Экспериментальные данные:

оптические и реологические свойства клеев и компаундов

Рассмотрим некоторые важные с точки зрения практического применения технологические и оптические характеристики разработанных клеев и компаундов.

Как известно, для приготовления смеси (эпоксидная основа + отвердитель) требуются возможно более низкие начальные вязкости компонентов. Благодаря этому можно приготовить гомогенную композицию, хорошо заполняющую щели и зазоры, а при последующей обработке под вакуумом провести дегазацию. Однако, на практике уменьшение вязкости является достаточно сложной проблемой. Оно достигается двумя путями: путем добавления разбавителей или путем подогрева композиции. В первом случае ухудшается способность композиции к отверждению, во втором -уменьшается время желатинизации и пузырьки не успевают выйти на поверхность.  Диапазон кинетических зависимостей вязкости разработанных эпоксидных композиций при температуре Т = 25 ^оС представлен на рис. 1, а характер температурной зависимости вязкости отдельных компонентов и их смеси - на рис. 2. Все представленные композиции получены без использования растворителей.

Как видно из рис. 1 продолжительность использования (жизнеспособность) эпоксидных композиций серии ПЭО существенно зависит от состава и может варьироваться от 30 минут до 2-х суток.  Диапазон рабочих вязкостей, как правило, не превышает (3 - 4) Па.с. Вязкость композиций значительно уменьшается по мере увеличения температуры: примерно в 2 - 5 раз через каждые 10 градусов. Заметим,  что вязкость эпоксидной основы (компонента А) при комнатной температуре почти на два порядка выше вязкости отверждающей системы (компонента В), но по мере роста температуры эта разница уменьшается (рис. 2). Поскольку одновременно с ростом температуры возрастает и скорость химических  реакций, и  соответственно  уменьшается жизнеспособность композиции выбрать правильный режим отверждения - первостепенная задача технолога.

В процессе отверждения происходит значительное изменение свойств эпоксидной композиции, в том числе оптических. В частности, изменение показателя преломления n_D  клея холодного режима отверждения, измеренное  методом призмы  на спектрогониометричекой установке, до точки гелеобразования иллюстрируется на рис. 3.  Оно хорошо аппроксимировалось линейной функцией.

Сравнение оптических характеристик эпоксидных клеев,
отвержденных аминным и ангидридным отвердителем

Коэффициент светопропускания также сильно меняется. Из таблицы видно, что даже для лучших материалов батохромный сдвиг границы пропускания при переходе эпоксидной композиции из жидкого к твердое состояние достигает (25 - 55) нм. Абсолютно не факт, что из двух бесцветных жидких компонентов А и В в результате отверждения получится бесцветный твердый эпоксиполимер, особенно, при повышенных температурах.   Процесс получения бесцветных эпоксиполимерных материалов зависит от многих  факторов: режима отверждения (температуры, времени), типа отверждающей системы, катализатора и т.д.  Замечено, чем более "жестким" является режим отверждения, тем выше оптическая плотность среды (выше интенсивность окраски).  Поэтому предпочтительнее использовать ступенчатый режим отверждения: предварительную ступень проводить  при меньшей температуре, а доотверждение - при большей температуре.

На рис. 4 и рис. 5 можно проследить за изменением оптических и технологических характеристик в зависимости от состава эпоксидной композиции. Зависимость показателя преломления эпоксидного компаунда на основе смеси олигомеров (УП-612 + ЭД-22), отвержденного ГГФА, от содержания одного из олигомеров (ЭД-22) в смеси , как правило, линейная или близкая к линейной. Это позволяет создавать эпоксиполимеры с заданными рефрактометрическими свойствами, что является важнейшим фактором для оптики и, особенно, для  интегральной оптики.

Известно, что оптимальная плотность сшивки эпоксиполимера достигается при стехиометрическом соотношении между олигомером и отвердителем. Присутствие модифицирующих добавок может изменить реакцию таким образом, что возможны отклонения от расчетного значения. Поэтому для установления допустимых пределов количества отвердителя проводились эксперименты по исследованию концентрационной зависимости температуры стеклования Т_g эпоксиполимера (рис. 5). Видно, что оптимальное соотношение эпоксидная основа : отвердитель для компаунда ПЭО-490 близко к 100 : 90.

Важнейшей характеристикой, определяющей возможность применения того или иного компаунда или клея в оптоэлектронике и оптике является его коэффициент светопропускания. Для базовых составов ПЭО-90К, ПЭО-10К, ПЭО-13К и их модификаций коэффициент светопропускания превышает 90 % во всей видимой области. Как видно из рис. 6, спектральная чувствительность кремниевого фотодиода не только не уменьшается в результате нанесения эпоксиполимерного покрытия, но и возрастает на несколько процентов вследствие иммерсионного эффекта (уменьшения относительного показателя преломления на границе полупроводник/эпоксиполимер по сравнению с таковым для границы полупроводник/воздух).

Очевидно, прозрачность не должна значительно меняться при воздействии внешней среды: температуры, влажности , солнечной радиации и т.п. В процессе термообработки  в полимерах образуются  соединения с сопряженными химическими связями, для которых характерно поглощение в видимой области спектра. Образцы желтеют. Для проверки термостойкости применяют ускоренные испытания, например, выдерживают материал 3000 часов при Т = 85 ^оС. При таких условиях у эпоксиполимеров, полученных с использованием аминных отвердителей, отмечался даже коричневый оттенок, тогда как у эпоксиполимеров, отвержденных ангидридами поликарбоновых кислот,  видимого изменения цвета практически не наблюдалось (2 - 4 %). О кинетике процесса фотостарения эпоксиполимера можно судить по рис. 7. В результате облучения полимера светом мощной ртутной лампы (длина возбуждения 253,7 нм) край полосы собственного поглощения смещается батохромно. Причем, по истечении некоторого времени этот процесс замедляется, кривая выходит на плато. Излучение практически полностью поглощается в приповерхностном слое полимера. Этим объясняется устойчивость эпоксиполимера к дальнейшему УФ облучению.

По вопросам использования и приобретения эпоксидных клеев и компаундов 
обращаться по телефонам:  (812) 494 93 92;  (812) 317 89 62