В качестве основы композиции использован кремнийорганический блок-сополимер лестничного строения, состоящий из жестких фенилсилсесквиоксановых и эластичных одноцепочечных диметилсилоксановых звеньев с концевыми гидроксильными группами, следующего строения:
,
где n = 5-8, m = 25-80.
Массовая доля гидроксильных групп в блок-сополимере составляет 0,4-0,5 %, поэтому его можно отверждать по реакции поликонденсации. В качестве отверждающей системы использовали 10 % раствор полидиметилборцирконсилоксана в триэтоксисилане HSi(OC2H5)3 [1]. Дополнительно для увеличения степени сшивки блок-сополимера и снижения температуры и времени отверждения в композицию вводили метакрилатметилтриэтоксисилан СН2=С(CH3)COOСН2Si(OC2H5)3. Для получения стабильных диэлектрических характеристик покрытия при воздействии жестких климатических факторов в композицию вводили 4,4′ -дитиодифенилдималеимид, имеющий следующее строение:
Композицию отверждали при температуре +70 °С в течение 4 ч. Данная отверждающая система не приводит к образованию при отверждении веществ, способных вызывать коррозию активных элементов, и позволяет получать покрытия с высокой адгезией к различным конструкционным материалам.
Электроизоляционные свойства покрытий определяли: удельное объемное электрическое сопротивление ρv по ГОСТ 6433.2-71, тангенс угла диэлектрических потерь tg δ и диэлектрическую проницаемость ε по ГОСТ 22372-77 на частоте 106 Гц и по ГОСТ 8.015-72 на частоте 10 ГГц. Разработана методика и определены диэлектрические параметры tg δ и ε на частоте 15 ГГц. Электрическую прочность Епр определяли по ГОСТ 6433.3-71.
Температуру стеклования полимерного покрытия определяли по измерению величины тангенса угла диэлектрических потерь tg δ на частоте 106 Гц при отрицательных температурах. Кривые зависимости tg δ от температуры приведены на рисунке. Как видно из приведенных данных, температура стеклования покрытия, приготовленного из разных партий блок-сополимера, соответствующая пику на кривой, составляет –(70-72) °С.
Зависимость величины tg δ покрытия, приготовленного из двух партий кремнийорганического блок- сополимера
Исследованы электроизоляционные свойства покрытия в диапазоне температур (табл. 1), а также после длительного воздействия высоких температур (табл. 2). Определены параметры tg δ и ε на частотах 10 и 15 ГГц при НКУ (табл. 3).
Таблица 1
Зависимость ρv, tg δ и ε покрытия от температуры и Епр от толщины пленки
|
Температура, оС |
ρv, Ом∙см |
tg δ (частота 106 Гц) |
ε (частота 106 Гц) |
Епр, кВ/мм, при толщине пленки, мкм |
|
|
200-250 |
70-150 |
||||
|
-60 +25±10 +50 +100 +150 +200 +250 |
2∙1015 3∙1015 8∙1014 6∙1013 2∙1013 3∙1012 1∙1012 |
1,2∙10-3 1,2∙10-3 1,0∙10-3 1,0∙10-3 1,0∙10-3 9∙10-4 9∙10-4 |
3,3 3,3 3,1 2,9 2,8 2,8 2,8 |
40 |
55 |
Таблица 2
Электроизоляционные свойства покрытия после температурных воздействий
|
Вид температурного воздействия |
Результаты испытаний |
||
|
ρv, Ом∙см |
tg δ на частоте 106 Гц |
ε на частоте 106 Гц |
|
|
После воздействия температуры 250 °С в течение 1000 ч. – при НКУ – при температуре 250 °С
После воздействия температуры 300 °С в течение 24 ч. – при НКУ – при температуре 250 °С |
6∙1016 9∙1012
2∙1016 5∙1012 |
8∙10-4 3∙10-3
1,3∙10-3 2,6∙10-3 |
3,1 2,3
3,4 2,5 |
Таблица 3
Диэлектрические свойства покрытия в СВЧ диапазоне частот
|
Наименование параметра |
Результаты измерений на частоте |
|
|
10 ГГц |
15 ГГц |
|
|
tg δ |
1,2∙10-2 |
3,3∙10-2 |
|
ε |
2,6 |
3,5 |
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что покрытие обладает высокими диэлектрическими характеристиками в широком диапазоне температур и частот, включая СВЧ диапазон, что позволяет рекомендовать композицию для защиты ряда СВЧ изделий электронной техники (диодов и конденсаторов, микросборок на поликоровой и стеклотекстолитовой подложках, мест паек) от воздействия жестких климатических факторов.