КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
STRUCTURAL MATERIALS
Статья поступила в редакцию 31.08.15. Ред. рег. № 2323
The article has entered in publishing office 31.08.15. Ed. reg. No. 2323
УДК 621.792.053 doi: 10.15518/isjaee.2015.17-18.013
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ДАННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ КЛЕЕВ, ПРИГОДНЫХ ДЛЯ СБОРКИ ЭЛЕКТРОННО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
С.А. Гарелина1, А.Л. Гусев2, Р.А. Захарян3, М.А. Казарян4, Б. С. Лунин5, И.Н. Феофанов4
'Академия гражданской защиты МЧС России 141435 Химки, Московская обл., мкрн. Новогорск Тел.: +7 903 231-21-66; e-mail: rolru@mail.ru 2ООО НТЦ «Тата» 607181 Саров, Нижегородская обл., ул. Московская, д. 29 Тел.: +7 (83130) 9-18-46; факс: +7 (83130) 9-07-08; e-mail: gusev@hydrogen.ru 3Тарусский филиал института общей физики им. А.М. Прохорова РАН 249100 Таруса, Калужская обл., ул. Энгельса, д. 6 E-mail: razleib@yandex.ru 4Физический институт им. П.Н. Лебедева 119991 Москва, Ленинский пр., д. 53 Тел.: +7 499 135-78-90; e-mail: kazarmishik@yahoo.com Тел.: + 7 499-132-64-32; e-mail: ivan@feofanov.ru 'Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова 119991 Москва, Ленинские горы, д. 1
Заключение совета рецензентов: 03.09.15 Заключение совета экспертов: 06.09.15 Принято к публикации: 09.09.15
В статье приведены результаты исследования процессов полимеризации промышленных клеев, пригодных для сборки электронно-механических приборов. По данным [1, 2] для исследования были выбраны 14 образцов клеев: Epotecny E505, Epotecny P102, Epotecny E207, EPO-TEK H74UNF, EPO-TEK H77S, EPO-TEK 353ND, Resbond 940LE, Resbond 989F, Cerambond 618N, ВК-21, Анатерм 106, К400, ОС-52, ОС-92.
Для всех образцов клеев методом дифференциально-термического анализа исследованы такие параметры, как температурная потеря массы, количество стадий и температура полимеризации, температура начала деструкции в заданном интервале температур. Представлены результаты сравнения значений температуры начала деструкции клеев, заявленных изготовителем и полученных экспериментально.
В работе выявлены наиболее важные особенности процесса полимеризации клеевых образцов. Исследованы причины формирования внутренних напряжений при полимеризации клеевых соединений в электронно-механических приборах и выработаны соответствующие меры по снижению этих напряжений.
На основе полученных результатов дифференциально-термического анализа полимеризации клеев предложены эффективные режимы сушки клеев для усовершенствования клеевых соединений. Проведено экспериментальное исследование клеевых соединений, полученных по предложенному в работе режиму сушки и режиму сушки, рекомендованному изготовителем.
Ключевые слова: вакуумные электронно-механические приборы, производство электронно-механических приборов, клеевые соединения, дифференциально-термический анализ полимеризации клеев, ДТА клеевых соединений, эффективный режим сушки клеев по данным ДТА.
EXPERIENCE OF APPLICATION DATA DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS TO REDUCE INTERNAL STRESSES DURING POLYMERIZATION OF ADHESIVES, SUITABLE FOR THE ASSEMBLY OF ELECTRO-MECHANICAL DEVICES
S.A. Garelina1, A.L. Gysev2, R.A. Zakharyan3, М.A. Kazaryan4, B.S. Lunin5, I.N. Feofanov4
'Academy of Civil Protection, Ministry of Emergency Situations Novogorsk microdistrict, Khimki, Moscow reg., 141435, Russia E-mail: rolru@mail.ru 2Scientific Technical Centre "TATA" 29 Moscow str., Sarov, Nizhnij Novgorod reg., 607181, Russia Tel.: +7 (83130) 9-18-46; fax: +7 (83130) 9-07-08; e-mail: gusev@hydrogen.ru 3Tarusskii branch of A.M. Prokhorov General Physics Institute of RAS 6 Engels str., Tarusa, Kaluga reg., 249100, Russia E-mail: razleib@yandex.ru 4P.N. Lebedev Physical Institute of RAS 53 Lenin ave., Moscow, 119991, Russia Tel.: +7 499 135 78 90, e-mail: kazarmishik@yahoo.com Tel.: + 7 499 132 64 32, e-mail: ivan@feofanov.ru 5Lomonosov Moscow State University 1 Leninskiye Gory, Moscow, 119991, Russia
Referred: 03.09.15 Expertise: 06.09.15 Accepted: 09.09.15
The article presents the results of the study of polymerization processes of industrial adhesives, suitable for the assembly of electro-mechanical devices. According to [1, 2] were chosen for the study 14 samples of adhesives: Epotecny E505, Epotecny P102, Epotecny E207, EPO-TEK H74UNF, EPO-TEK H77S, EPO-TEK 353ND, Resbond 940LE, Resbond 989F, Cerambond 618N, ВК-21, Аnaterm 106, ^00, ОС-52, ОС-92.
For all samples of adhesives by differential thermal analysis is used to study parameters such as temperature mass loss, the number of stages and the temperature of polymerization, the temperature of the beginning of destruction in a predetermined temperature range. Presents the results of comparing the values of temperature of the beginning of destruction of adhesives, as claimed by the manufacturer and obtained experimentally.
The paper identified the most important features of the process of polymerization of the adhesive samples. Investigated the reasons for the formation of internal stresses during polymerization of the adhesive joints in electro-mechanical devices and develop appropriate measures to reduce these stresses.
On the basis of the results of differential thermal analysis of polymerization adhesives proposed effective modes of drying adhesives to improve the adhesive joints. An experimental study of the adhesive joints obtained by the proposed mode of drying and recommended by the manufacturer.
Keywords: vacuum electro-mechanical devices, the manufacture of electro-mechanical devices, adhesive joints, differential thermal analysis of polymerization adhesives, differential thermal analysis of adhesive joints, an effective mode of drying the adhesive according to differential thermal analysis.
Роберт Артушевич
Захарян Robert A. Zakharyan
Сведения об авторе: и.о. директора Тарусского филиала института общей физики им. Прохорова РАН.
Образование: Ереванский политехнический институт им. К. Маркса (1984).
Область научных интересов: приборостроение для экологии и лабораторных исследований, газовый мониторинг окружающей среды, исследование полимеров и катализаторов.
Публикации: 25.
Information about author: acting director Tarusskii branch of A.M. Prokhorov General Physics Institute of RAS.
Education: K. Marks Yerevan Polytechnic Institute (1984).
Research area: instrument-making for environmental and laboratory investigations, gas monitorring for environment.
Publications: 25.
Иван Николаевич
Феофанов Ivan N. Feofanov
Сведения об авторе: аспирант, младший научный сотрудник Физического института имени П.Н. Лебедева РАН.
Образование: МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет. Область научных интересов: оптика, физика лазеров, нанофотоника. Публикации: 17.
Information about author: graduate student, junior researcher P.N. Lebedev Physical Institute of
RAS.
Education: Lomonosov Moscow State University. Research area: optics, laser physics, nanophotonics. Publications: 17.
Введение
В работе [3] показано, что в процессе сушки клеев, пригодных для сборки электронно-механических приборов (ЭМП), по рецептуре, рекомендованной изготовителем, возникают внутренние напряжения, которые отрицательно влияют на прочность клеевых соединений. В силу того, что изготовители не сообщают рецептуру выпускаемых ими клеев [3], не представляется возможным проанализировать химические и физические процессы, протекающие в клее в ходе полимеризации, и, соответственно, выявить наиболее важные особенности этого процесса для усовершенствования клеевых соединений.
В работе с целью выработки эффективных режимов сушки клеевых соединений, позволяющих снизить возникающие внутренние напряжения, для изучения особенностей процесса полимеризации клеев использован метод дифференциально-термического анализа.
Дифференциально-термический анализ был проведен для 14 образцов клеев, пригодных для технологий ЭМП [1, 2]: Ерйеспу Е505, Ерйеспу Р102,
Epotecny E207, EPO-TEK H74UNF, EPO-TEK H77S, EPO-TEK 353ND, Resbond 940LE, Resbond 989F, Cerambond 618N, ВК-21, Анатерм 106, К400, ОС-52, ОС-92. Дифференциально-термический анализ проводился по стандартной методике на дериватографе NETZSCH STA 449C Jupiter. Масса образцов составляла 20 мг, нагрев осуществлялся от 20 до 300 °С.
В результате каждого опыта получали следующие кривые:
- термогравиметрическая (ТГ) - отражает изменение веса пробы;
- производной изменения веса (ДТГ) - отражает скорость изменения веса пробы;
- производной изменения энтальпии (ДСК) - отражает изменения энтальпии.
Результаты дифференциально-термического
анализа клеев, пригодных для сборки ЭМП
На рис. 1-3 для примера приведены данные дифференциально-термического анализа клеев Epotecny E505, Resbond-940 LE и Epotecny P102.
Рис. 1. Результаты дифференциально-термического анализа клея Epotecny E505 Fig. 1. The results of differential thermal analysis adhesive Epotecny E505
Рис. 2. Результаты дифференциально-термического анализа клея Resbond 940LE Fig. 2. The results of differential thermal analysis adhesive Resbond 940LE
Рис. 3. Результаты дифференциально-термического анализа клея Epotecny P102 Fig. 3. The results of differential thermal analysis adhesive Epotecny P102
Процесс полимеризации эпоксидного клея Ерогеспу Е505 (рис. 1) содержит две основные стадии, первая из них протекает при 89 °С, вторая - при 118 °С. Потери массы при 150 °С не превышают 0,5%, а при 250 °С -около 2%. Процессы термической деструкции в этих клеях начинаются при температуре 238 °С (хотя согласно технической документации фирм-изготовителей максимально допустимая температура длительной эксплуатации составляет 300 °С).
Полимеризация клея Я^ЪоМ 940ЬЕ (рис. 2) проходит в одну стадию, при 83 °С. Температурные потери массы при 150 °С составляют 4,6%. Признаков термической деструкции в исследованном температурном интервале не обнаружено.
Эпоксидный клей Ерогеспу Р102 (рис. 3) полиме-ризуется в две стадии (125 °С и 182 °С) и имеет высокую температурную устойчивость: начало термической деструкции клея имеет место при 339
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.