Теплопровідна гумова суміш

Теплопровідна гумова суміш, яка містить силоксановий каучук СКТВ-1 або СКТФВ-803, метилфенілдиметоксисилан, мінеральні наповнювачі, яка відрізняється тим, що як мінеральні наповнювачі містить ферит барію і оксид алюмінію і додатково містить пасту на основі монопероксину з аеросилом А-380 у співвідношенні 5 : 1 при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: силоксановий каучук СКТВ-1 або СКТФВ-803 95-105 ферит барію 100-150 оксид алюмінію 200-250 метилфенілдиметоксисилан 5-6 паста на основі монопероксину з аеросилом А-380 у співвідношенні 7-10. 5 ¸1 UA (21) a200705641 (22) 22.05.2007 (24) 11.02.2008 (72) ТАТАРІНОВ КОСТЯНТИН КОСТЯНТИНОВИЧ, UA, ОЛІЯРНИК БОГДАН ОЛЕКСІЙОВИЧ, UA, БОНДАРУК АРТУР БОГДАНОВИЧ, UA, ГРИНЬКОВИЧ ОРЕСТ СТЕПАНОВИЧ, UA, ЮРОВ ОЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ, UA, МЕЛЕХ ГЕОРГІЙ СТЕПАНОВИЧ, UA, СМУЛКА ІГОР СТЕПАНОВИЧ, UA, ТОКАРЕВ ВІКТОР СЕРГІЙОВИЧ, UA, ПЕЛЕХ ЯРОСЛАВ МИКОЛАЙОВИЧ, UA, ДАШКО ОЛЕКСАНДР МИКОЛАЙОВИЧ, UA, СВІЗІНСЬКИЙ ВАСИЛЬ ПАВЛОВИЧ, UA (73) ОЛІЯРНИК БОГДАН ОЛЕКСІЙОВИЧ, UA (56) SU 810743, 07.03.1981 SU 1413110 A1, 30.07.1988 US 6 169 142, 02.01.2001 EP 0 750 008 A2, 27.12.1996 C2 2 (19) 1 3 гумова суміш ТПРС-9 (АУЭО.026.002ТУ) (2), яка містить наступні компоненти (ваг.ч.): силікоксановий каучук СКТФ-803 100 аеросил А-380 4,0¸6,0 пероксол - 3 (оксид алюмінію 280,0¸350,0 модифікований) метилфенілдиметоксисилан 2,2¸3,4 (продукт СМ-2) Використання в теплопровідній гумовій суміші в якості наповнювача оксиду алюмінію модифікованого, дозволило в порівнянні з аналогом частково збільшити щільність упаковки, але не в достатній мірі, щоб забезпечити високу теплопровідність. Крім того, дана теплопровідна гумова суміш має питому міцність, яка обумовлена низькою лінійною щільністю, що не дозволяє використовувати її в PEA, яка піддається діям вібрацій та перемінним ударним навантаженням через можливість її руйнування. Вище згадана теплопровідна гумова суміш має низьку величину відносного видовження, яка обумовлена складниками та структурною компоновкою, які не забезпечують їй необхідну пластичність, що приводить до розрушення виробів виготовлених із теплопровідної гумової суміші при дії на них таких зовнішніх факторів як висока температура, вібрація та перемінні ударні навантаження. Експлуатаційні обмеження також обумовлені відсутністю у теплопровідній гумовій суміші магнітних властивостей. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити теплопровідну гумову суміш шляхом використання нового наповнювача (фериту барію і оксиду алюмінію) та вулканізуючого агента (паста на основі монопероксина з аеросилом А-380), що приводить до збільшення щільності упаковки та покращення пластичності, а це, в свою чергу, збільшує теплопровідність і відносне видовження, а також надає суміші магнітних властивостей, що дозволяє розширити експлуатаційні можливості при одночасному підвищенні надійності роботи. Поставлена задача вирішується тим, що теплопровідна гумова суміш, яка містить силоксановий каучук, аеросил А-380, метилфенілдиметоксисилан (продукт СМ-2), згідно винаходу, додатково містить ферит барію, оксид алюмінію і пасту на основі монопероксину з аеросилом А-380 у співвідношенні 5:1 при наступному співвідношенні компонентів (ваг.ч.): силоксановий каучук 95¸105 феріт барію 100¸150 оксид алюмінію 200¸250 метилфенілдиметоксисилан 5¸6 паста на основі монопероксина з аеросилом А-380 у 7¸10 співвідношенні 5 : 1 Використання фериту барію та оксиду алюмінію в якості наповнювача дозволяє, за рахунок утворення ланцюгової структури, збільшити щільність упаковки теплопровідної гумової суміші та надати їй магнітних властивостей, що приводить до збільшення 81888 4 теплопровідності та збільшення міцності кріплення PEA до місця їх установки, тобто розширює експлуатаційні можливості дозволяючи використовувати теплопровідну гумову суміш в PEA, яка піддається діям вібрацій та перемінним ударним навантаженням, а також дає можливість використовувати електро-радіовироби великої потужності. Крім того, використання оксиду алюмінію дозволяє стабілізувати діелектричні параметри теплопровідної гумової суміші, що покращує експлуатаційні можливості. Використання в теплопровідній гумовій суміші пасти на основі монопероксина з аеросилом А-380 у співвідношенні 5:1, дозволяє рівномірно роз приділити зшиваючий агент по масі компонентів, що приводить до збільшення щільності упаковки та підвищення питомої міцності з одночасним покращенням пластичності, що приводить до збільшення відносного видовження. Технічний ефект полягає в розширенні експлуатаційних можливостей теплопровідної гумової суміші при одночасному підвищенні її надійності за рахунок збільшення її теплопровідності та відносного видовження, а також надання їй магнітних властивостей. Теплопровідну гумову суміш отримують наступним чином. Спочатку на вальцях пластифікують силоксановий каучук СКТВ-1 або СКТФВ-803 на протязі 3-^5 хвилин, після цього до нього додають метилфенілдиметоксисилан і змішують їх на протязі 5+7 хвилин, потім вводять до них наповнювачі, відповідно оксид алюмінію, а після нього ферит барію, причому по мірі введення наповнювачів, збільшують зазор між валками і проводять охолодження маси, шляхом підтримання температури валків в діапазоні +45°¸+50°. і вводять вулканізуючий агент у вигляді попередньо отриманої пасти на основі монопероксина з аеросилом у співвідношенні 5-Н. і змішують масу до рівномірного розподілення в ній компонентів та отримання однорідної маси.. Пасту на основі монопероксину з аеросилом А-380 (5:1) одержують перед проведенням вищезгаданого процесу, наступним чином. Монопероксин хімічна назва: 1-(1-третбутилперокси-1 -метилетил)-4-ізопропілбензен, хімічна формула: п(СН3)3СООС(СН3)2С6Н4СН(СН3)2, синтезують згідно з методикою (4) порціями протягом 1 год. Утворену суміш перемішують протягом 1 години до утворення однорідної напівпрозорої пасти без видимих включень. Перед застосуванням пасту вистоюють без перемішування не менше 1 доби. Одержаний продукт являє собою безколірну рідину з вмістом активного кисню [Оакт]=6,2%. Для приготування пасти до монопероксину (100м.ч.) при постійному перемішуванні за допомогою механічної мішалки додають аеросилу А-380 (20м.ч.) невеликим порціями протягом 1 год. Вироби з гумової суміші виготовляються методом пресування суміші при температурі +150°С і тиску 100кГ/см2 на протязі 10 хвилин з подальшою вулканізацією в сушильній шафі з 5 81888 розрахунку, що для отримання товщини в 1мм необхідно 2 години при температурі 200°С. Для отримання оптимального варіанту теплопровідної гумової суміші був проведений теоретичний розрахунок і виготовлено теплопровідну гумову суміш з різним співвідношенням компонентів в вагочастинах, результати яких наведені в таблиці 1, а отримані їхні технічні характеристики наведені в таблиці 2. Теоретичний розрахунок проводився згідно правила сумішей: Теоретичний розрахунок проводився згідно правила сумішей: К=К1 + Vm + К2 + Vf (1), де К, К1 К2 - коефіцієнти теплопровідності композиції матриці та наповнювача; Vm, Vf - об'ємні долі матриці і наповнювача відповідно. При розрахунку за рівнянням (1) використовувались наступні дані: силоксановий каучук (К1=0,17Вт/мК, Vm=0,45) наповнений оксидом алюмінію та феритом барію (К2=29Вт/мК, Vf=0,25) має коефіцієнт теплопровідності К=7,3Вт/мК, що приблизно в 35 разів вище за ненаповнену гуму. Більш точний розрахунок теплопровідності наповнених композицій було запропоновано Нельсоном (3) K 1 + A × B × Vf = (2) K1 1 - B × f × Vf де: K2 -1 K (3) B= 1 K2 +A K1 де: А=Ке-1, Ке=4 - коефіцієнти Ейнштейна; f=l,28 - коефіцієнт, що враховує максимальну долю частинок; В-0,98 K 1 + 3 × 0,98 × 0,45 Тоді = 5,33 = K1 1 - 0,98 × 1,28 × 0,45 Тобто коефіцієнти наповненого силоксанового каучуку в 5,3 вищий коефіцієнту теплопровідності ненаповненого. Для дослідів вимірювання перепаду температури використовувались транзистори 2Т825Б і 2Т85-7Б. Перепад температури між радіатором та корпусом транзистора вимірювали на блоці ЛГ1-В (БА3.086.24 ). Температуру контролювали за допомогою хромель-копелевої термопари Ø 0,2мм приклеєної до поверхні радіатора та корпусу транзистора клеєм БФ-4. Назва компоненту Силоксановий каучук Оксид алюмінію Ферит барію Метилфенілдиметоксисилен продукт СМ-2 6 Паста на основі монопероксина з аеросилом А-380 в співвідношенні 5:1 7,5 8,0 9,0 Показники 1 2 3 4 5 Перепад температур між ЕРВ та теплорозсіючим елементом (С°) 14 14,5 13 17 17, Відносне видовження (%) 50 55 60 55 50 Коефіцієнт теплопровідності Вт/мк 3,0 3,5 3,2 3,0 3,0 Магнітна енергія( кДж/м3) 0.82 0,58 0,6 0,58 0,6 1 100 200 100 Як видно з таблиці 2 композиції приведені в прикладах 1, 2, 3 мають найкращі наступні технічні параметри, так перепад температур між ЕРВ та теплорозсіючим елементом в межах 13÷44,5°, відносне видовження в межах 50÷60 (%), коефіцієнт теплопровідності в межах 3,0÷3,5Вт/мк, магнітна енергія в межах 0,58÷0,82 (кДж/м3), а при використанні теплопровідної гумової суміші, де вміст вагочастин інгредієнтів є меншим від мінімальних граничних величин приведених в формулі винаходу (приклад 4) і при використанні гумової суміші де вміст вагочастин інгредієнтів є більшим від максимально граничних величин приведених в формулі (приклади 5, 6, 7), має технічні параметри значно нижчі за технічні параметри приведені в прикладах 1, 2, 3. Крім того, як видно з таблиці2, технічні параметри теплопровідних гумових сумішей, виготовлених згідно формули винаходу, значно перевищують технічні показники прототипу АУЭО.026002ТУ, так, наприклад, по перепаду температур в 1,42 рази відносне видовження в 1,66 рази, коефіцієнту теплопровідності в 1,36 рази, по магнітній енергії (в прототипі взагалі відсутня), що забезпечує високу надійність роботи PEA при дії на неї теплових, ударних і вібраційних навантажень при підвищених температурах оточуючого середовища. Література. 1. А.С. СССР №810743, МКИ C08L 83/04 2. Комплект документов на технологический процесс изготовления смеси резиновой теплопроводной марки ТпРС-9 АУЭО.026002ТУ 3. Nielsen L.T. Eng. Chem. Fundum 13, № 1, 1974р. Таблиця 1 4. Дикий М.А., Вайда М.С., Пучин В.А., Карпенко А.Н. Получение новых перекисных Вміст компоненту (вагочастинах) соединений п-диизопропилбензола//Журнал орг. 2 3 4 5 6 7 Химии-1975-Т.11, №7-С.1902-1907. 100 100 100 100 100 100 220 250 150 230 250 300 120 150 100 150 120 100 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5