ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Факторы, определяющие прочность склеивания из "Клеи и склеивание" Для получения надежного клеевого соединения необходимо знать адгезионные свойства клеев и зависимость, этих свойств от физических и физикохимических характеристик исходного полимера, условий эксплуатации клеевых соединений, структуры и состояния поверхности склеиваемых материалов. Ниже рассматриваются основные факторы, определяющие прочность склеивания. [c.28] Молекулярная масса. С увеличением молекулярной массы полимеров, как известно, повышаются их физико-механические свойства — прочность ири изгибе и растяжении, ударная вязкость. Прочность же ск.пеивания с изменением молекулярной массы полимера изменяется иначе. Адгезионная прочность снижается с увеличением молекулярной массы полимерного клея, так как уменьшается число концевых реакционноспособных функциональных групп, которые могут вступить в реакции со склеиваемой поверхностью. Кроме того, подвижность молекул с увеличением их длины снижается, задерживается их миграция к месту контакта. Короткоцепные молекулы лучше контактируют со склеиваемой поверхностью, диффундируют в= ее поры, и ориентирование диполя осуществляется быстрее. [c.28] Наполнители. Введение наполнителей в клеевую композицию оказывает существенное влияние на свойства клея и его прочностные характеристики. Изменяя количество наполнителя, можно регулировать вязкость клея, его пропитывающие свойства, создавать определенную толщину клеевого шва, уменьшать внутренние напряжения, выравнивать физические свойства клея и склеиваемого вещества. Наполнители могут быть активными и неактивными — в зависимости от того, вступают ли они во взаимодействие с компонентами клея, повышают (понижают) адгезию или не влияют на нее. Например, окислы металлов могут служить сшивающими агентами. [c.29] Введение наполнителей придает клеям спецргфи-ческие свойства например, порошки металлов и графит повышают тепло- и электропроводность, асбест— теплостойкость, слюда — электросопротивление и диэлектрические свойства, антипирены — негорючесть, нитрид бора — теплопроводность, стойкость к действию низких температур и т. д. Кроме того, исполЬ зование наполнителей позволяет экономить клеящие материалы. [c.29] Структура и состояние поверхности. Адгезия зависит как от свойств самих клеев, так и от структуры и состояния поверхности склеиваемых материалов. [c.29] Установлено, что при склеивании металлов в большинстве случаев наблюдается снижение прочности клеевых соединений в следующем порядке сталь, алюминиевые сплавы, латунь, медь. [c.29] На адгезионную прочность, например, эпоксидного и акрилатного клеев заметно влияют легирующие добавки к стали. [c.29] В полярных полимерах электронная плотность распределена несимметрично, т. е. положительные и отрицательные заряды смещены относительно друг друга. Например, в макромолекулах поливинилхлорида [—СН2—СНС1—]и или поливинилового спирта [—СНг—СНОН—],г имеются боковые заместители (С1 или ОН), которые придают полярность всей полимерной цепи. [c.30] При склеивании неполярных полимеров (полиэтилена, полипропилена, фторопласта) возникают трудности, так как без специальной подготовки поверхности этих материалов адгезия клеевых веществ к ним очень низкая. Поверхности этих материалов перед склеиванием подвергают обработке механическими (зашкуривание), физическими (обработка в электростатическом поле, газоплазменная обработка) или химическими методами (обработка хромовой смесью, раствором металлического натрия в жидком аммиаке и др.). Физическая и химическая обработка приводит к увеличению полярности поверхности за счет образования двойных связей, гидроксильных и карбоксильных групп, и вследствие этого повышается адгезия клеев к неполярным материалам. [c.30] Помимо указанных материалов широко применяют клеи для соединения деталей из керамики, стекла, ферритов, древесины, бумаги, кожи, ткани и др. Перечисленные вещества имеют достаточно полярную поверхность, и специальной обработки (кроме очистки для повышения адгезии) в большинстве слу-чаев не требуется. [c.30] Таким образом, при склеивании надо учитывать, что полярные материалы склеиваются полярными клеями, а неполярные — неполярными. При склеивании двух разнородных материалов клей должен иметь сродство к обеим склеиваемым поверхностям н содержать различные по полярности и реакционной способности функциональные группы. [c.31] Прочность склеивания повышается пропорционально содержанию полярных групп в клее. Поэтому для каждой системы клей — склеиваемый материал необходимо подбирать клеевую композицию с оптимальным содержанием функциональных групп. По возможности надо стремиться создавать химические связи между молекулами клея и склеиваемого материала, так как они наиболее стабильны. [c.31] Температура эксплуатации. Изучение изменения прочности клеевых соединений при различных температурах показало, что с повышением температуры выше 100°С наблюдается падение прочности большинства термореактивных клеев, термопластичные же разрушаются при более низкой температуре (от 40 до 80 °С). Это обусловлено снижением прочностных характеристик полимера, из которого образован клеевой шов, а при длительном нагреве — старением полимера. [c.31] Наиболее стойки к действию повышенных температур неорганические (элементорганические) полимеры. Но они обладают, как правило, невысокой адгезией. Поведение клеевых соединений при низких температурах представляет интерес для криогенной техники. Полиуретановые и модифицированные эпоксидные клеи могут успешно эксплуатироваться при температурах жидкого азота (—196°С) и жидкого водорода (—253°С). На основе эпоксидно-фенольных соединений разработаны клеи, выдерживающие многократные резкие перепады температур. При термо-циклировании в клеевом шве возникают большие остаточные напряжения из-за разности коэффициентов линейного расширения (КЛР) полимера и подложки, вымораживания или вскипания низкомолекулярных фракций, а также фазовых переходов в полимерах и изменения их надмолекулярных структур. [c.31] Стойкость к действию природных условий. Приборами и механизмами, имеющими клеевые соединения, пользуются в различных климатических условиях. Клеевой шов подвергается воздействию повышенной или пониженной влажности, морского тумана, плесневых грибков, солнечной радиации, воды и агрессивных сред. Высокую атмосферостойкость имеют фенолокаучуковые клеевые композиции, прочность которых, как показывает опыт, снижается за 10 лет эксплуатации на 10—15%. Для эпоксидных клеев наблюдается значительное падение прочности при сдвиге (до 50%) уже через 1—2 года. Для клеев, эксплуатирующихся в условиях иовышенной влажности и в воде,. необходимо применять гидрофобные наполнители и в качестве связующих выбирать полимеры с небольшим числом гидроксильных и карбоксильных (полярных) функциональных групп. [c.32] Стойкость клеевых соединений к действию различных агрессивных сред определяется химической стойкостью полимеров и наполнителей, входящих в состав клея. Большая часть термореактивных клеев стойка к действию масел, растворов солей, кислот и щелочей, органических растворителей. Термопластичные клеи обычно нестойки к органическим растворителям. Прочность клеевых соединений, как правило, мало зависит от воздействия солнечных лучей, так как клеевая пленка защищена металлом или другим склеиваемым телом. [c.32] В тропических или субтропических условиях при достаточно большой влажиости и температуре окружающей среды на поверхности клеевого соединения бурно развиваются пл сн вые грибкн. Питаясь компонентами клеевой композиции, они выделяют продукты обмена веществ (кислоты, амины), которые разрушают клеевое соединение. Поэт ому рекомендуется вводить в рецептуру клея полимеры, содержащие фенол, например фенолоформальдегидные олигомеры, или специальные вещества, ядовитые для микроорганизмов — фунгициды. [c.32] Нагрузка. Надежность и долговечность клеевого соединения зависит от изменения его прочностных свойств при статических или динамических нагруз ках. В ряде случаев испытания на долговечность клеевых соединений проводят в конкретных условиях эксплуатации склеенного изделия. На поведение клеев при эксплуатации существенное влияние оказывают остаточные напряжения и релаксационные процессы в клеевом соединении, которые необходимо учиты-вать ири прогнозировании поведения клеевого шва. [c.33] Характер разрушения склеенных соединений зависит от продолжительности и скорости приложения нагрузки. При быстром приложении нагрузки к соединениям на эластичных клеях разрушение происходит на границе клей — склеиваемый материал. При медленном росте нагрузки или ее постоянстве подобные клеи склонны к ползучести, которая обусловлена повышенной деформируемостью эластомеров. Разрушение в этом случае будет проходить по клеевой пленке. При испытании клеевых соединений на прочных и жестких клеях под действием длительных ста тических нагрузок разрушение происходит преимущественно по границе раздела клей — склеиваемое вещество, где концентрируются наибольшие остаточные напряжения, а способность к ползучести у жестких полимеров невелика. [c.33] Вернуться к основной статье