Патент на изобретение №2374291

(54) ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к термостабилизирующему материалу разового действия, состоящему из смеси, содержащей в качестве активного компонента воду, а в качестве связующего агар-агар, бензойную кислоту и полуводный сульфат кальция при следующем соотношении компонентов, масс.%: полуводный сульфат кальция 31-40; агар-агар 5-8; бензойная кислота 0,05-0,2; вода остальное; и слоев аэросила и герметика, нанесенных последовательно на верхнюю поверхность указанной смеси при следующем соотношении, мм: аэросил 0,2-1; герметик 0,4-1. Технический результат – получение термостабилизирующего материала разового действия, обеспечивающего в течение длительного времени поддержание температуры до 150°С элемента электронной аппаратуры, например модуля памяти бортового регистратора полетной информации, от теплового воздействия низкотемпературного (260°С) пламени и предотвращение дегидратации при хранении. 2 табл.

Изобретение относится к материалам, применяемым для создания тепловой защиты элементов электронной аппаратуры, и может быть использовано в электронной технике для термозащиты при длительном термовоздействии.

Известен теплоаккумулирующий материал разового действия (а.с. 1717614, бюл. 9, 07.03.1992 г.) на основе вещества с эндотермическим эффектом разложения полиформальдегида и полимерного связующего эпоксидной смолы.

Недостатком этого материала является быстрое разложение с выделением токсичных веществ и термодеструкция связующего.

Наиболее близким к предлагаемому является материал по патенту РФ 2141368 бюл. 32, 20.11.99, состоящий из полимерного связующего – эпоксидной смолы и в качестве активных веществ кристаллогидраты – алюмокалиевые или алюмоаммонийные квасцы.

Недостатком указанного материала является то, что активный компонент квасцов – кристаллизационная вода, содержащих в алюмокалиевых квасцах 45,5%, а в алюмоаммонийных 48%. В результате происходит уменьшение эндотермического эффекта материала и уменьшение длительности поддержания режима термостабилизации.

Техническим результатом изобретения является получение термостабилизирующего материала, обеспечивающего в течение длительного времени поддержание температуры до 150°С элемента электронной аппаратуры, например модуля памяти бортового регистратора полетной информации, от теплового воздействия низкотемпературного (260°С) пламени и предотвращение дегидратации при длительном хранении.

Технический результат достигается тем, что термостабилизирующий материал разового действия, включающий активный компонент с эндотермическим эффектом, состоит из смеси, содержащей в качестве активного компонента воду, а в качестве связующего агар-агар, бензойную кислоту и полуводный сульфата кальция при следующем соотношении компонентов, масс.%:

и слоев аэросила и герметика, нанесенных последовательно на верхнюю поверхность указанной смеси при следующем соотношении, мм:

Экспериментально установлено, что использование в качестве связующего полуводного сульфата кальция, при взаимодействии с водой переходящего в двухводный, создающего стойкую к термическому воздействию структуру, обеспечивает длительное поддержание температуры до 150°С электронного модуля, помещенного в предлагаемый термостатирующий материал, при воздействии низкотемпературного (260°С) пламени за счет дегидратации введенной с агар-агаром в материал воды и связующего – двухводного сульфата кальция. Для предотвращения дегидратации при длительном хранении термостабилизирующего материала разового действия на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила и герметика.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.

В табл. 1 приведены физико-химические характеристики компонентов термостабилизирующего материала разового действия.

Таблица 1
Наименование вещества	Температура плавления, °С	Температура дегидратации, °С	Тепловой эффект дегидратации, Дж/г	Воздействие температуры
Полуводный сульфат кальция (строительный гипс, алебастр) CaSO4*0,5H2O		200	132	Устойчивая структура
Вода H2O	0	100	2440	–
Двухводный сульфат кальция (гипс) CaSO4*2Н2O	–	128	345	Устойчивая структура
Агар-агар в сухом состоянии белый порошок, плотность 0,9 г/см3, смесь двух полисахаридов, содержащихся в стенках красных водорослей	85-95	100		–
Бензойная кислота	122,4	температура кипения 249	147
Аэросил А-300, диоксид кремния белый порошок рыхлой структуры, удельная поверхность 300 м2/г*	1610	–	–	–
Герметик компаунд КЛТ -30 однокомпонентный, плотность 1,115**	–	температурный режим эксплуатации -60 – +300°С
*Возможны использования других марок аэросила.
** В качестве герметика нами выбран компаунд КЛТ-30 однокомпонентный, марки А – текучий, кремний органический белый ТУ 38.103691-89, так как он очень прост в использовании.

Термостабилизирующий материал разового действия готовят следующим образом.

Пример 1.

Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 31 г и вводят в 68,8 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 8 г агар-агара, 0,2 г бензойной кислоты. В результате перемешивания образуется паста. Полученную смесь помещают в термостойкий контейнер таким образом, что на равном удалении от стенок располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила 1 мм и герметика 0,4 мм.

Пример 2.

Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 37 г и вводят в 62,9 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 6,4 г агар-агара, 0,1 г бензойной кислоты. В результате перемешивания образуется паста. Полученную смесь помещают в термостойкий контейнер таким образом, что на равном удалении от стенок располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила 0,4 мм и герметика 1 мм.

Пример 3.

Для приготовления 100 г материала на технических весах взвешивают полуводный сульфат кальция в количестве 40 г и вводят в 59,95 г предварительно приготовленного гидрогеля, содержащего 5 г агар- агара, 0,05 г бензойной кислоты. В результате перемешивания образуется паста. Полученную смесь помещают в термостойкий контейнер таким образом, что на равном удалении от стенок располагают модуль памяти с термопарой в качестве датчика температуры. Затем на верхнюю поверхность наносят последовательно слои аэросила 0,2 мм и герметика 0,6 мм.

Результаты испытания приведены в таблице 2.

Определение тепловых эффектов.

Определение тепловых эффектов проводилось на приборе Дериватограф фирмы Паулик и Эрдей сравнением площадей, ограниченных показаниями кривой дифференциальной термопары для образца и эталона. В качестве эталона брался бикарбонат натрия, тепловой эффект которого равен 765 Дж/г.

Определение термической стойкости материалов.

Определение термической стойкости проводилось помещением образцов в термостат при температуре 260°С. Температура контролировалась ХА термопарой в качестве датчика и записывающего прибора Н 307/1.

Приведенный в табл. 2, образец 2 является оптимальным: количество полуводного сульфата кальция достаточно, чтобы образовывалась устойчивая структура образца, – и в то же время он содержит достаточное количество активного компонента – воду. В образце 1 большое количество активного компонента – воды, обеспечивающего большой тепловой эффект разложения, однако мало полуводного сульфата кальция и происходит выделение из контейнера продуктов разложения. В образце 3 полуводного сульфат кальция достаточно, чтобы образовалась устойчивая структура, однако количество активного компонента – воды – меньше оптимального, поэтому меньше время термостабилизации.

Таблица 2
п/п	Состав, масс.%	Эндотермический эффект, Дж/г	Время, ч и мин	Состояние образца после испытаний
1	полуводный сульфат кальция 31,0 вода 60,8 агар-агар 8,0 бензойная кислота 0,2 сверху слои: аэросил 1 мм герметик 0,4 мм	1750	–	Выделение из контейнера продуктов разложения
2	полуводный сульфат кальция 37,0 вода 56,5 агар-агар 6,4 бензойная кислота 0,1 сверху слои: аэросил 0,4 мм герметик 1 мм	1700	4 ч 50 мин	Устойчивая форма
3	полуводный сульфат кальция 40,0 вода 54,95 агар-агар 5,0 бензойная кислота 0,05 сверху слои: аэросил 0,2 мм герметик 0,6 мм	1350	4 ч	Устойчивая форма

Формула изобретения

Термостабилизирующий материал разового действия, включающий активный компонент с эндотермическим эффектом, отличающийся тем, что состоит из смеси, содержащей в качестве активного компонента воду, а в качестве связующего агар-агар, бензойную кислоту и полуводный сульфат кальция при следующем соотношении компонентов, в мас.%:

и слоев аэросила и герметика, нанесенных последовательно на верхнюю поверхность указанной смеси при следующем соотношении, мм: