V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Разработана рецептура однокомпонентной кремнийорганической композиции низкотемпературного отверждения с высокой адгезией полимерного покрытия к различным конструкционным материалам, как при нормальных климатических условиях, так и в условиях воздействия жестких климатических факторов. Покрытие работоспособно в интервале температур от -70 до + 250⁰С, обладает высокими диэлектрическими характеристиками (в том числе в СВЧ диапазоне частот), отсутствием коррозионного действия по отношению к алюминию и меди, высокими влагозащитными свойствами, сочетает высокую эластичность с прочностью. Композиция рекомендована для защиты активных элементов и плат СВЧ изделий электронной техники.

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 +70⁰С 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 ρ_v 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 Е_пр 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 рис.1. Как видно из приведенных данных, температура стеклования покрытия, приготовленного из разных партий блок-сополимера, соответствующая пику на кривой, составляет –(70-72)⁰С.

Рисунок 2

Рис. 1. 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 ρ_v, tg δ и ε покрытия от температуры и Е_пр от толщины пленки

Температура, о С	ρv, Ом∙см	tg δ (частота 106Гц)	ε (частота 106Гц)	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 2500С в течение 1000 ч. - при НКУ - при температуре 2500С После воздействия температуры 3000С в течение 24 ч. - при НКУ - при температуре 2500С	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.

Литература

1. Неёлова О.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2007. Т. 50. Вып. 11. С. 78-81.

Код для цитирования: Скопировать