Наиболее часто применяемые электроизоляционные материалы имеют малую теплопроводность, что ограничивает области их применения, особенно при герметизации изделий радиоэлектронной аппаратуры. Поэтому нами проведены работы по разработке высокотеплопроводных заливочных эпоксидных компаундов.
Для приготовления заливочных компаундов в качестве исходного реагента нами был выбран один из наиболее широкодоступных эпоксидиановых олигомеров ЭД-20 с содержанием эпоксидных групп 20-21%.
К основе композиции предъявляется ряд требований, обеспечивающих ее хорошую технологичность: низкая вязкость, способность свободного истекания через сопло диаметром 0,5 мм. В то же время основа должна иметь такую вязкость, чтобы не происходило оседания наполнителя. Композиция должна сохранять время жизни не менее 8 часов и оставаться растворимой в холодном ацетоне.
Исходя из изложенного, была подобрана оптимальная рецептура композиции. Из известных отвердителей эпоксидных олигомеров наиболее полно удовлетворяет поставленной задаче изометилтетрагидрофталевый ангидрид (ИМТГФА), так как он имеет жидкую консистенцию.
После выбора отверждающей системы были приготовлены композиции, содержащие смесь указанных отвердителей с эпоксидным олигомером. Вискозиметрические измерения показали, что хотя композиция является легкоподвижной жидкостью (η = 493,6 Сст), все же ее вязкость сравнительно высока. Для понижения вязкости, в качестве разбавителя нами был выбран стирол. На рис.1 приведена кривая зависимости вязкости композиции от содержания в них стирола.
Рисунок 1. Зависимость вязкости композиции от содержания стирола.
Нами проведены исследования по определению влияния наполнителей на теплопроводность эпоксидных композиций. Была определена теплопроводность чистой композиции без наполнителя, которая оказалась равной 0,2-0,25 Вт/м·к. в широком температурном интервале.
На рис. 2 показана зависимость теплопроводности эпоксидных композиций от некоторых составов.
Увеличением содержания наполнителей можно добиться более высокого значения теплопроводности, но при этом повышается вязкость композиций, что затрудняет их переработку.
Исследования проводились в широком температурном интервале (0-2000С), при этом на кривых зависимости теплопроводности от температуры обнаружены максимумы, соответствующие температурам стеклования полимеров.
Рисунок 2. Зависимость теплопроводности эпоксидных заливочных композиций от содержания наполнителя. 1-SiC; 2-33,3 % BN + 66,7 % Al2O3; 3-50% SiO2 + 50 % Al2O3; 4-SiO2
Было обнаружено, что для получения эпоксикомпозиций с максимальной теплопроводностью образцы необходимо вакуумировать при остаточном давлении 50-100 мм. рт. ст., на время 15-20 мин.
В противном случае теплопроводность образцов как правило невелика и ее концентрационная зависимость имеет экстремальный характер. Это объясняется тем, что большие загрузки наполнителя приводят к образованию в отливках воздушных пузырей.
Исследования диэлектрических свойств показали, что разработанные композиции сохраняют свои свойства в интервале температур 20-1500 С. Диэлектрическая проницаемость композиций составляет 4-5, тангенс угла диэлектрических потерь - 10-2, удельное объемное электрическое сопротивление 10-15 ом·см. Эти данные подтверждают, что теплопроводные композиции по своим электрическим характеристикам могут использоваться для герметизации приборов электронной техники.