см³, не содержит функциональных групп и отверждается без выделения побочных веществ. Продукт МФСС-8 является типичным представителем полиорганосилоксанов спироциклического строения (ТУ 6-02-1352-87).

Проведения полимеризации при температуре 320°C обусловлено тем, что при этой температуре происходит образование пространственной структуры кремнийорганической смолы; причем образование циклов повышенной термостойкости зависит не только от температуры, но и от времени выдержки при этой температуре. Время выдержки в течение 2-3 часов обеспечивает получение материала заданной прочности и термостойкости.

Примеры конкретного выполнения способа получения радиотехнического материала

Пример 1. На кварцевую стеклоткань ТС 8/3-К-ТО, аппретированную 10% спирто-ацетоновым раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, наносили смесь, состоящую из 65% мас. связующего Фоскон-351 и 35% мас. порошка белого электрокорунда зернистостью 5-10 мкм, отверждали методом вакуумного формования при удельном давлении 0,8 МПа при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре 2 часа, затем подвергали термообработке при конечной температуре 300°C и выдержке при этой температуре в течение 3-х часов. Затем охлаждали до комнатной температуры, производили пропитку окунанием материала в емкость с продуктом МФСС-8 и выдержкой в ней в течение 2-х часов. Далее материал помещали в термостат и полимеризовали при температуре 320°C в течение 2 часов.

Характеристики радиотехнического материала представлены в таблице.

Пример 2. Пример 2 осуществляли по примеру 1, но на кварцевую стеклоткань ТС 8/3-К-ТО, аппретированную 12% спирто-ацетоновым раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, наносили смесь, состоящую из 55% мас. связующего Фоскон-351 и 45% мас. порошка белого электрокорунда зернистостью 5-10 мкм, подвергали термообработке при конечной температуре 300°C и выдержке при этой температуре в течение 3,5 часов. Затем охлаждали до комнатной температуры, производили пропитку окунанием материала в емкость с продуктом МФСС-8 и выдержкой в ней в течение 1,5 часов. Далее материал помещали в термостат и полимеризовали при температуре 320°C в течение 2,5 часов.

Пример 3. Пример 3 осуществляли по примеру 1, но на кремнеземную стеклоткань МКТ-3,0, аппретированную 15% спирто-ацетоновым раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, наносили смесь, состоящую из 60% мас. связующего Фоскон-351 и 40% мас. порошка белого электрокорунда зернистостью 5-10 мкм, материал отверждали в замкнутой форме при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре 2,5 часа с последующей термообработкой при конечной температуре 300°C и выдержке при этой температуре в течение 4 часов. Затем охлаждали до комнатной температуры, производили пропитку окунанием материала в емкость с продуктом МФСС-8 и выдержкой в ней в течение 1 часа. Далее материал помещали в термостат и полимеризовали при температуре 320°C в течение 3 часов.

Дополнительное введение порошка белого электрокорунда ухудшает механические свойства (возрастает пористость КМ). Уменьшение количества порошка белого электрокорунда ухудшает теплофизические свойства материала.

Из таблицы видно, что использование предлагаемого способа получения радиотехнического материала позволяет изготовить материал, сохраняющий высокие прочностные свойства без изменения диэлектрических характеристик в условиях повышенных температур. В таблице приведены сравнительные характеристики радиотехнического материала по примерам 1-3 и прототипа.

Показатели		По примеру 1	По примеру 2	По примеру 3	Прототип
Плотность, г/см³		1,70	1,79	1,70	1,7-1,85
Предел прочности при изгибе, кгс/см² при температуре	20°C	1420	1330	1420	700-1300
	600°C	370	340	370	-
	800°C	370	360	370	-
	1000°C	530	470	530	-
Диэлектрическая проницаемость при частоте 10¹⁰ Гц при температуре	20°C	3,40	3,40	3,40	3,5-4,1
	300°C	3,40	3,40	3,40	-
	400°C	3,40	3,40	3,40	-
	700°C	3,44	3,44	3,44
	800°C	3,48	3,48	3,48	-
Тангенс угла диэлектрических потерь tg×10⁴ при частоте 10¹⁰ Гц при температуре	20°C	78	78	78	-
	300°C	110	110	110	-
	600°C	72	72	72	-
	800°C	80	80	80

Claims

Способ получения радиотехнического материала, включающий смешение алюмохромофосфатного связующего с порошком электроплавленого корунда, нанесение полученной композиции на кварцевую или кремнеземную стеклоткань, аппретированную раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, содержащим спирт, и отверждение при заданных температуре и давлении, отличающийся тем, что в качестве алюмохромофосфатного связующего используют алюмохромфосфатное связующее марки Фоскон-351, в качестве электроплавленого корунда используют порошок белого электрокорунда, соотношение алюмохромофосфатного связующего марки Фоскон-351 и порошка белого электрокорунда составляет 55-65% мас:35-45% мас. соответственно, в качестве аппрета используют 10-15% спирто-ацетоновый раствор кремнийорганической смолы КМ-9К, в котором соотношение спирта и ацетона 1:1, после аппретирования кварцевой или кремнеземной стеклоткани ее подсушивают при комнатной температуре не менее 10 часов, после чего наносят полученную композицию и отверждают под вакуумом при удельном давлении 0,8МПа при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов или в замкнутой форме при подъеме температуры до 170°C и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов, после чего дополнительно проводят термообработку полученного материала при подъеме температуры до 300°C и выдержке в течение 3-4 часов, затем полученный материал охлаждают до комнатной температуры и проводят его пропитку кремнийорганической смолой марки МФСС-8 в течение 1-2 часов с последующей сушкой на воздухе не менее 4-х часов и полимеризацией в термостате путем нагрева до температуры 320°C и выдержки при этой температуре в течение 2-3 часов.