Полімери

|Костромской Державний Технологічний Університет | | | | | | | | | | | | | | | |Реферат | | | | | | | | | |ПОЛІМЕРИ | |Виконав: |Тишкевич Е.Е., 97-А-18 «А «| |Перевірив: |Плаксин Е.Б. | | | |Кострома — 2000 |.

|Общая характеристика і класифікація … |3 | | | | |Властивості полімерів … |5 | |Механічні властивості … |5 | |Теплофизические властивості … |6 | |Хімічні властивості … |6 | |Електричні властивості … |7 | |Технологічні властивості … |8 | | | | |Пластмаси … |9 | |Полістирол … |10 | |Поліетилен … |10 | |Фторопласт … |11 | |Полиимид … |12 | |Эпоксидные смоли … |12 | | | | |Шаруваті пластики … |14 | |Друковані плати за термопластах … |16 | | | | |Синтетичні емалі, лаки і компаунды … |16 | |Лакі … |16 | |Емалі … |19 | |Компаунды … |17 | | | | |Полімерні клеї і агдезивы … |19 | | | | |Список літератури … |21 |.

СПІЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА І КЛАССИФИКАЦИЯ.

Полімером називається органічна речовина, довгі молекули якого побудовано з однакових багаторазово повторюваних ланок — мономеров.

Розмір молекули полімеру визначається ступенем полімеризації n, тобто. числом ланок у ланцюги. Якщо n=10…20, речовини є легкі олії. З зростанням п збільшується в’язкість, речовина стає воскообразным, нарешті, при n=1000 утворюється твердий полімер. Ступінь полімеризації необмежена: може бути 104, і тоді довжина молекул сягає мікрометрів. Молекулярна маса полімеру дорівнює твору молекулярної маси мономера і рівня полімеризації. Зазвичай вона в межах 103 … 3*105. Настільки велика довжина молекул перешкоджає їх правильної упаковці, і структура полімерів варіює від аморфною до частково кристалічною. Частка кристалличности значною мірою визначається геометрією ланцюгів. Чим ближче до вкладаються ланцюга, тим паче кристалличным полімер стає. Звісно, кристалличность навіть у кращому разі виявляється несовершенной.

Аморфні полімери плавляться буде в діапазоні температур, який залежить як від своїх природи, а й від довжини ланцюгів; кристалічні мають точку плавления.

За походженням полімери діляться втричі группы.

Природні утворюються у результаті життєдіяльності рослин i тварин і звинувачують зберігають у деревині, вовни, шкірі. Це протеїн, целюлоза, крохмаль, шелак, лигнин, латекс.

Зазвичай природні полімери піддаються операціям виділення очищення, модифікації, у яких структура основних ланцюгів залишається незмінною. Продуктом такий переробки є штучні полімери. Прикладами є натуральний каучук, виготовлений з латексу, целулоїд, являє собою нитроцеллюлозу, пластифицированную камфорой для підвищення эластичности.

Природні і штучні полімери зіграли більшу роль сучасної техніці, а деяких сферах залишаються незамінними і досі пір, наприклад, у целюлозно-паперової промисловості. Проте різке зростання виробництва та споживання органічних матеріалів стався з допомогою синтетичних полімерів — матеріалів, отриманих синтезом з низькомолекулярних речовин і мають аналогів у природі. Розвиток хімічної технології високомолекулярних веществ—неотъемлемая і значна частина сучасної НТР. Без полімерів не міг відбутися ні одна галузь техніки, тим паче нової. По хімічної структурі полімери діляться на лінійні, розгалужені, сітчасті і просторові. Молекули лінійних полімерів хімічно інертні стосовно друг до друга і пов’язані між собою лише силами Ван-дер-Ваальса. При нагріванні в’язкість таких полімерів зменшується і вони можуть можна зупинити переходити спочатку у высокоэластическое, та був й у вязкотекучее стану (рис. 1). Оскільки єдиним наслідком нагріву є зміна пластичності, лінійні полімери називають термопластичными. Не треба думати, термін «лінійні» позначає прямолінійні, навпаки, їм характерніша зубчаста чи спіральна конфігурація, що дає таким полимерам механічну прочность.

Термопластичные полімери можна лише плавити, а й розчиняти, так як зв’язку Ван-дер-Ваальса легко рвуться під впливом реагентов.

Розгалужені (щеплені) полімери міцніші, ніж лінійні. Контрольоване розгалуження ланцюгів слугує однією з основних промислових методів модифікації властивостей термопластичных полимеров.

Сітчаста структура характерна тим, що ланцюга пов’язані одне з одним, а це дуже обмежує рух і призводить зміну як механічних, і хімічних властивостей. Звичайна гума м’яка, але за вулканізації сірої утворюються ковалентные зв’язку типу S-0, і міцність зростає. Полімер може придбати сітчасту структуру і спонтанно, наприклад, під впливом світла, і кисню станеться старіння із утратою еластичності і працездатності. Нарешті, якщо молекули полімеру містять реакционноспособные групи, то, при нагріванні вони з'єднуються безліччю поперечних міцних зв’язків, полімер виявляється зшитим, т. е. набуває просторову структуру. Таким чином, нагрівання викликає реакції, різко, і необоротно які змінюють властивості матеріалу, який здобуває міцність і високі в’язкість, стає нерастворимым і неплавким. У результаті великий реакційної здібності молекул, що дається взнаки у разі підвищення температури, такі полімери називають термореактивными. Неважко уявити, що й молекули активні як стосовно друг до друга, до поверхням сторонніх тіл. Тому термореактивные полімери, на відміну термопластичных, мають високої адгезионной здатністю навіть за низьких температурах, що дозволяє використовувати їх як захисних покриттів, клеїв і зв’язувальної в композиційних матеріалах. |[pic] |[pic] | |Мал.1. Схематичне діаграма | | |в'язкості термопластичных полімерів в | | |залежність від температури: Т1 — | | |температура переходу із | | |стеклообразного в високо еластичне | | |стан, Т2 — температура переходу | | |з высокоэластичного в вязкотекучее | | |стан. | | | |Рис.2 Реакції освіти | | |полімерів: а) — полімеризація, б) — | | |поліконденсація |.

Термопластичные полімери здійснюють за реакції полімеризації, протікаючим за схемою пМ—>Мп (мал.2), де М — молекула мономера, Мп — макромолекула, що складається з мономерных ланок, п—степень полимеризации.

При ланцюгової полімеризації молекулярна маса наростає майже миттєво, проміжні продукти нестійкі, реакція вразлива щодо присутності домішок і вимагає, зазвичай, високого тиску. Не дивно, що така процес у природних умовах неможливий, і всі природні полімери утворилися інакше. Сучасна хімія створила новий інструмент — реакцію полімеризації, а завдяки йому великий клас термопластичных полімерів. Реакція полімеризації реалізується лише складну апаратуру спеціалізованих виробництв, і термопластичные полімери споживач одержує у готовому виде.

Реакционноспособные молекули термореактивных полімерів можуть утворитися простішим і природним шляхом— поступово від мономера до димеру, потім до тримеру, тетрамеру тощо. буд. Таке об'єднання мономерів, їх «конденсацію», називають реакцією поліконденсації; вона вимагає ні високої чистоти, ні тисків, але супроводжується зміною хімічного складу, а вони часто й виділенням побічних продуктів (зазвичай водяної пари) (рис. 2). Саме ця реакція реалізується у природі; може бути легко здійснена з допомогою лише невеликої нагріву найпростіших умовах, до домашніх. Така висока технологічність термореактивных полімерів надає широкі можливості виготовляти різні вироби на нехимических підприємствах, зокрема на радиозаводах.

Незалежно від виду та складу вихідних речовин та способів отримання матеріали з урахуванням полімерів можна класифікувати так: пластмаси, волокниты, шаруваті пластики, плівки, покриття, клеи.

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛИМЕРОВ.

Механічні властивості. Одне з основних особливостей полімерів полягає у цьому, що окремі моменти ланцюгів (сегменти) можуть переміщатися шляхом повороту навколо зв’язку й зміни кута (рис.3). Таке усунення, на відміну від розтяги зв’язків при пружною деформації істинно твердих тіл, не вимагає великий енергії й відбувається за невисокої температурі. Ці види внутрішнього руху — зміна конформаций, невластиві іншим твердим тілах, надають полимерам схожість із рідинами. У той самий час велика довжина скривлених і спиралеобразных молекул, їх галуження і взаємна сшивка ускладнюють усунення, унаслідок чого полімер набуває властивості твердого тела.

Для деяких полімерів як концентрованих розчинів і розплавів характерно утворення із дією поля (гравітаційного, електростатичного, магнітного) кристалічною структури із паралельною впорядкованістю макромолекул не більше невеликого объема—домена. Ці полімери — звані рідкі кристаллы—находят широке застосування при виготовленні светоиндикаторов.

Полимерам поруч із звичайній пружною деформацією притаманний її оригінальний вид — высокоэластическая деформація, що стає переважної у разі підвищення температури. Перехід з высокоэластического стану в стеклообразное, що характеризується лише пружною деформацією, називається стеклованием. Нижче температури стеклования Тст стан полімеру тверде, склоподібне, высокоупругое, выше—эластическое. Якщо температура стеклования вище температури експлуатації, то полімер використовують у стеклообразном стані, якщо Тст104 МПа, полужесткие E=(5…10). 103 МПа, м’які E=(1…5)*103 МПа. Найбільш еластичні полимеры—эластомеры (каучуки) мають модуль пружності E=10 МПа. Як бачимо, навіть высокомодульные полімери поступаються за жорсткістю металам в десятки і в сотні разівЦей недолік вдається значною мірою подолати введенням у полімер волокнистих і листових наполнителей.

Особливість полімерів також у тому, що й прочностные властивості залежить від часу, т. е. гранична деформація встановлюється не відразу після докладання навантаження. Така уповільнена реакція їх у механічні напруги пояснюється инерционностью процесу зміни конформаций, які можна уявити з допомогою моделі (рис.4). Для полімерів, що у высокоэластическом стані, закон Гука в найпростішої формі незастосовуваний, т. е. напруга непропорційно деформації. Тому звичайні методи випробувань механічних властивостей стосовно полимерам можуть надавати неоднозначні результати. З тієї ж причини інженерних розрахункових способів конструювання деталей з полімерів поки що й не існує переважає емпіричний подход.

Теплофизические властивості. Коефіцієнт теплопровідності полімерів значно нижчі від, ніж в інших твердих тел,—около 0,2 … 0,3 В/(м*К), тому є теплоизоляторами. У результаті відносної рухливості зв’язків і зміни конформаций полімери мають високий ТКЛР (10−4 … 10−5 К-1). Можна було б тому думати, що вони погано сумісні з такими матеріалами, мають менший ТКЛР,—металлами і напівпровідниками. Однак, висока еластичність полімерів та порівняно невеличкий інтервал робочих температур дозволяє широко застосовувати в вигляді плівок, заподіяних на поверхню будь-яких материалов.

Діапазон температур, у яких можна експлуатувати полімери без погіршення їх механічних властивостей, обмежений. Нагревостойкость більшості полімерів, на жаль, дуже низька — лише 320…400 До і рибопродукції обмежується початком розм’якання (деформационная стійкість). Крім втрати міцності підвищення може викликати й хімічні зміни у складі полімеру, що виявляються як втрата маси. Здатність полімерів зберігати свій склад при нагріванні кількісно характеризується відносної збитком маси при нагріванні до робочої температури. Допустимим значенням убування маси вважається 0,1 … 1%. Полімери, стійкі при 500 До, вважаються нагревостойкими, а при 600…700 До — высоконагревостойкими. Їх розробка, розширення випуску застосування приносять великий народногосподарський эффект.

Хімічні властивості. Хімічна стійкість полімерів визначається у різний спосіб, але найчастіше зі зміни маси під час витримки зразка в відповідної середовищі чи реагенте. Цей критерій, проте, перестав бути універсальним і відбиває природу хімічних змін (деструкції). Навіть в стандартах (ГОСТ 12 020—66) передбачено лише якісні її оцінки за бальної системі. Так, полімери, які змінюють за 42 діб масу на 3 … 5%, вважаються стійкими, п’ять … 8%— щодо стійкими, більш як вісім … 10%—нестойкимиЗвісно, межі залежить від виду вироби та її назначения.

Для полімерів характерні висока стійкість стосовно неорганічним реактивам і менша — до органічним. У принципі всі полімери нестійкі у середовищі, які мають різко вираженими окислительными властивостями, але у тому числі і ті, хімічна стійкість яких перевищує, ніж золота і платини. Тому полімери широко використовують як контейнерів для особливо чистих реактивів та води, захисту та герметизації радіокомпонентів, і особливо напівпровідникових приладів та ИС.

Особливість полімерів ще що у цьому, що вони за своїй — природі не є вакуумплотными. Молекули газоподібних і рідких речовин, особливо води, можуть проникати у микропустоты, які утворюються на своєму шляху окремих сегментів полімеру. навіть якщо його структура бездефектна.

Для якісної оцінки сорбционно-диффузионных процесів в полимерах використовуються три параметра: коефіцієнт дифузії D, м2/с; коефіцієнт розчинності 5, кг/(м3*Па); коефіцієнт проникності р, кг/(м*Па*с), причому p=DS. Так, для води в полиэтилене D=0,8−10−12 м2/c, S=10−3 кг (м3 Па) і р=8*10−16 кг/(м*Па*с).

Полімери виконують роль захисту металевих поверхонь від корозії у разі, когда:

1) товщина шару велика.

2) полімер надає пассивирующее дію на активні (дефектні) центри металу, цим пригнічуючи коррозионное дію вологи, проникаючої до металла.

Як бачимо, герметизирующие можливості полімерів обмежені, а пассивирующее їхня цілющість неуниверсально. Тому полімерна герметизація застосовується у неответственных виробах, эксплуатирующихся в сприятливих условиях.

Більшість полімерів характерно старіння — необоротне зміна структури та властивостей, що веде до зниження їх міцності. Сукупність хімічних процесів, призводять під впливом агресивних середовищ (кисень, озон, розчини кислот і лугів) зміну будівлі та молекулярної маси, називається хімічної деструкцією. Найпоширеніший їхній вигляд — термоокислительная деструкция—происходит під впливом окислювачів при підвищеної температурі. При деструкції в повному обсязі властивості деградують однаковою мері: наприклад, при окислюванні кремнійорганічних полімерів їх діелектричні параметри погіршуються несуттєво, оскільки Si окислюється до оксиду, що є хорошим диэлектриком.

Електричні властивості. Зазвичай, полімери є диэлектриками, багатьма суттєвими параметрами найкращими у сучасній техніці. Розмір питомої об'ємного опору рv залежить тільки від будівлі, іншої від змісту іонізованих домішок — аніонів Сl-, F-, I-, катионів М+, Na+ та інших, які найчастіше уводять у смолу разом із отвердителями, модификаторами тощо. Їх концентрація може бути високою, якщо реакції отверждения були доведені остаточно. Рухливість цих іонів різко зростає на підвищення температури, що зумовлює падіння питомої опору. Наявність навіть дуже малих кількостей вологи також здатне значно зменшити удільне об'ємне опір полімерів. Це тому, що розчинені в воді домішки диссоциируют на іони, ще, присутність води сприяє дисоціації молекул самого полімеру чи домішок, наявних у ньому. За підвищеної вологості значно зменшується удільне поверхове опір деяких полімерів, що з адсорбцией влаги.

Діапазон значень рv більшість полімерних діелектриків (в умовах нормальної температури і вологості) становить 1012 … 1015 Ом*см. Температурна залежність питомої опору великою мірою визначається фізичним станом полімерної диэлектрика. Для полімерів в стеклообразном і кристалічному станах залежність ln[pic]от 1/Т прямолінійна, в высокоэластическом— криволинейна. Поблизу температури стеклования криві ln[pic]=f (1/T) перетерплюють злам. Більше різке зміна удільної провідності з температурою у сфері высокоэластического стану пояснюють зростанням рухливості макромолекул і виникненням групового механізму руху ионов.

Будова макромолекул, характер їх теплового руху, наявність домішок чи спеціальних добавок впливають на цей вид, концентрацію і рухливість носіїв. Так, удільне опір поліетилену зростає у 10 … 1000 раз після очищення від низькомолекулярних домішок. Сорбція 0.01 … 0,1% води полистиролом призводить до зниження питомої опору в 100 … … 1000 раз.

У неполярных полімерних діелектриках має місце переважно електронна поляризація, в полярних, крім електронної, може бути дипольная, міграційна. Під впливом електричного поля може відбуватися усунення ділянок ланцюга молекулы—сегментов; це звана дипольно-сегментальная поляризація. Зміщення полярних груп атомів, що у основний ланцюга чи бічних ланцюгах макромолекули, проявляється як дипольно-групповая поляризація. З метою отримання матеріалу із наперед заданими механічними, електричними і теплофизическими властивостями широко застосовуються композиції, які з полімерної зв’язувальної, наповнювачів і інших добавок. У цих полимерах простежується міграційна поляризация.

Диэлектрическая проникність більш-менш різко залежить від двох основних зовнішніх чинників: температури і частоти докладеної напруги. У неполярных полимерах вона лише слабко зменшується зі зростанням температури внаслідок теплового розширення й зменшення кількості частинок в одиниці обсягу. У полярних полимерах диэлектрическая проникність спочатку зростає, та був падає, причому максимум звичайно припадає на температуру, коли він матеріал розм’якшується, т. е. лежить поза межами робочих режимов.

Дипольно-сегментальная і дипольная поляризація, обумовлена тепловим рухом бічних груп чи окремих груп атомів основний ланцюга, супроводжуються втратами, причому найпомітнішими є на частотах 105… 109 Гц.

Діелектричні втрати викликаються як полярними групами макромолекули основного речовини, а й полярними молекулами домішок, наприклад залишками розчинника, абсорбированной водою тощо. буд. Невеликі дипольные втрати простежуються неполярных полимерах, оскільки навіть за ретельної очищенні мономерів і полімерів від полярних домішок в макромолекулах є карбонильные групи, гидроксильные групи чи подвійні зв’язку, здатні орієнтуватися по полю.

Для полімерів, як не кого інших діелектриків, характерні процеси накопичення поверхневих зарядів — електризація. Ці заряди творяться у результаті тертя, контакту з іншим тілом, електролітичних процесів лежить на поверхні. Механізми электризации остаточно незрозуміліОднією з них виникнення за хорошого контакту двох тіл з так званого подвійного шару, що складається з верств позитивних і негативних зарядів, розташованих друг проти друга. Можливе також освіту лежить на поверхні контактуючих матеріалів тонкої плівки води, у якій є умови для дисоціації молекул домішок. При зіткненні чи терті руйнується плівка води з подвійним шаром і частина зарядів залишається на роз'єднаних поверхнях. Електролітичний механізм накопичення зарядів при контактуванні має місце у полімерних матеріалах, лежить на поверхні яких може бути низько молекулярні ионогенные вещества—остатки каталізаторів, пил, влага.

Технологічні властивості. Належність полімерів до термопластичному чи термореактивному видам багато чому визначає і їх переробки на вироби. Співвідношення їх випуску приблизно 3:1 на користь термопластичных матеріалів, однак слід враховувати, що термореактивные полімери, як правило, використовують у суміші з наповнювачами, частка з яких може становити 80%. Тож у готових виробах співвідношення виявляється зворотним: більше їх кількість — реактопласты. Це високої технологічністю фенолформальдегидных, поліефірних, але эпоксидных смол. У виробництві останніх отримання полімеру вдається призупинити на стадії, коли молекулярна маса не перевищує 500 … … 1000. Такі речовини «за довжиною ланцюга середні між мономерами і полімерами, які мають низькою в’язкістю, називаються олигомерами. Саме появу справило в б0-е роки переворот в технології переробки полімерів в вироби, що раніше виходила з застосуванні давления.

Гідність олигомеров — низька в’язкість — дає можливість формування виробів за мінімальної зусиллі пресування чи взагалі ж без нього, під дією власної ваги. Понад те, навіть у суміші з наповнювачами олигомеры зберігають плинність, що дозволяє накидати матеріал на поверхню макета, не застосовуючи тиску, отримувати деталі огрядна складної форми. Низька в’язкість олигомеров дозволяє також просочувати листи тканини, які склеювання під пресом і отверждение є основою виробництва шаруватих пластиков—оснований друкованих плат. Олигомеры як не один полімер підходять для просочення й наліпки компонентів, особливо коли застосування тиску неприпустимо. Для зниження в’язкості в олигомер можна вводити добавки, що сприяють підвищенню пластичності, негорючести, біологічної стійкості тощо, д.

Застосовувана цих цілей смола найчастіше є сумішшю різних речовин, що її завжди зручно готувати дома, для підприємстваспоживачі, через необхідність смесительного і дозирующего устаткування, пожароопасности, токсичності та інших обмежень. Тому широке торгівлі поширення набули компаунды—смеси олигомеров з отвердителями і іншими добавками, повністю готові до використання і які мають при звичайній температурі достатньої жизнестойкостью. Компаунды—жидкие чи тверді легкоплавкие материалы—формируются в виріб, після чого при підвищеної температурі проводиться отверждение й освіту просторової структуры.

Якщо вироби з урахуванням термореактивных смол отримують методом гарячого пресування, то композиція, що містить крім смоли ще рубане скловолокно чи будь-якою порошкоподібний заповнювач та інші добавки, готують заздалегідь, і її надходить споживачеві як гранул чи порошку, званих прессовочным матеріалом (іноді — пресс-порошком). Кілька від нього меншою мірою полімеризації префікси і препреги, які завдяки їхнім меншою в’язкості краще заповнюють прессовочные формы.

Технологічні властивості як термореактивных, і термопластичных полімерів характеризуються плинністю (здатність до грузлому перебігу), усадкой (зменшенням лінійних розмірів виробів стосовно розмірам формующего інструмента), таблетируемостыо (пресс-порошков).

Вище зазначено, що олигомеры, розплави і розчини термопластичных полімерів є вязкотекучими, так званими неньютоновскими рідинами. Їх в’язкість залежить тільки від природи речовини і температури, як і ньютоновских рідинах, а й з інших чинників, наприклад товщини шару. Это—проявление ефекту вязкопластичности, який наводить, наприклад, до того що, що фарба, нанесена на поверхню, стікає над тонкому шарі, а більш товстому. Інше прояв незвичайних властивостей про псевдопластичных рідин— зменшення в’язкості з збільшенням швидкості зсуву. Цей ефект уражає розчинів і розплавів більшості полімерів і пояснюється лише тим, що зі збільшенням швидкості течії асиметричні частки поступово орієнтуються, в результаті в’язкість убуває до того часу, поки зберігається можливість все повнішої орієнтації. Криві, що характеризують залежність в’язкості р від швидкості V, називаються реологическими (реология—наука про перебіг в рідинах під впливом зовнішніх сил).

Незвичні властивості сумішей рідких смол з мелкодисперсными наповнювачами, частки яких мають асиметричну форму.

(тальк, слюдяная борошно, аэросил-коллоидный SiO2), виявляється у тому, що у спокійному стані вони мають високої в’язкістю, властивої гелям, а при механічному вплив (перемішуванні чи струшуванні) переходить до ліквідність. Суміші, які мають цією властивістю, називаються тиксотропными. Тиксотропные компаунды знайшли широке застосування захисту радіодеталей найпростішим методом — занурення. В’язкість компаунда знижують з допомогою вібрації (нагрівання непотрібен). При добуванні деталі з рідкої суміші з одночасним струшуванням надлишок її стікає, а що залишилося частину їх після вилучення знову гелирует, створюючи рівномірний за «товщиною покриття, не що містить міхурів і здуттів, оскільки виріб і компаунд не нагріваються. Тиксотропные властивості деяких полімерних композицій використовують також за виготовленні спеціальних фарб та клеев.

ПЛАСТМАССЫ.

Пластмаси (пластики)—материалы з урахуванням полімерів, перебувають у період формування виробів на вязкотекучем чи высокоэластическом стані, а при эксплуатации—в стеклообразном чи кристалічному. У пластмасі поруч із полімером можуть утримуватися наповнювачі, причому у термопластичные вони вводяться рідше й у менших кількостях, ніж у термореактивные. Тому поняття термопластичный полімер, «термопластичний», «пластик», зазвичай совпадают.

Основою про «ненаполненных» термопластов є полімери, структура яких майже зовсім формується за її синтезі за умов спеціалізованого хімічного виробництва. Можливості регулювання їх властивостей на стадії виготовлення виробів перебувають у несуттєвих змінах структури, шляхом отжига чи орієнтації, стабілізації і пластификации з допомогою модифицирующих добавок, змінюють їх властивості. Такими добавками до полимерам являются:

. стабілізатори, що б стійкість до термоокислительным процесам, впливу випромінювання, мікроорганізмів тощо. п.;

. пластифікатори і эластификаторы, що б плинність в вязкотекучем безпечному стані і еластичність в стеклообразном.

(ударопрочность);

. легирующие полімери, які змінюють ступінь кристалличности, структуру й поліпшуючи властивості матрицы;

. пігменти для окрашивания.

Одне з основних ознак термопластов: наявність двох твердих станів — стеклообразного і высокоэластического — і жидкого—вязкотекучего. Обидва перехода—плавление і стеклование є плавними, нерезкими, і механічні властивості майже безупинно і можна зупинити змінюються за зміни температуры.

Зазначена вище особливість хімічної структури термопластов визначає їх свойства—гибкость ланцюгів і можливість зміни конформаций, що пояснює існування у них нового высокоэластического стану, властивого широкого діапазону температур.

Першим термопластом, знайшли широке застосування, був целлулоид—искусственный полімер, отриманий шляхом переробки природного—целлюлозы. Він відіграв велику роль техніці, особливо у кінематографі, але внаслідок виняткової пожароопасности (за складом целюлоза дуже близька до бездымному пороху) вже у XX в. її виробництво впала майже нуля.

Розвиток електроніки, телефонному зв’язку, радіо настійно вимагало створення нових электроизоляционных матеріалів із гарними конструкційними і технологічними властивостями. Так штучні полімери, виготовлені з урахуванням тієї ж целюлози, названі за першими літерами областей застосування этролами. Нині лише 2 … 3% світового виробництва полімерів становлять целлюлозные пластики, тоді як приблизно 75%—синтетические термопласты, причому 90% їх частку лише трьох: полістиролу, поліетилену, поливинилхлорида.

Полистирол—неполярный полімер, широко що застосовується в електротехніці, зберігає міцність буде в діапазоні 210 … … 350 До. Завдяки введенню різних добавок набуває спеціальні властивості: ударопрочность, підвищену теплостойкость, антистатические властивості, атмосферостойкость, пенистость. Недоліки полистирола—хрупкость, низька опірність дії органічних розчинників (толуолу, бензол, чотирихлористий вуглець легко розчиняють полістирол; в парах бензину, скипидару, спирту він набухает).

Полістирол вспенивающийся широко використовують як теплозвукоизоляционный будівельний матеріал. У радіоелектроніки він знаходить застосування герметизації виробів, коли має бути забезпечено мінімальні механічні напруги, створити тимчасову ізоляцію від впливу тепла, випромінюваного іншими елементами, чи низьких температур і усунути їх впливом геть електричні властивості (tg6, е), отже, — в бортовий і СВЧ-аппаратуре.

Полиэтилен—полимер з надзвичайно широким набором властивостей і який використовується у великих обсягах, унаслідок чого його вважають королем пластмас. Регулюючи ступінь кристалізації, умови синтезу і добавки, міцність поліетилену можна варіювати не більше 8 … ]5 ГПа, а відносне подовження 500 … 100%. Поліетилен має виключно високої стійкістю проти хімічної деструкції: за 10… 12 років експлуатації міцність його знижується тільки ј. Завдяки хімічної чистоти й неполярному будовою поліетилен має високими діелектричними властивостями: його удільне опір 1014 … 1016 Ом*см. tg [pic]=0,0005. Епр==30 МВ/м. Вони поєднані із високими механічними і хімічними властивостями зумовили широке застосування поліетилену в електротехніці, особливо ізоляції дротів і кабелей.

Крім поліетилену загального призначення випускаються його багато спеціальні модифікації, серед яких: антистатичний, із підвищеною адгезионной здатністю, светостабилизированный, самозатухающий, ингибитированный (захисту від корозії), электропроводящий (для экранирования).

Однією з найпрогресивніших методів обробки поліетилену є радіаційне зшивання, що відбувається під дією пучків прискорених електронів. Таке вплив призводить до істотного збільшення міцності на розтягнення і модуля пружності, твердості, термостойкости й виникнення ефектів пам’яті і термоусаживания. Ці ефекти знаходять дедалі ширше використання у технології. Виріб, наприклад трубку чи пакет, опромінюють електронами, роздмухують гарячим повітрям при 423 ДоПотім трубку насаджують на штуцер чи пакет, упаковують продукцію. Після цього йому досить невеликого нагріву, й поліетилен, «згадавши» початкову форму, дає велику усадку, у яких утворюється міцне надійне з'єднання трубка—штуцер, а пакет щільно облягає продукцію. Гідність радіаційної обробки у тому, що вона вимагають великих витрат енергії і забруднює матеріал. Вона застосовується у кабельної в промисловості й при виготовленні різноманітних вузлів РЭА.

Головна вада полиэтилена—сравнительно низька нагревостойкость.

Фторопласт (политетрафторэтилен—ПТФЭ)—один із термостойких і холодостойких полімерів, зберігає механічну міцність в інтервалі 3 … 600 До. Щільність — 2,2 … 2,5 г/см3, відносне подовження 250 … 500%, температура розкладання щонайменше 673 До; ТКЛР за нормальної температури 293 До — 2,5*10- 5 К-1; при Т==383 До — 1*10−4 К-1. Питома опір (1038 … 1020 Ом*см) мало залежить від вологості і температури. Так, при Трабмах (573 До) воно знижується лише 100 … 1000 раз; tg[pic] фторопласта дорівнює 0,0002, Јnp=40 … 80 МВ/м. Винятково висока його хімічна стійкість, у цьому числі тривала до впливу морського туману, сонячної радіації, цвілевих грибків. Стосовно більшості неорганічних і органічних реагентів настільки пасивний, що методи випробувань на стійкість у тих середовищах відсутні. Фторопласт володіє високої радіаційної стійкістю та застосовується для ізоляції дротів на атомних електростанціях. Такі дроти можна використовувати й як нагрівачів, занурених у розчини кислот і лугів. Не бояться влучення масел, гасу, гідравлічних рідин при підвищених температурах і дуже застосовуються для ізоляції бортових авіаційних кабелів. Мають вони перевагою і за експлуатацію у розрідженій атмосфері, де умови тепловідведення ухудшены. У фторопласта незначна залежність діелектричним проникності від температури, й тому він фазостабилен — не змінює електричну довжину широтою діапазону температур і частот. Це дозволяє вживати їх у РЭА з фазово-импульсной модуляцією, РЛС і вимірювальних фазочувствительных системах. Негорючесть фторопласта характеризується тим, що він може загорятися лише у чистому кисні, але це різко відрізняє його, наприклад, від поліетилену; теплота згоряння невелика—в 10 раз менша, ніж поліетилену; плавлення при горінні немає, фторопласт у полум'ї лише обвуглюється; при горінні чи тлінні утворюється трохи диму (але дим містить отрутний фторфосген, тому за нормальної температури вище 773 До фторопласт небезпечний); фторопласт горить у відкритому полум’я, але саме його видалення горіння припиняється, т. е. вона нездатна поширювати горіння. При нагріванні в вакуумі фторопласт не виділяє газоподібних продуктів, і можна використовувати як підкладки тонкоплівкових ДВС. Ці якості свідчать, наскільки непересічним матеріалом є фторопласт, в тому числі у тому, чого майбутньому очікувати від полимеров.

У фторопласта є недоліки, що навіть природно продовжують його достоинства.

1. У результаті хімічної пасивності він ще й адгезионно інертний, тобто. важко піддається склеюванню. Проте способи подолання цієї інертності знайдено. Це або обробка в розплаві окислювачів при Т>370 До, або у плазмі тліючого розряду в кисні. Завдяки цьому випускаються фольгированные фторопластовые плівки і плівки з одностороннім липким слоем.

2. На відміну від типових термопластов фторопласт у разі підвищення температури не перетворюється на вязкотекучее стан і не можна переробляти в экструдерах, оскільки в’язкість його за 626 К.

(350°С) досі высока—около 1010 Па-с. Тому плівку готують значно більше дорогим методом строжки на прецизійних токарних станках.

3. Фторопласт має ползучестью й погано працює під нагрузкой.

Механічні властивості це може бути поліпшено шляхом радіаційного модифікування і армування стекловолокном.

Полиимид — новий колектив термостойких полімерів, ароматична природа молекул визначає їхню високу міцність до температури розкладання, хімічну стійкість, тугоплавкость. Полиимидная плівка працездатна при 473 До (200°С) протягом кілька років, при 573 К—1000 год, при 673 К—до 6 год. Короткочасно вона руйнується навіть у струмені плазмової пальники. У певних специфічних умовах полиимид перевершує по температурної стійкості навіть алюміній. Тож якщо до плівці чи фользі доторкаються нагрітим стрижнем й температура, при якої зразок руйнується за 5 з (температура нульової міцності), то тут для алюмінію вона становить 788 До, для полиимида—1088 К.

Полиимид, на відміну фторопласта, легко піддається травленню в концентрованих лугах, що дозволяє готувати наскрізні отвори в плівці. Таким методом отримують електричні переходи для формування багатошарових комутаційних плат на полиимидной плівці. Щоб використовувати її як підкладку для вакуумного напилювання тонкоплівкових проводниковых верств (зазвичай Cr—Си), необхідна попередня обробка — активація поверхні з подолання її адгезионной інертностіАктивація представляє, сутнісно, часткову деструкцію чи модифікацію зовнішніх верств із заснуванням ненасичених адсорбционно-способных зв’язків. Досягають цього внаслідок впливу концентрованого (близько 250 г/л) розчину NaOH з добавкою рідкого скла при 353 До (80 °З). Можлива і активація поверхні полиимида в плазмі тліючого розряду у атмосфері кисню, проте такого опрацювання замало надійної металізації, якщо плати у процесі подальшого опрацювання і експлуатації піддаються вигинам. Полиимид цілком стабільний при нагріванні в вакуумі, тому його використовують як підкладки гнучких тонкоплівкових комутаційних плат (резистивные елементи на таких подложках не виготовляють). На відміну від фторопласта полиимид придатний й у багатошарових плат тому, що дозволяє виготовляти перехідні отвори діаметром 70 … 100мкм.

Полиимид є слабополярным среднечастотным матеріалом, оскільки його tg[pic]=0,003. Полиимид має підвищеним влагопоглощением, і, мабуть, тому діелектричні втрати зменшуються на підвищення температури: так, при 493 До його tg[pic]=0,0006. Полиимид випускається в різних видах:

1. Плівка завтовшки 8 … 100 мкм, зокрема фольгированная, призначена для гнучких друкованих плат, шлейфів і підкладок тонкоплівкових ГИС.

2. Лак ПАК, стійкий коли висохнуть при 470 … 520 До, обмежено при.

573 До, короткочасно при 670 К.

3. Пресс-материал щоб одержати виробів гарячим пресуванням при 590 До і тиску 100 МПа.

4. Пінопласт (пенополиимид) з щільністю 0,8 … 2,5 г/см5, що застосовується як теплоі электроизоляционного матеріалу для температур 90 … 520 К;

5. Склопластик з урахуванням полиимида, стійкий до 670 До, і вуглепластик, не який втрачає механічної міцності при 550 К.

6. Изоляционная стрічка, стійка за нормальної температури до 500 К.

Недолік полиимида—повышенное влагопоглощение (1 … 3% за 30 сут.), й тому він потребує технологічної сушінню (особливо в виготовленні виробів із прес-порошків) і защите.

Першими реактопластами, отриманими близько 100 років як розв’язано, були фенолформальдегидные смоли (ФФС). Компонентами цих смол є фенолу і формальдегід, реакція поліконденсації яких при нагріванні до 450. — 470 До. Відомі два типу ФФС— резольные і новолачные, кілька відмінні як. Вихідним сировиною для ФФС є кам’яне вугілля, що пояснює дешевизну і постоялий зростання виробництва, особливо у вигляді теплоізоляційних пінопластів для будівельної промисловості. У електроніці ФФС широко застосовуються виготовлення шаруватих пластиків, покриттів і водно-дисперсійних фарб (лак з урахуванням ФФС називається бакелитовым), деталей электроизоляционной апаратури, сепараторів акумуляторів тощо. д.

Питома опір отвержденной ФФС — 1012 … … Ю13 Омдив, tg[pic]= 0,015 при f=106 гц, електрична міцність 10 … 18 МВ/м, [pic]=10 … —11 (50 гц) и[pic]=6 (106 гц). Діапазон робочих температур 210 … 470 До. Композиції з урахуванням ФФС і рубаного вуглецевого волокна (углепрессволокнит) мають підвищену нагревостойкостью — короткочасно до 800 До. Широко застосовують у радіоелектроніки гетинакс і текстолит—слоистые пластики з урахуванням ФФС з паперовим і тканевым наповнювачами. Недоліки ФФС—хрупкость, висока в’язкість олигомеров і висока температура отверждения.

Эпоксидные смоли — продукт поліконденсації багатоатомних сполук, які включають эпоксигруппу кольца.

[pic].

Завдяки високої реакційної здібності цих кілець отверждение эпоксидных олигомеров можна здійснити з допомогою багатьох сполук і такою чином варіювати температурно-временные режими обробітку грунту і властивості пластмаси. Для холодного отверждения эпоксидных олигомеров застосовують алифатические поліаміни у кількості 5 … 15% від безлічі олигомера. Життєздатність суміші низька (1 … З год), тривалість отверждения, навпаки, высокая—24 год, причому ступінь полімеризації у своїй лише 60 … 70% і продовжує зростати протягом 10 … 30 сут.

Реакція отверждения смол з алифатическими полиаминами экзотермична: в великий обсяг може відбутися саморозігрів до температури вище 500 До, що призводить полімеру і растрескиванию вироби. Тому краще гаряче отверждение, яке проводять ароматичними полиаминами (15 … 50% від безлічі) з нагріванням до 370 … 450 До протягом 4 … …16 год, ангідридом (50.100%, 39…450 До, 12… 24 год) чи синтетичними смолами (25 … 75%, 420 … 480 До, 10 хв … 12 год). При виготовленні виробів важливо уникати як недоотверждения, яка виявляється у підвищених діелектричних втрати і недостатньою жорсткості, і переотверждения, що супроводжується втратою еластичності. Переваги эпоксидов перебувають у відсутності побічних продуктів і дуже малій усадки (0,2 … 0,5%) при отверждении, високої смачивающей здатності розуміти й адгезії до різним матеріалам. Механічна міцність, хімічна стійкість, сумісність коїться з іншими видами смол і олигомеров (ФФС, кремнийорганическими полімерами), великий вибір отвердителей та інших добавок—качества, які роблять ці матеріали незамінними у багатьох галузях техніки. Коли ж врахувати також їхніх високі діелектричні і влагозащитные властивості, стає зрозумілим, чому саме эпоксидные смоли стали основним герметизирующим матеріалом радіокомпонентів і МЕА і сполучною головного шаруватого пластика РЭА—стеклотекстолита. Дуже важливо, що эпоксидные олигомеры може бути очищені від домішок, але це зводить до мінімуму шкідливий вплив на поверхню напівпровідникових приладів. Нарешті, эпоксидные смоли (отвержденные) оптично прозорі і дуже застосовують у оптоэлектронных приладах (фотоприемниках, світлодіодах, оптопарах),.

Властивості эпоксидных смол змінюють в межах, використовуючи різні добавки, які діляться ми такі группы:

. пластификаторы—органические сполуки — олигомеры, діючі як внутрішня мастило та що покращують еластичність і предотвращающие кристалізацію, відділяючи ланцюга полімеру друг від друга;

. наполнители—в невеликих кількостях вводяться підвищення міці й діелектричних властивостей, підвищення стабільності розмірів, теплостойкости;

. катализаторы—для прискорення отверждения;

. пигменты—для окрашивания.

Компаунды може бути рідкими і порошкообразными, вони теж мають вузьке призначення та тому випускаються багато десятків їх типів, які можна згрупувати так: герметики, заливочные, пропиточные, еластичні, тиксотропные.

Недоліки реактопластов: порівняно високе значення tg[pic], незастосовність як діелектриків СВЧ-техники; неповна відтворюваність технологічних властивостей олигомеров оскільки кількість эпоксигрупп мінливо, але це б'є по певній температурі й тривалості отверждения.

ШАРУВАТІ ПЛАСТИКИ.

Друковані плати (ПП) є типовими несучими конструкціями сучасної РЭА і ЭВА. Друкована плата є шарувату структуру, до складу якої входить діелектричне підставу і друковані провідники (мідна фольга). Підстави ПП виготовляються з шаруватих пластиков—композиций, які з волокнистого листового наповнювача — папери, тканини, стеклоткани, просякнутих і склеєних між собою різними полімерними єднальними. Шаруваті пластики від інших матеріалів тим, що застосовуваний заповнювач розташовується паралельними верствами. Така структура забезпечує високі механічні характеристики, а використання полімерних связующих—достаточно високе удільне електричне опір, електричну міцність мала значення tg6.

Залежно від матеріалу зв’язувальної і наповнювача розрізняють кілька типів шаруватих пластиків (див. таблицу).

Найдешевший матеріалу діелектричних підстав— гетинакс — має високими діелектричними властивостями, знаходить широке використання у побутової радіоапаратурі. Його недоліком традиційно вважається підвищену влагопоглощение (1,5 … 2,5%) через верстви папери або з відкритих їх торцевих зрізів, і навіть крізь полімерне сполучне. Випускається гетинакс з урахуванням ацетилированной папери, яка має підвищеної влагостойкостью і здатної замінити стеклотекстолиты. Гетинакс для ПП має товщину 1 … 3 мм не розшаровується при нагріванні до 533 До (260 °З) протягом п’яти … 7 с.

|Наименование |Заповнювач |Сполучне | |шаруватого | | | |пластика | | | |Гетинакс |Пропиточная папір завтовшки 0,1|Фенолформальдегидная смола | | |мм |(ФФС) | |Текстолит |Бавовняна і |ФФС | | |синтетична тканини (саржа, | | | |бязь, шифон, бельтннг, лавсан) | | |Стеклотекстол|Стеклоткани з бесщелочного |Поєднане, эпоксидная і | |іт |алюмоборосиликатного скла |ФФСПоєднане | | | |эпоксикремнийорганическая | | | |смола |.

Текстолит володіє більш як міцні при стискуванні і ударної в’язкістю і тому використовуються також як конструкційного матеріалу, та її випускають у вигляді аркушів, а й плит завтовшки до 50 мм.

Стеклотекстолиты завдяки цінним властивостями наповнювача мають найвищою механічної міцністю, теплостойкостью і мінімальним влагопоглощением. Вона має кращу стабільність розмірів, а електричні властивості залишаються високими й у вологому середовищі. Вледствие незвичайної твердості поверхні стеклотекстолиты износоустойчивы.

Випускається кілька десятків марок стеклотекстолитов, виділені на різних цілей, зокрема підвищеної нагревостойкости, тропикостойкости, гальваностойкости, вогнестійкості, з металевою сіткою. Звичайні марки фольгированного стеклотекстолита облицьовані мідної фольгою завтовшки 35 … 50 мкм, для полуаддитивной технології випускається теплостойкая модифікація з фольгою завтовшки 5 мкм. Для тієї технологією можна використовувати листовий нефольгированный стеклотекстолит з адгезионным шаром, які мають необмеженої жизнестойкостью.

Для виготовлення ПП по аддитивной технології потрібні діелектрики з металевими включеннями, утворюючими центри кристалізації при хімічному меднении. З цією метою випускається шаруватий пластик—диэлектрик, у якому дрібнодисперсні частки металлов—Ag чи V.

Якість друкованих плат характеризується такими свойствами.

1. Міцність одна із основних властивостей, оскільки друковані плати виконують роль як диэлектрического підстави, а й несучою конструкції. Часто потрібно вибропрочность, якої, особливо в великих обсягах плат, стеклотекстолит не обладает.

Слід пам’ятати, що питома міцність при товщині, більшої, ніж 1,5 мм, починає знижуватися, оскільки не може видалення летючих речовин при отверждении і дається взнаки градієнт температури, який, як у разі скла, проявляється у вигляді мікротріщин лежить на поверхні. Це є ще одним прикладом размерного ефекту прочности.

2. Нагревостойкость фольгированных шаруватих пластиків визначається відсутністю здуттів, расслаивания і отклеивания фольги, які виникають за пайку. Критерієм є час, в секундах, протягом якого руйнації не спостерігаються при нагріванні до 533 До (260 °С).

Мінімальна нагревостойкость — 5 з, у кращих марок—20 с.

3. Стабільність розмірів — зміна довжини на зміну температурах процесі пайки, коли вся плата перегрівається приблизно до 393 К.

(120°С); ТКЛР стеклотекстолита при товщині 1,5 мм становить 8−10−6.

К-1, т. е. відрізняється від ТКЛР міді більш ніж 2 разу, тому на великих розмірах плат може бути обрив чи відшарування фольги. З іншого боку, при Т~370 До в эпоксидных смолах спостерігається фазовий перехід, вище якої різко зростає ТКЛР у бік товщини шаруватого пластика, що призводить до кручі металізації отверстий.

Нестабільність розмірів виявляється у вигляді неплоскостности — прогину, коробления, скручування, які виникають внаслідок механічних напряжений.

4. Електрична міцність стеклотекстолита анизотропна: в подовжньому напрямі вона у кілька разів вищий, ніж у напрямі толщины.

Причина этому—анизотропия самого матеріалу та наявність мікротріщин, які зменшують ефективну товщину, але з довжину, і ширину. Зі збільшенням товщини електрична міцність падає. Так, для плат завтовшки 0.5 і десяти мм значення Јnp відповідно 30 і десяти кВ/мм.

Найкоротший відстань між сусідніми провідниками ПП становить 0,3 мм, у своїй дозволене напряжение—50 У. При більшому напрузі це відстань треба збільшувати, наприклад, напруга 175 У вимагають проміжку 0,8 мм, але максимальне напруження 250 У. Для напруги 500 У друкований монтаж невозможен.

Недоліки фольгированных стеклотекстолитов є результатом їх неоднорідною структури та особливостей використовуваних матеріалів. Это—коробление, нестабільність розмірів, розтріскування, відшаровування, займистість, наволакивание смоли під час свердління отворів. З іншого боку, підвищення щільності монтажу, використання групових методів пайки, важкі умови експлуатації вимагають використання сполучних, які мають більшої теплостойкостью. Нарешті, стеклотекстолит через високого tg6 непридатний для СВЧ-техники.

Друковані плати за термопластах. Застосування термопластов для виготовлення ПП має такі преимущества:

1. Підвищення нагревостойкости до 700 К.

2. Можливість застосування в СВЧ-аппаратуре завдяки малим значенням tg6.

3. Спрощення технології виготовлення перехідних отворів, можливість формовки заглиблень, монтажних фланців. Кращим матеріалом цієї мети є фторопласт, армований стеклотканью і фольгированный обабіч. Його випускають у вигляді листків толщиной.

0,5 мм під маркою фторопласт-4Д армований, фольгированный (ТУ 6;

05−164−78). Він нагревостоек до Т=520 До, має tg[pic]=0,0007 за частоти 1010 гц та доречний під час СВЧ-техники.

Як ПП починають застосувати і фольгированную полиимидную плівку, проте переваги полиимида повніше реалізуються, що він використовують у ролі підкладок багатошарових тонкоплівкових комутаційних ПП. Зазначимо, як і фторопласт, і полиимид приблизно 10 разів дорожчим від стеклотекстолита, їх застосування має бути суворо обосновано.

СИНТЕТИЧНІ ЕМАЛІ, ЛАКИ І КОМПАУНДЫ.

Загальна риса цих матеріалів у тому, що вони утворюють міцну тверду плівку, здатну захищати, пассивировать поверхню виробів чи надавати їм товарний вид.

Компоненти сучасної РЭА і його складальні единицы—радиоэлектронные ячейки—имеют невеликі розміри, майже містять механічно переміщуваних деталей, часто викриті кришок чи отворів. Це відкриває можливість захищати блоки і осередки пленкой—сплошной оболонкою з лаку, емалі чи компаунда. Такий спосіб захисту та одночасно надання міцності називають бескорпусной герметизацией. Вона має перевагами проти герметизацией в корпусі (дешевизна, технологічність, малі розміри, можливість повної автоматизації). Але такі оболонки, безпосередньо що примикають до твердотельного активного приладу чи провідника і резистора, можуть лише придушувати массообмен між виробом і до зовнішньої середовищем, а й участь в небажаних фізико-хімічних процесах, які впливають працездатність РЭА. І тут необхідно враховуватиме й фізичну, і хімічну сумісності матеріалів, що ставить перед конструктором нові, важкі задачи.

Дестабілізуючі процеси внаслідок взаємодії твердотельного приладу чи елемента з атмосферою протікають зазвичай повільно, які прояви неочевидні і різноманітні. Серед них—коррозия плівкових і друкованих провідників, электромиграция, механічні напруження і деформації, обриви внутрішніх дротяних сполук та інших. З огляду на своєї природи особливо чутливі до зовнішніх впливів напівпровідникові прилади, за захистом якої припадає використовувати комбінацію матеріалів і методів. Лакі, емалі і компаунды застосовують у ролі оболонок компонентів, але й герметизації кришок корпусів РЭА і його блоків, і навіть для просочення моточных виробів, волокнистих і листових наповнювачів при виготовленні шаруватих пластиків. І тут їх називають пропиточными.

Лакі — це розчини пленкообразующих речовин (лакової основи) в летючих рідинах. Лакової основою може бути природні штучні чи синтетичні полімери, котрі після нанесення плівки і випаровування розчинника внаслідок хімічних реакцій окислення, полімеризації чи поліконденсації отверждаются, створюючи щільне і міцне покрытие.

Лакі, потребують для (затвердження температури, більшої 343 До (70 °З), називають лаками гарячої (пічний) сушіння, на відміну лаків холодної (повітряної, природною) сушіння. Як і разі эпоксидных смол, переваги має отверждение в гарячому стані, коли хімічні процеси відбуваються глибше і повно. Завдяки застосуванню розчинників лаки може мати меншу в’язкість, ніж емалі і компаунды, і тому особливо придатні як просочувальних материалов.

Якщо лак використовують у вигляді захисної плівки, потрібно, щоб це покриття мало хорошою адгезией, було нехрупким, стійким до термоударам і нагріванню у вологому атмосфері. Іноді необхідно, щоб лакове покриття можна було б пропаять підвищення ремонтоспособности вироби. Більшості пропонованих вимог задовольняють эпоксидные лаки, але недолік в труднощі видалення плівки при ремонте.

Лаковые покриття є щодо щільними лише за малої товщині (15 … 75 мкм), верстви більшої товщини отверждаются із заснуванням капілярів діаметром 1 … 10 мкм, якими видаляються пари розчинника. Тому збільшення товщини покриття понад 100 мкм неефективно, а настільки тонкі лаковые покриття надійно є лише в атмосфері без підвищеної вологості. Лакі прозорі і безбарвні і нездатні надати виробу товарний вид.

Найефективнішими захисними характеристиками має фторосодержащий лак ФП-525. Час сушіння лаку велике (1 …2ч) і перевищує тривалість від інших операцій герметизації. Великий виграш в продуктивності можна було одержати при сушінню ультрафіолетовим випромінюванням, коли операція завершується за 15 … 30 с.

Эмали—пигментированные лаки. Пігментом в лакокрасочном виробництві називають тонкодисперсные порошки неорганічних речовин, призначені запровадження, а лак шляхом розтирання пасти. Зазвичай пигментами служать оксиди металів, які забарвлюють покриття і роблять їх непрозорими (надають укрывистость), підвищують механічну і абразивную міцність, захищають метал від корозії. Так, емаль, яка містить сурик (Рb3О4), уповільнює корозію чорних металів, окис цинку — алюмінію. Пігменти як металевих порошків сприяють відображенню світла, і захищають деталі від перегріву при сонячному висвітленні. При наповненні міддю, золотом, сріблом емалі може бути хорошою електропровідністю, що дозволяє використовувати їх як провідників толстопленочных ГВС та экранировки апаратури. Зміст пігментів в емалях становить 100 … 150% від безлічі пленкообразующего полімеру, тому вони теж мають меншу, ніж лаки, спроможність проникати в тріщини і пори і всотуватися в волокнисті матеріали. Слід також враховувати можливості хімічного взаємодії лаку і пігменту, оскільки реакційна поверхню пігменту дуже велика—около 1 м2/г.

Емалі, як і лаки, пористи, унаслідок чого можуть набухати в атмосфері, що містить пари води, але органічних речовин. Вода може проникати крізь плівки ж під дією осмотического давления.

У результаті двухкомпонентной природи емалі руйнуються під зовнішніми впливами швидше, ніж лаки, через з так званого процесу меления—разрушения із поверхні, супроводжуваного втратою глянцю і зменшення толщины.

Фундаментальна обізнаність із емалями і лаками ускладнена через токсичності і пожароопасности розчинників. Значно більшої технологічністю мають емалі, у яких замість органічних розчинників використовується вода—так звані водноэмульсионные емалі. Працюючи із нею поліпшуються умови праці, здійснюється механізація процесу герметизації. Такі емалі отримали стала вельми поширеною на практиці герметизації, вони випускаються під маркою ВАС № 980.

Однією з традиційних напрямів вдосконалення емалей є зниження вмісту у яких розчинника. Наприклад, у новій емалі ЭП-974 концентрація розчинника лише десять%, тоді як і панівною ЭП- 91—60%. Емаль малим змістом летючих речовин, які підлягають видалення при сушінню, можна наносити більш толстым—до 300 мкм—слоем, що забезпечує тривалу захисту від влаги.

Компаунды—смеси полімерів з різними добавками, які містять летючих розчинників і отверждающиеся без виділення газочи парообразных речовин. Звідси йдуть їх переваги проти лаками і эмалями—отсутствие пористости навіть у порівняно товстому шарі (0,5 … 1 мм), висока хімічна стійкість і електрична міцність. Слід відзначити, що неотвержденные компаунды які завжди мають жизнестойкостью, достатньої для найзручнішою організації робіт з принципу централізоване виробництво— застосування готових сумішей. Треба мати запас з урахуванням витрат часу транспортування, мінімальна життєстійкість такий суміші мусить бути незгірш від 3 месяцев.

На жаль, багато в цінні й поширені компаунды починають гелировать на підвищення в’язкості вже 40 … … 60 хв після змішання компонентів, що змушує готувати їх у місці й у невеликих кількостях. Це принципово: утрудняє можливість механізації і вимагає ручної праці несприятливих условиях.

Властивості компаундов визначаються, перш всього виглядом полімерної зв’язувальної, якими вона найчастіше є ФФС, эпоксидные смоли, кремнийорганические полімери, і особливо складні сополимеры з тієї ж компонентів. Основною рецептурою можна у часто вважати компаунд ЕК- 23, придатний внаслідок невисокою в’язкості для герметизації заливанням, отверждающейся при 350 До за тридцяти хв з діапазоном робочих температур 210 … 400 До. На його основі випускаються також компаунды зі зниженою коррозионной активністю (ЭК-23А), із підвищеною жизнестойкостью (ЭК-39), вогнестійкий (ЭК-41).

Компаунды може бути як рідкими, а й твердими при попередньому збільшенні ступеня полімеризації. Але вони зберігають легкоплавкость, відмінності лише в способі нанесення. Технологія герметизації порошковими (і навіть таблетируемыми, гранулированными) компаундами простіше, а умови праці кращі, ніж із застосуванням рідких, проте устаткування складніше, а вибір сумішей з прийнятними температурами плавлення і отверждения невеликий. Порошкові эпоксидные компаунды мають шифр ВЕК. Компаундам можна надати тиксотропные властивості введенням у них асиметричних наповнювачів: аэросила—тонкодисперсного кварцу, тальку з удільної поверхнею 1 м2/г. Такі компаунды придатні для герметизації методом «окукливания» з допомогою порівняно товстого покриття (0,5 … …0,8 мм), що утворюється за цикл після занурення виробів на ванну при вібрації на 15 … 30 з. Після цього компаунды ЭК-43, ЭК-242 отверждаются при нагріванні до 373 До, ЭК-91 і ЭК-93—"на холоду". Вочевидь, що дві останніх компаунда застосовні, коли нагрівання вироби неприпустимий. До жалю, їх життєстійкість дуже низка.

Еластичні компаунды знайшли найбільш широке застосування герметизації ІВ. які чутливі до деформуючим зусиллям, неминучим під час використання жорстких компаундов, якими є, наприклад эпоксидные. Інші додаткових вимог до матеріалів для герметизації ІВ: мінімальне влагопоглощение і змістом ионогенных, спроможних викласти іони С1-, SO42-, Na+ домішок, опірність кристалізації, оскільки полімери має перебувати в высокоэластичном змозі під всім діапазоні робочих температур (210 … 400 К).

Основою еластичних компаундов стають різні кремнийорганические полімери й їхні суміші з эпоксидными смолами. Розроблені склади, наприклад КМ-9, еластичні навіть за 220 … 210К, і годяться для герметизації настільки чутливих до механічним навантажень матеріалів, як высокоиндукционные ферриты і пермаллои. Для герметизації відповідальної РЭА застосовуються кремнийорганические компаунды ПДИ-21 і «Виксинт». причому їх кращі властивості виявляються лише після кількаразового вакуумирования, видалення газових пухирців і скрупульозної очищення герметизируемой поверхні. Останнє особливо необхідне забезпечення адгезії, що при кремнійорганічних полімерів значно нижчі від. ніж в эпоксидных смол.

Оптично прозорі компаунды необхідні при герметизації оптоэлектронных приладів — фотоприймачів, світлодіодів, оптопар. У виробництві світлодіодів компаунду іноді надають форму лінз, концентрирующих світловий потік. З іншого боку, прозорі покриття виявляються зручними за захистом друкованих плат: у разі може бути контроль правильності і цілісності комутації з допомогою що проколюють щупів. Прозорий еластичний компаунд КМ-9, порошкоподібний компаунд ОП-429 має 90%-ным пропусканием в порівняно товстому шарі (20 мм) і придатний, як і оптично прозорі термопласты (оргскло і полістирол), виготовлення оптичних деталей. На жаль, все органічні матеріали що немає такої високої твердістю, як силікатні скла, і тому легко пошкоджуються механически.

Для різкого підвищення швидкості отверждения компаундов починається застосування опромінення прискореними електронами. Такі радиационноотверждаемые компаунды вимагають обробки «на холоді» лише протягом 15 … 30 з, що дозволяє різко підвищити продуктивність при економії площ, і энергии.

ПОЛІМЕРНІ КЛЕЇ І АДГЕЗИВЫ.

Клеи—вещества, які мають високої адгезионной здатністю, придатні для сполуки між собою матеріалів різних класів. При склеюванні, в на відміну від зварювання і пайки, непотрібен нагрівати виріб до високих температур, а висока нагревостойкость забезпечує можливість повторних нагревов. Поєднання може мати еластичність, що знижує рівень механічних напруг після отверждения і відданість забезпечує міцність в умовах термоударов, динамічних навантажень, за великої різниці ТКЛР.

Руйнування клейового сполуки, зазвичай, означає раптову відмову РЭА, тож клеям пред’являються високі вимоги. Щоб якось забезпечити стабільність технологічних характеристик клею, а цьому і якість сполуки полімерна її основу повинен мати вузьке молекулярномасове розподіл, т. е. до полимеру пред’являються підвищені вимоги. У спеціальних випадках їм потрібно що й такі риси, як биостойкость, негорючесть, електроі теплопровідність. Універсальних клеїв немає; важче піддаються склеюванню метали, легче—неметаллы, крім неполярных термопластов, не підданих спеціальної обробці. Тому клей, готовий до металів, придатний й у неметаллов, але набагато рідше буває зворотне. Так, эпоксидные клеї застосовні всім матеріалів, а чи не модифіковані фенолформальдегидные, кремнийорганические, поливинилацетатные (ПВА)—хорошо склеюють лише неметаллы.

У клеї з урахуванням термореактивных смол часто вводяться наповнювачі і добавки, що потенційно можуть надати їм такі властивості: биостойкость (сполуки миш’яку і ртуті); негорючесть (оксид сурми); тиксотропность (аэросил, слюдяная борошно); электропроводноcть (порошки срібла чи нікелю); теплопровідність (нітрид бору); здатність вспениваться (фреони, карбонаты), Слід враховувати, що з запровадження у склад клею наповнювачів його адгезионная здатність снижается.

Хімічна промисловість поставляє дуже багато клеїв, причому їх вихідне стан то, можливо различным:

. рідина, яка містить летючий розчинник, чи ні него;

. тверде тіло у формі легкоплавких порошків, таблеток, гранул;

. розплав з урахуванням термопластов;

. плівка, нанесена на підкладку (склеивающие прокладки многослойных.

ПП) чи вільному стані, без подложки;

. липка стрічка із постійною липкостью чи активируемая розчинниками, водою, підвищенням температури. (Липкостью називають здатність клею в останній момент контакту з твердої поверхнею негайно утворювати з'єднання. Це властивість важливо, наприклад, для приклеювання декоративно-отделочных матеріалів, під час монтажу кристалів ІС та т. буд.) Липкі стрічки на лавсановій основі застосовують для герметизації конденсаторов.

Особливого значення в технології РЭА мають теплоі электропроводящие клеї. Вони широко йдуть на кріплення напівпровідникових кристалів ІВ до металлизированным корпусам із забезпеченням теплового і електричного контакту, і навіть висновків, і контактним майданчикам. Электропроводящее покриття використовується для екранізування РЭА від електромагнітних полів. Висока технологічність цього способу комутації пояснюється виключення з процесу операції пайки, неминуче викликає термоудар, і навіть можливістю нагріву вироби при наступної обробці до 673 До без руйнації клейового сполуки. Проблема вибору наповнювача є головною розробки электропроводящих клеїв (контактолов). У результаті невакуумной природи полімерів як наповнювачів можна використовувати лише шляхетні метали і нікель. Тонкодисперсная мідь нас дуже швидко окислюється у складі полімерної композиції і придатна лише в посрібленому вигляді. Для економії дефіцитного срібла (а заповнювач у складі электропроводящего клею становить 60 … 80% щодо маси) можна використовувати також посріблений графіт. Сучасні электропроводящие клеї, наприклад АС- 40 В, мають питомим опором менш 0,01 Ом-см, коефіцієнтом теплопроводности—4 Вт/(м*К), витримують 10 термоциклов з перепадом від 210 до 720 До, нагревостойки до 720 До. Клейова неотвержденная композиція життєздатна протягом 12 … 24ч. Клеї з урахуванням карбонильного нікелевого порошку менш електроі теплопроводны і обмежені робочої температурою 493 До (120°С).

Оскільки асортимент клеїв дуже високий, вибір оптимального їх для даного назначния є досить складне завдання. Клеї, призначені для металів, нічого не винні утримувати аніонів С1-, I-, F-, SO42- «, S2-, які можуть викликати їх корозію. Еластичні матеріали можна клеїти лише еластичними клеями з урахуванням кремнійорганічних полімерів. Пластмаси краще клеїти матеріалами, близькими з хімічного природі. Нарешті, різнорідні матеріали можна склеїти надійніше, якщо використовувати чимало вид клею, а через два, які більше відповідають двом склеиваемым матеріалам за своєю природою. Якщо соединяемые поверхні погано підігнано, доцільно застосувати вспенивающиеся клеї. Слід пам’ятати, що оптимальна товщина шару клею, забезпечує найбільш міцне з'єднання, —0,1 … 0,2 мм. Недоліки клеевых сполук: невисока механічна міцність, особливо опір отдиранию, високе теплове опір, непридатність для НВЧ РЭА (крім клеев-расплавов).

1. Матеріали мікроелектронної техніки: навчальних посібників для вузів/ Під ред.

У. М. Андрєєва, — М.: Радіо і зв’язок, 1989.

2. Пасинків В.В., Сорокін В.С., Матеріали електронної техніки, — М.:

Вищу школу, 1986.

3. Матеріалознавство/ Під ред. Б. М. Арзамасова. — М.: Машиностроение,.

1986.