В настоящее время для получения изделий из полимерных композиционных композиций применяют широкий спектр связующих материалов. В качестве связующих используют реакционноспособные олигомеры и в частности эпоксидную смолу. Она характеризуется высокой механической прочностью, водостойкостью, высокой электрической прочностью, хорошей адгезией к полярным соединениям, металлам, фарфору, слюде и др. Существенное достоинство эпоксидных смол – малая усадка при переходе в твердое состояние [1].
Однако эпоксидным смолам свойственны некоторые недостатки, в частности наличие большого числа гидроксильных групп приводит к повышенному влагопоглощению и соответственно снижению диэлектрических характеристик в сверхвысокочастотном радиодиапазоне [2].
Для снижения данного недостатка используют модификацию полимерных смол кремнийорганическими соединениями [3, 4].
В качестве эпоксидной смолы использовалась не отверждённая эпоксидно-диановая эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ10587-84).
В качестве основы модификатора использовалась кремнийорганическая полиметилфенилсилоксановая смола (КО-921, ГОСТ 16508-70).
Модификатор представляет собой раствор полиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, характеризующийся влаго-и грибостойкостью.
В качестве отвердителя использовался гексаметилендиамин.
Композиция готовилась путем предварительного смешения эпоксидной смолы и полиметилфенилсилоксана в течение 30 мин.
И последующем добавлении заданного количества отвердителя. После перемешивания в течение 10 мин. Композиция заливалась в металлические формы, обработанные антиадгезионным составом, и отверждалась при 25 и 70ºC в течение 72 часов.
Проводились исследования различных свойств композиций в зависимости от количества кремнийорганического модификатора.
На первом этапе исследовалась степень отверждения. Исследования проводились с помощью аппарата Сокслета при продолжительности опыта – 6 часов.
Результаты приведены в таблице.
Степени сшивки композиций
|
Состав |
Степени сшивки, % |
|
|
Тотв 25ºC |
Тотв 70ºC |
|
|
100 ЭД-20 |
42 |
76 |
|
95 ЭД-20 + 5 КО921 |
48 |
83 |
|
90 ЭД-20 + 10 КО921 |
50 |
92 |
|
85 ЭД-20 + 15 КО921 |
54 |
94 |
|
80 ЭД-20 + 20 КО921 |
56 |
92 |
Таким образом полная степень отверждения достигается при 70ºС в течение 72 часов.
Важным фактором для ПКМ являются адгезионные характеристики. Для их определения использовался адгезиометр ПСО-МГ4 по ГОСТ 28574-90.
В целом при увеличении содержания модификатора адгезия уменьшается. Это связано с тем, что сама кремнийорганическая смола обладает высокими антиадгезионными характеристиками.
Результаты показывают, что адгезионные свойства зависят как от количества содержащихся компонентов, так и от типа используемой в опыте подложки.
Во всех случаях, независимо от подложки, при введении кремнийорганического модификатора, адгезионные свойства ухудшаются.
Следующим этапом было изучение диэлектрических характеристик в области СВЧ радиодиапазоне.
Измерения диэлектрических характеристик проводились на измерительном комплексе, состоящем из прецизионной измерительной линии Р1-20 перестраиваемого генератора М31102-1 на диоде Ганна АА723, ферритового вентиля и отрезка волновода стандартного сечения 10 х 23 мм, куда помещается образец. Генератор СВЧ перестраивается в диапазоне частот 8-11 ГГц.
Образец помещался внутри волновода, который закрывался медной пластиной.
Расчеты диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ осуществлялись по методикам, представленным в литературе [5, 6].
Расчеты проводились в среде MathСad, с помощью разработанной в ВлГУ программы. Результаты исследований показали, что диэлектрическая проницаемость в значительной степени зависит как от содержания модифицирующей добавки, так и от температуры отверждения, тангенс угла диэлектрических потерь меняется с изменением частоты, содержания смолы, температуры и влажности [7].
Таким образом, проведенные исследования композиции ЭД-ПМФС показали, что возможно получение связующих для ПКМ и покрытий пригодных для работы в СВЧ радиочастотах.
Автор благодарит профессора, доктора технических наук В.Ю. Чухланова за оказание помощи в проведении эксперимента.