Все ж таки, у зв’язку із зростаючими потребами до надійності роботи приладів в широкому інтервалі температур від -70 до + 70°С і навіть від – 170 до +200 °С, відомі склади компаундів не можуть у достатній мірі задовольняти потрібні вимоги.

Твердіння епоксидних смол і компаундів на їх основі і наступна термоциклічна дія викликають залишкове напруження , яке сприяє або безпосередньо веде до розладу елементів мікромодулів, розтріскування компаунда і втрати ним герметизуючої або несучої здатності. У зв’язку з цим необхідно вивчення факторів, які визначають процес розладу елементів мікромодулів.

Величина залишкових напруг у значній мірі визначають термічною усадкою зв’язуючого зі зміною в широких межах його вязкопружних

властивостей . Розрізняють 2 типи залишкових напруг: мікроскопічні

структурні, масштаб зміни яких визначається розміром частинок наповнювача, і макроскопічні структурні, масштаб яких визначається розмірами конструкцій. Роль мікроскопічних напруг ще до кінця не

вивчена. Так, внутрішні напруги, які визначені деформацією об’єму зв’язуючого, зв’язаного зі зміною конфігурації макромолекул, на властивості полімерних виробів

впливають не значно. Крім того, мікроскопічні тріщини, що утворені за рахунок мікроскопічних напружень, зменшують опір композицій зсуву.

Внутрішні напруги можуть бути обумовлені як хімічною, так і термічною усадками. Залишкові напруги, що викликані хімічною усадкою, зв’язують з процесом утворення зшитої структури композиту, який супроводжується виникненням нових хімічних зв’язків і утворенням полімерних молекул, взаємне розміщення молекул мономеру. При цьому відбувається зміна міжмолекулярної відстані у зв’язках, з чим змінюється об’єм композиції. Структурні напруження від термічної усадки визначається в основному відмінністю об’ємних коефіцієнтів теплового розширення наповнювача і зв’язуючого. Сюди ж слід віднести і внутрішні напруження, які виникають у процесі переходу композиції з високоеластичного в стан скла, коли різко знижується швидкість релаксаційних процесів. При цьому в полімері виникають так звані «заморожені» напруження. Це особливо характерно для композитів, які експлуатуються при циклічних змінах температури.

Характерним являється те, що дослідники, які займаються питаннями визначення внутрішніх напруг, у більшості випадків ігнорують величинами залишкових напружень, обумовлених хімічною усадкою. Очевидно, це не зовсім правильно, оскільки ці напруження будуть сумуватись( в залежності від методів випробувань) з механічними або термічними напруженнями . Величина залишкових напружень, викликаних хімічною усадкою, як буде показано надалі в роботі, для деяких композицій складала порядку 50% від нормальної величини термічних напружень.

Допускається, що руйнування лементів мікромодулів під дією напружень про твердінні та термоударах відбувається внаслідок послаблення поверхні елемента в результаті термомеханічної усадки в умовах достатньо великих термоефектів твердіння, а також хімічною дією компонентів компаунда. Враховуючи, що епоксидні смоли, пластифікатори і затверджувачі за своєю природою є поверхнево активними речовинами, їх дія на поверхню елементів приводить до пониження поверхневої міцності. Температури, які розвиваються в епоксидних композиціях, внаслідок високої екзотермічності процесу твердіння, в умовах ускладненого тепловідводу досягають величини 100°С і вище.

Високі температури впливають на послаблення мікроелементів внаслідок підвищення густини дислокацій, дефектів структури, їх розмноження від

поверхні до об’єму при наступних термоударах.

Нами були проведені дослідження по визначенню коефіцієнту усадки методом гідростатичного зважування і величини деформації, визначеної тензометричним методом для одних і тих же складів компаундів.

Відомо декілька способів вимірювання внутрішніх напруг за допомогою тензодавачів опору. В одних випадках виготовляють спеціальні малобазні тензодавачі , поміщаючи їх в спеціальні литтеві форми, які заливають термореактивною смолою. Таким чином отримують рідку об’ємну основу давача, що характеризується

в’язкопружними властивостями затвердлої смоли. Застосування таких об’ємних давачі

більш ніж сумнівне, оскільки необхідно знати залежність зміни в’язкопружних

властивостей термореактивної смоли від температури, величини зовнішнього навантаження й часу.

Литтєву форму з робочим і компенсаційним модулями поміщають у кріостат чи термостат і фіксують деформацію робочого циліндру за зміною опору активного тензодавача. Температутру компаунда визначають за допомогою термопар. Перед дослідом модуль тарують.

Роль пластифікаторів( арилфосфатів, себаціонатів, фталатів) , що широко застосовуються в епоксидних смолах зводиться в основному до зниження ламкості, підвищенню термостійкості, еластичності, зниженню в’язкості і збільшенню життєздатності. Сьогодні все більше уваги надається пошуку активних розчинників, що містять реакційно здатні групи, що вступають у взаємодію зі смолою чи отверджувачем, наприклад, гліцедилових ефірів фенолу, триметилолпропанолу і триметилолетану. Такі розчинники незначно змінюють фізико-механічні властивост і діелектричні властивості компаундів, покращуючи технологічні властивості( табл. 1). В літературі, як нам відомо, не приведені результати систематичних досліджень по виявленню ролі природи пластифікаторів і взаємного впливу пластифікаторів

і наповнювачів на деформацію епоксидних компаундів

Таблиця 1

Фізичні властивості розчинників |

Показники | Розчинник

ЕБФ | ЕБФ

техн | ЕКФ | ЕЕФ | ЕНФ | ЕНФД | ЕКуФ

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8

1 | Вміст епоксидних груп, % | 17,2 | 15,2 | 16,2 | 15,2 | 14,8 | 8,9 | 14,5

2 | В’язкість при 25°С | 42,42 | 40,23 | 78,51 | 52,91 | 80,17 | 33,47 | 151,99

3 | Густина d | 1,1169 | 1,1170 | 1,1025 | 1,0879 | 1,0682 | 1,0330 | 1,0958

4 | Показник заломленя n | 1,5755 | - | 1,5719 | 1,5665 | 1,5600 | 1,5545 | 1,5700

Продовження таблиці 1.

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8

5 | Ткип.,°С/мм.рт.ст | 160-180/4 | - | 170-190/4 | 170-185/2 | 170-205/5 | 182-187/3

6 | Леткість(втрата