Органосиликатных материалов

ОРГАНОСИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ -

Цветные металлы. Наиболее широкое применение для защиты цветных металлов получили разработанные в Институте органосиликатные материалы. Здесь особого упоминания заслуживает разработка и внедрение совместно с НИИ кабельной промышленности жаростойкой изоляции для медноникелевых проводов и для различных кабелей. Опыт эксплуатации такой изоляции в различных отраслях современной техники дает основание считать, что применение таких покрытий будет непрерывно расширяться. Для тонкой (30—200 мк) нихромовой проволоки предложены стеклокерамические покрытия, обладающие гибкостью, влагоустойчивостью, высоким удельным электрическим сопротивлением при 950° С и другими ценными техническими свойствами.

Особый интерес представляют собой полученные в Институте органосиликатные материалы, области применения которых весьма разнообразны. Они успешно применяются для термо-влагоэлектроизоляционной защиты радиотехнических и радиоэлектронных устройств; для антикоррозионной защиты металлических закладных элементов в крупнопанельном домостроении; для изготовления и крепления тензодатчиков; для комплексной защиты элементов конструкций атомных энергетических установок; для предотвращения обледенения отдельных узлов различных летательных аппаратов и для других целей.

Остается добавить, что органосиликатные материалы отличаются технологичностью нанесения (они могут наноситься любым методом лакокрасочной технологии) и низкой температурой формирования, которая находится в пределах 200—270° С в за-274 .......

О применении органосиликатных материалов в качестве изоляции термоэлектродных проводов микротермопар сообщалось ранее [1]. При толщине слоя покрытия 15—25 мк органосиликатные материалы П-2, П-4 и другие позволяли изолировать термоэлектродные провода микротермопар для службы при температурах до 1000° С [2]. Такие покрытия обладали высокой механической прочностью, эластичностью и высокими электроизоляционными свойствами (см. таблицу). Отмечалось, что покрытия из органо-силикатного материала П-4 целесообразно применять для проводов из хромоникелевых сплавов в комбинации с покрытиями из алунда. Комбинированное покрытие наносилось на тёрмо-электродные провода микротермопар длиной 6-Н.О м при малом (менее 1 мм) поперечном сечении защитного чехла для ядерных реакторов. Изготовленные микротермопары обладали хорошей стабильностью показаний в широком интервале температур в различных средах (воздух, азот, воздух и углерод, вода, жидкие металлы и другие).

В лаборатории кремнийорганических материалов ИХС АН СССР созданы новые органосиликатные материалы, способные надежно работать в качестве покрытий термоэлектродных проводов при температурах до 1250° С. Композиции подобного типа получаются путем введения в органосиликатный материал стеклообразных силикатных добавок, состав которых находится в пределах высококремнеземистой системы Si02—В2О3—Na20—СоО.

Новые органосиликатные материалы характеризуются высокими электроизоляционными свойствами.

Катализаторы вводились в органосиликатные материалы по следующей технологии. К тщательно перемешанному материалу добавлялся соответствующий катализатор (из расчета на сухой остаток материала), затем материал с катализатором перемешивался в течение 1—2 час. Если катализатор растворим в толуоле — разбавителе органосиликатных материалов, — перемешивание производилось без применения специальных смесителей, а нерастворимые катализаторы перемешивались в шаровой мельнице. При использовании одновременно двух или нескольких катализаторов введение их производилось последовательно.

Органосиликатные материалы, обладающие рядом ценных технических качеств — повышенной теплостойкостью, устойчивостью по отношению к различным видам коррозии, хорошими электроизоляционными свойствами, — находят в настоящее время все более широкое применение в различных областях техники.

.П. Харитонов, Органосиликатные материалы и их применение, в сб.: Жаростойкие покрытия, изд. «Наука», Л.—М., 138, 1965. , А. Т о р о п о в, Н. П. Харитонов, В. А. К р о т и к о в, Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 3, № 4, 603, 1967.

Для исследования были взяты органосиликатные материалы марок В-58, ВНПМ-1 и ВН-30, отдельные компоненты (полимер К-44 и силикаты), а также ряд модельных систем, составы кото-

Детально изучена способность к химическому взаимодействию органогидридсиланов с различными органическими и неорганическими веществами, имеющими, подвижный атом водорода. Найдены катализаторы, повышающие реакционную способность связи кремний—водород в триорганогидридсиланах. Разработан обширный класс новых органосиликатных материалов, образующихся путем химического взаимодействия поли-органосилоксанов с гидроксилсодержащими силикатами и окислами некоторых элементов.

Термоэлектродные сплавы. Изыскание средств защиты термоэлектродных сплавов от межкристаллитной коррозии явилось одной из актуальных задач современного материаловедения. Широко используемые в измерительной технике хромель-алюмелевые термопары претерпевают рекристаллизацию при длительной эксплуатации в горячей атмосфере, в результате чего точность измерений температуры искажается. Для защиты термоэлектродных сплавов предложены два типа покрытий: стеклокерамические покрытия и покрытия на основе органосиликатных материалов. Покрытия обоих типов обладают гибкостью, имеют удельное электрическое сопротивление при 900—950° С в несколько тысяч ом • см, устойчивы в полях облучения и обладают комплексом других специфических свойств.

IV. ПОКРЫТИЯ ИЗ ОРГАНОСИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Итак, на основании литературных данных и испытаний различных покрытий на образцах и макетах изделий для исследования нами были выбраны покрытия из органосиликатных материалов.

Установка позволяет регистрировать изменение сопротивления диэлектриков от 1014 до 106 ом при повышении температуры от 20 до 1100° С. С помощью этой установки были сняты диаграммы временной зависимости электрического сопротивления стекла (рис. 1) и органосиликатных материалов (рис. 2) от температуры. Как и ожидалось, изменение сопротивления у органосиликатов идет не монотонно (как у материалов, не претерпевающих структурных превращений в исследуемом температурном диапазоне): в определенных зонах наблюдается быстрое падение сопротивле-

Из рис. 1 и 2 видно, что различие в ходе кривых значительное. Быстрое падение сопротивления изоляции из органосиликатных материалов в указанных зонах температур может быть объяснено изменениями кремнеорганического полимера, являющегося одним из компонентов рассматриваемых материалов.

Надо отметить, что сопротивление изоляции из органосиликатных материалов при температурах до 700° С, находится в пределах 108-^-109 ом-см и не снижается при длительном тепловом старении.

При тепловом старении в течение 2000 час., при 700° С сопротивление покрытий из органосиликатных материалов находится в тех же пределах, что и в исходном состоянии.

Применение органосиликатных материалов в подобных изделиях позволяет решить эту задачу, так как покрытия из органосиликатных материалов допускают изгиб на 180° в исходном состоянии с радиусом 5 мм, а после действия температуры 700° изгиб с радиусом 15 мм.

Влагостойкость покрытий из органосиликатных материалов определялась как в исходном состоянии, так и после термостарения при 700° С в течение 2000 час", при действии камеры тепла и влажности (40° С+98% относит, влажн.).

Покрытия из органосиликатных материалов выдержали испытания на совместное действие воды, давления и температуры к показали следующие характеристики: ру = 108 ом • см; EUV — от 1.8 до 6 кв на толщину 150—160 мк. Как уже говорилось выше, от органосиликатных материалов требуется хорошая адгезия к различным металлам. Силы сцепления покрытий с металлами определялись как на отдир по методике Киевского политехнического института, так и на сдвиг по границе склейки различных пар металлов.