Спосіб підвищення теплопровідності композитів на основі епоксидного полімеру

Реферат: Спосіб підвищення теплопровідності композитів на основі епоксидного полімеру наповненням епоксидної смоли наповнювачами оксидами металів Fе2О3 або Аl2О3 і перемішуванням за кімнатної температури протягом 1 год., додаванням 18 об. % триетилентетраміну і 5 перемішуванням протягом 0,5 год., дегазацією суміші за залишкового тиску 110 Па протягом 0,5 год. Наповнювач додають у кількості від 0,2 до 3,0 об. % і композит отверджують під дією 5 постійного магнітного поля з напруженістю 410 А/м протягом 10 год. UA 90607 U (12) UA 90607 U UA 90607 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до способів підвищення теплопровідності полімерних композитів на основі епоксидного полімеру і може знайти застосування переважно в областях електроніки й електротехніки (для виробництва напівпровідникових пристроїв, терморезисторів, іонних перемикачів струму, іонпровідних покриттів та клеїв, елементів мікроелектроніки), а також у космонавтиці, авіації та малій енергетиці. Відомий спосіб підвищення теплопровідності полімерів [1], який полягає в механічному наповненні епоксидної смоли порошком оксиду заліза при перемішуванні, додаванні отвердника триетилентетраміну (ТЕТА) в кількості 18 об. % при перемішуванні і отвердненні за кімнатної температури протягом 10 год. Такі композити легкі й мають хороші фізико-хімічні характеристики. Проте недоліком зазначеного способу є те, що таким чином можна підвищити теплопровідність матеріалу від 0,21 Вт/(мК) лише до 0,24 Вт/(мК), тобто на 14 %. Найближчим аналогом запропонованої корисної моделі є спосіб підвищення теплопровідності полімерних композитів [2], у якому до епоксидної смоли ЕД-20 додають наповнювач (оксиди металів Fе2О3 або Аl2О3) в кількості від 0,2 до 19,0 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 1 год., до одержаної суміші додають отвердник ТЕТА в кількості 18 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 0,5 год., суміш дегазують 5 при залишковому тиску 110 Па за кімнатної температури протягом 0,5 і композит отверджують за кімнатної температури протягом 10 год. Такі композити легкі й мають хороші фізико-хімічні характеристики. Проте недоліком зазначеного способу є те, що таким чином можна підвищити теплопровідність матеріалу від 0,21 Вт/(мК) лише до 0,26 Вт/(мК), тобто на 24 %, за максимальної кількості наповнювача (19,0 об. %). Задачею запропонованої корисної моделі є розробка способу підвищення теплопровідності композитів на основі епоксидного полімеру за меншого вмісту наповнювача. Поставлена задача вирішується тим, що у способі підвищення теплопровідності композитів на основі епоксидного полімеру як епоксидний полімер використовують епоксидну смолу ЕД-20, як отверджувач - триетилентетрамін ТЕТА в кількості 18 об. %, як наповнювач використовують оксиди металів Fe2O3 або Аl2О3 і, згідно з запропонованою корисною моделлю, наповнювач додають у кількості від 0,2 до 3,0 об. % і композит отверджують під дією постійного магнітного 5 поля (ПМП) з напруженістю 410 А/м за кімнатної температури протягом 10 год. Композити отримували на основі епоксидної смоли ЕД-20 (ГОСТ 10577-84, виробник Росія), отвердненої триетилентетраміном ТЕТА (виробник завод "РІАП", Україна). Як наповнювачі використовували тонкодисперсні порошки оксидів металів Fe2O3 (ТУ 6-09-1418-78) та Аl2О3 (ТУ 6-09-426-75). Композити отримували безпосередньо у ПМП, напруженість якого становила Н = 5 410 А/м, протягом 10 год. Заявлений спосіб підвищення теплопровідності епоксидних композитів реалізується таким чином. Приклад 1 На першому етапі до 100 об. % епоксидної смоли ЕД-20 додають наповнювач оксид заліза Fe2O3 в кількості 0,2 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 1 год. На другому етапі до одержаної суміші додають отверджувач ТЕТА в кількості 18 об. % і перемішують за кімнатної температури протягом 0,5 год. На третьому етапі суміш дегазують при залишковому 5 тиску 110 Па за кімнатної температури протягом 0,5 год. На четвертому етапі композит 5 отверджують під дією ПМП з напруженістю 410 А/м за кімнатної температури протягом 10 год. Аналогічно готують композити за прикладами 2-8. Приклади реалізації способу наведено в таблиці. 1 UA 90607 U Приклади реалізації способу Етапи реалізації способу підвищення теплопровідності композитів на Згідно пропонованою корисною моделлю аналог основі епоксидного полімеру 1 2 3 4К 5 6 7 8К 9П 10П Введення до 100 об. % ЕД-20 наповнювача при перемішуванні, 0,2 1,0 3,0 19,0 0,2 1,0 3,0 19,0 19,0 19,0 об. % Fе2О3 або Аl2О3 І Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, год. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Введення ТЕТА при перемішуванні, 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 об. % II Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, год. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Дегазація за залишкового тиску, Па 1105 1105 1105 1105 1105 1105 1105 1103 1105 1105 III Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, год. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 5 5 5 5 5 5 5 5 Отверднення, ПМП, А/м 410 410 410 410 410 410 410 410 н. у. н. у. IV Т-ра етапу, °C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Тривалість етапу, год. 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Теплопровідність композитів на основі епоксидного полімеру 0,27 0,29 0,31 0,31 0,29 0,30 0,30 0,30 0,24 0,26 Теплопровідність при 20 °C, Вт/(мК) 0,29 0,30 0,32 0,32 0,31 0,31 0,32 0,32 0,25 0,28 Теплопровідність при 100 °C, Вт/(мК) № етапу * - теплопровідність контрольного зразка складу ЕД-20+ТЕТА, отвердненого за н. у., становить 0,21 Вт/(мК) 5 10 15 Як свідчать дані таблиці, композити на основі епоксидного полімеру і порошків наповнювачів, отверднення яких відбувалося в постійному магнітному полі, мають вищий на 48 % коефіцієнт теплопровідності. Введення великої кількості наповнювача (19,0 об. %, контрольні приклади 4К і 8К) не приводить до помітного підвищення коефіцієнту теплопровідності. Це дає змогу обмежитися малими (0,2-3,0 об. %) добавками наповнювача, що значно знижує матеріаломісткість і вартість композитів. Джерела інформації: 1. Термомеханічні та теплофізичні властивості нанокомпозитів на основі поліепоксиду та дисперсних наповнювачів різної природи / Віленський В.О., Демченко В.Л., Керча Ю.Ю., Шут М.І. // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. - 2008. - Вип. 13 - С. 18-23. 2. Структура, морфология и теплофизические свойства наноструктурных композитов на основе эпоксидного полимера и оксидов металлов (Fe2O3 или Аl2О3) / Демченко В.Л. // Наноструктурное материаловедение. - 2013. - № 1. - С. 71-79. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб підвищення теплопровідності композитів на основі епоксидного полімеру наповненням епоксидної смоли наповнювачами оксидами металів Fе2О3 або Аl2О3 і перемішуванням за кімнатної температури протягом 1 год., додаванням 18 об. % триетилентетраміну і 5 перемішуванням протягом 0,5 год., дегазацією суміші за залишкового тиску 110 Па протягом 0,5 год., який відрізняється тим, що наповнювач додають у кількості від 0,2 до 3,0 об. % і 5 композит отверджують під дією постійного магнітного поля з напруженістю 410 А/м протягом 10 год. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2