RU2806979C1

RU2806979C1 - Method for producing heat-resistance radio-technical material based on aluminium chrome phosphate binder

Info

Publication number: RU2806979C1
Application number: RU2022116647A
Authority: RU
Inventors: Ирина Григорьевна Атрощенко; Петр Александрович Степанов; Михаил Юрьевич Русин; Виталий Григорьевич Козик; Константин Юрьевич Вертинский
Original assignee: Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина"
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-11-08

Abstract

FIELD: structural; electrical and heat-shielding materials.

SUBSTANCE: invention is intended for manufacturing of a material based on an aluminium-chromium-phosphate binder and quartz fabric for use in heat-loaded, heat-insulating products and structures for radio engineering purposes, operating at temperatures from minus 60 to plus 800°C in aviation, space and other industries. The method involves mixing an aluminium-chromium-phosphate binder of the Foskon-351 brand with white electro-corundum powder, applying the resulting composition to quartz glass fabric, finished with an alcohol-acetone solution of KM-9K organosilicon resin, curing it under vacuum, and performing heat treatment at a temperature of 300°C for 3-4 hours and cooling to room temperature, impregnating with organosilicon resin of grade MFSS-8 for 1-2 hours, air drying, polymerization at a temperature of 320°C and exposing at this temperature for 2-3 hours. To implement the necessary thermal transformations of the binder material and silicone resin, additional heat treatment is carried out at a temperature of 400-500°C for 0.5-1 hour.

EFFECT: increase of strength characteristics of the material at elevated temperatures.

1 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к конструкционным, электротехническим и теплозащитным материалам и предназначено для изготовления материала на основе алюмохромфосфатного связующего и кварцевой ткани для использования в теплонагруженных, теплоизоляционных изделиях и конструкциях радиотехнического назначения, работающих при температуре от минус 60 до плюс 800°С в авиационной, космической и других областях промышленности.The invention relates to structural, electrical and heat-shielding materials and is intended for the manufacture of a material based on an aluminum-chromium phosphate binder and quartz fabric for use in heat-loaded, heat-insulating products and structures for radio engineering purposes, operating at temperatures from minus 60 to plus 800 ° C in aviation, space and other applications areas of industry.

Известен способ получения радиотехнического материала (патент РФ №2220930, МПК СО4В 35/80, СО4В 28/34, опублик. 10.01.2014), включающий смешение алюмохромфосфатного связующего ХАФС-3 с электроплавленным корундом в соотношении 1:1 и кварцевой или кремнеземной ткани, аппретированной 3 - 7% спиртовым раствором кремнийорганической смолы. Совмещение полученной композиции связующего со стекловолокнистым наполнителем и проведение режима отверждения происходит под прессом при удельном давлении 0,92 - 1,05 МПа и подъёме температуры до (270±5)°С, с проведением последующего режима термообработки до 300°С. Проведение режима термообработки при температуре выше 300°С нецелесообразно из соображений технологичности. Недостатком указанного способа получения радиотехнического материала являются недостаточно высокие прочностные и диэлектрических характеристики в условиях повышенных температур.There is a known method for producing radio-technical material (RF patent No. 2220930, MPK SO4V 35/80, SO4V 28/34, published 01/10/2014), including mixing the aluminochrome phosphate binder HAFS-3 with electrofused corundum in a 1:1 ratio and quartz or silica fabric, finished with a 3 - 7% alcohol solution of organosilicon resin. The combination of the resulting binder composition with a glass fiber filler and the curing mode takes place under a press at a specific pressure of 0.92 - 1.05 MPa and a temperature rise to (270 ± 5) ° C, with a subsequent heat treatment mode of up to 300 ° C. Carrying out heat treatment at temperatures above 300°C is impractical for reasons of manufacturability. The disadvantage of this method for producing radio-technical material is that the strength and dielectric characteristics are not high enough at elevated temperatures.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения радиотехнического материала, описанный в патенте РФ №2544356 МПК СО4В 35/80 опублик. 05.03.2015.The closest in technical essence is the method for producing radio-technical material, described in RF patent No. 2544356 MPK SO4V 35/80 published. 03/05/2015.

В известном способе получения материала используют композицию из алюмохромфосфатного связующего марки Фоскон-351, в качестве электроплавленного корунда - порошок белого электрокорунда в соотношении 55 - 65 % мас: 35-45 мас соответственно, нанесенную на кварцевую или кремнеземную стеклоткань, аппретированную 10-15% раствором кремнийорганической смолы КМ-9К в спирто-ацетоновом растворе в соотношении 1:1. После нанесения на кварцевую или кремнеземную стеклоткань полученной композиции, ее отверждают под вакуумом при удельном давлении 0,8 МПа при подъеме температуры до 170°С и выдержке при этой температуре не менее 2-часов или в замкнутой форме при подьеме температуры до 170°С и выдержке при этой температуре не менее 2-х часов, после чего проводят термообработку полученного материала при подъеме температуры до 300°С и выдержке в течение 3 - 4 часов, затем полученный материал охлаждают до комнатной температуры 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°С и выдержки при этой температуре в течение 2 - 3 часов.In the known method of obtaining the material, a composition of aluminochrome phosphate binder of the Foskon-351 brand is used, as electrofused corundum - white electrocorundum powder in the ratio of 55 - 65% wt: 35-45 wt, respectively, applied to quartz or silica glass fabric, coated with a 10-15% solution organosilicon resin KM-9K in an alcohol-acetone solution in a 1:1 ratio. After applying the resulting composition to quartz or silica glass fabric, it is cured under vacuum at a specific pressure of 0.8 MPa when the temperature rises to 170°C and held at this temperature for at least 2 hours or in a closed form when the temperature rises to 170°C and exposure at this temperature for at least 2 hours, after which the resulting material is heat treated by raising the temperature to 300°C and holding for 3 - 4 hours, then the resulting material is cooled to room temperature and impregnated with organosilicon resin of the MFSS-8 grade in for 1 - 2 hours, followed by air drying for at least 4 hours and polymerization in a thermostat by heating to a temperature of 320 ° C and holding at this temperature for 2 - 3 hours.

Недостатком указанного способа получения термостойкого радиотехнического материала является резкое уменьшение прочностных характеристик материала при нагреве свыше максимальной температуры термообработки. Данный факт объясняется недостаточной температурой термообработки материала (до 300°С) для стабилизации свойств алюмохромфосфатного связующего.The disadvantage of this method for producing heat-resistant radio-technical material is a sharp decrease in the strength characteristics of the material when heated above the maximum heat treatment temperature. This fact is explained by the insufficient heat treatment temperature of the material (up to 300°C) to stabilize the properties of the aluminum chrome phosphate binder.

Задачей, решаемой предлагаемым способом получения термостойкого радиотехнического материала, является увеличение и стабилизация прочностных характеристик материла в процессе нагрева.The problem solved by the proposed method for producing heat-resistant radio-technical material is to increase and stabilize the strength characteristics of the material during the heating process.

Технический результат достигается предлагаемым способом получения термостойкого радиотехнического материала, включающим смешение алюмохромфосфатного связующего марки Фоскон-351 с порошком белого электрокорунда, нанесение полученной композиции на кварцевую стеклоткань, аппретированную спирто-ацетоновым раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, отверждение ее под вакуумом, проведение термообработки при температуре 300°С в течение 3 - 4 часов и охлаждение до комнатной температуры, пропитку кремнийорганической смолой марки МФСС-8 в течение 1-2 часов, сушку на воздухе, полимеризацию при температуре 320°С и выдержку при этой температуре в течение 2 - 3 часов, отличающийся тем, что после охлаждения материал термообрабатывают при температуре 400 - 500°С в течение не менее 0,5 часа.The technical result is achieved by the proposed method for producing heat-resistant radio-technical material, including mixing aluminochrome phosphate binder of the Foskon-351 brand with white electrocorundum powder, applying the resulting composition to quartz glass fabric, finished with an alcohol-acetone solution of organosilicon resin KM-9K, curing it under vacuum, carrying out heat treatment at a temperature 300°C for 3 - 4 hours and cooling to room temperature, impregnation with organosilicon resin grade MFSS-8 for 1-2 hours, air drying, polymerization at a temperature of 320°C and holding at this temperature for 2 - 3 hours , characterized in that after cooling the material is heat treated at a temperature of 400 - 500°C for at least 0.5 hours.

Дополнительная термообработка материала при температуре 400 - 500°С обеспечивает стабилизацию свойств алюмохромфосфатного связующего за счет перераспределения фаз и элементного состава связующего, в том числе выход реакционно связанной воды, а также более полное образование пространственной структуры кремнийорганической смолы с образованием циклов повышенной термостойкости, что приводит к увеличению прочностных характеристик материала при нагреве.Additional heat treatment of the material at a temperature of 400 - 500°C ensures stabilization of the properties of the aluminum chrome phosphate binder due to the redistribution of phases and elemental composition of the binder, including the release of reaction bound water, as well as a more complete formation of the spatial structure of the organosilicon resin with the formation of cycles of increased heat resistance, which leads to increasing the strength characteristics of the material when heated.

Для обеспечения проведения необходимых термических превращений в материале время проведения термообработки не менее 0,5 часа.To ensure the necessary thermal transformations in the material, the heat treatment time is at least 0.5 hours.

Примеры конкретного выполнения способа получения термостойкого радиотехнического материала.Examples of specific implementation of a method for producing heat-resistant radio-technical material.

Пример 1. На кварцевую ткань 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°С и выдержке при этой температуре 2 часа, затем подвергали термообработке при конечной температуре 300°С 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 1,5 часов. Далее материал помещали в термостат и полимеризовали при температуре 320°С в течение 2,5 часов. После охлаждения материал подвергали термообработке при температуре 450°С в течение 1 часа.Example 1. A mixture consisting of 65 % wt. binder FOSKON-351 and 35% wt. white electrocorundum powder with a grain size of 5-10 microns, was cured by vacuum molding at a specific pressure of 0.8 MPa when the temperature was raised to 170°C and held at this temperature for 2 hours, then subjected to heat treatment at a final temperature of 300°C and held at this temperature for within 3 hours. Then it was cooled to room temperature and impregnated by dipping the material into a container with the MFSS-8 product and keeping it there for 1.5 hours. Next, the material was placed in a thermostat and polymerized at a temperature of 320°C for 2.5 hours. After cooling, the material was heat treated at 450°C for 1 hour.

Характеристики термостойкого радиотехнического материала представлены в таблице.The characteristics of the heat-resistant radio-technical material are presented in the table.

Пример 2. Пример 2 осуществляли по примеру 1, но на кварцевую ткань ТС 8/3-К-ТО, аппретированную 12% спирто-ацетоновым раствором кремнийорганической смолы КМ-9К, наносили смесь, состоящую из 60% мас. связующего ФОСКОН-351 и 40% мас. порошка белого электрокорунда, подвергали термообработке при конечной температуре 300°С 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 2-х часов. Далее материал помещали в термостат и полимеризовали при температуре 320°С в течение 2 часов. После охлаждения материал подвергали термообработке при температуре 500°С в течение 0,5 часа.Example 2. Example 2 was carried out according to example 1, but a mixture consisting of 60% wt. binder FOSKON-351 and 40% wt. white electrocorundum powder was subjected to heat treatment at a final temperature of 300°C and held at this temperature for 3.5 hours. Then it was cooled to room temperature and impregnated by dipping the material into a container with the MFSS-8 product and keeping it there for 2 hours. Next, the material was placed in a thermostat and polymerized at a temperature of 320°C for 2 hours. After cooling, the material was subjected to heat treatment at a temperature of 500°C for 0.5 hours.

Пример 3. Пример 3 осуществляли по примеру 1, но подвергали термообработке при конечной температуре 300°С 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 1,5 часов. Далее материал помещали в термостат и полимеризовали при температуре 320°С в течение 3 часов. После охлаждения материал подвергали термообработке при температуре 400°С в течение 1 часа.Example 3 Example 3 was carried out according to example 1, but was subjected to heat treatment at a final temperature of 300°C and holding at this temperature for 4 hours. Then it was cooled to room temperature and impregnated by dipping the material into a container with the MFSS-8 product and keeping it there for 1.5 hours. Next, the material was placed in a thermostat and polymerized at a temperature of 320°C for 3 hours. After cooling, the material was heat treated at 400°C for 1 hour.

ТаблицаTable ПоказателиIndicators По примеру 1According to example 1 По примеру 2According to example 2 По примеру 3According to example 3 По прототипуAccording to the prototype Плотность, г/см³ Density, g/cm ³ 1,701.70 1,711.71 1,671.67 1,70 - 1,791.70 - 1.79 Диэлектрическая проницаемость при частоте 10¹⁰ Гц при температуре 20°С Dielectric constant at a frequency of 10 ¹⁰ Hz at a temperature of 20°C 3,303.30 3,303.30 3,303.30 3,43.4 Тангенс угла диэлектрических потерь tg×10⁴ при частоте 10¹⁰ Гц при температуре 20°С Dielectric loss tangent tg×10 ⁴ at a frequency of 10 ¹⁰ Hz at a temperature of 20°C 7070 6868 7272 7878 Предел прочности при изгибе, кгс/см² при температуреBending strength, kgf/cm ² at temperature 20°С20°С 13501350 13201320 14001400 1330-14201330-1420 400°С400°C 11701170 10901090 12301230 ---- 600°С600°C 610610 590590 570570 340-360340-360 800°С800°C 470470 450450 420420 360-370360-370 1000°С1000°C 520520 480480 450450 470-530470-530

Из таблицы видно, что использование предлагаемого способа получения термостойкого радиотехнического материала позволяет изготовить материал, сохраняющий высокие прочностные характеристики в широком диапазоне температур.The table shows that the use of the proposed method for producing heat-resistant radio-technical material makes it possible to produce a material that maintains high strength characteristics over a wide temperature range.

Claims

A method for producing a heat-resistant radio-technical material based on an aluminochrome phosphate binder, including mixing an aluminum chrome phosphate binder of the Foskon-351 brand with white electrocorundum powder, applying the resulting composition to quartz glass fabric, finished with an alcohol-acetone solution of organosilicon resin KM-9K, curing it under vacuum, and performing heat treatment at a temperature 300°C for 3–4 hours and cooling to room temperature, impregnation with organosilicon resin grade MFSS-8 for 1-2 hours, air drying, polymerization at a temperature of 320°C and holding at this temperature for 2–3 hours , characterized in that after cooling, additional heat treatment of the material is carried out at a temperature from 400 to 500°C for 0.5-1 hour, while in the case of heat treatment at a temperature of 400°C, the time is 1 hour.