ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Повышение водостойкости клеевых соединений из "Прочность и долговечность клеевых соединений Издание 2" Повышения водостойкости клеевых соединений можно добиться разными путями. Способы повышения водостойкости сводятся в поверхностной защите клеевых соединений от действия влаги, снижению водопоглощения, диффузии и пористости склеиваемых материалов и клеев, их модификации различными способами, снижению влажностных напряжений конструктивными мерами или модификацией клея, адсорбционной обработке склеиваемых материалов веществами, повышающими водостойкость соединений, повышению прочности и водостойкости адгезионных связей полимер — субстрат. Выбор метода зависит от природы склеиваемых материалов, условий эксплуатации клеевого соединения и других факторов. [c.195] Наиболее простой путь повышения стойкости клеевых соединений к действию воды — это поверхностная защита склеенных деталей окраской и т. д. Хотя поверхностная защита, как правило, характеризуется временным эффектом, она является весьма простым и довольно эффективным средством. Чаще всего этот способ применяют в клеевых соединениях древесины, при этом защищают, по существу, не столько клеевой шов, сколько древесину. Уменьшение разбухания защищенной древесины приводит к снижению напряжений в клеевом шве и повышению водостойкости соединений [13-8]. [c.195] Повышение водостойкости при введении в клей добавок происходит не только в результате его гидрофобизации, но и в результате пластификации, снижающей влажностные напряжения. Наиболее распространено повышение податливости клеев совмещением их с эластомерами. Например, использование специально разработанных резорцинокаучуковых и эпоксидно-каучуковых клеев [21] позволило повысить стойкость к постоянному и периодическому увлажнению соединений строительных материалов, различающихся по температурно-влажностным деформациям [140, 141]. Кроме применения эластичных клеев известен способ, основанный на использовании прочных, но жестких клеев в сочетании с грунтом из клея меньшей жесткости. Выпускаются также двухслойные пленочные клеи с одной стороны — пленка эпоксидного, а с другой — каучукового клея. В подобных системах температурно-влажностные напряжения могут релаксировать, что резко повышает надежность клеевых конструкций. [c.196] Для повышения водостойкости клеев их модифицируют в процессе синтеза. Например, полиэфирмалеинаты модифицируют абие-тинатами, полиэтилентерефталат — аддуктами пиромеллитового ангидрида и полиизоцианата, эпоксидные смолы —фосфороргани-ческими соединениями Р(ЫСО)з и РО(МСО)з. [c.196] Достаточно эффективным средством повышения водостойкости клеевых соединений металлов является совмещение эпоксидных смол с кремнийорганическими или непосредственно синтез эпо-ксидно-кремнийорганических смол. [c.196] Водо- и химическая стойкость клеевых соединений металлов повышается при введении в клеевую композицию ингибиторов коррозии, которые вступают с металлами в адсорбционное взаимодействие [73]. В качестве ингибиторов коррозии применяют хромовокислый гуанидин и некоторые эфиры хромовой кислоты. Хромовокислый свинец, цинк и некоторые другие хроматы рекомендованы для повышения стойкости ряда клеев к действию воды, особенно соленой. [c.197] Ингибирование коррозии наблюдается и при использовании клеев на основе резорциновых и алкилрезорциновых смол. Ингибирующий эффект в последнем случае связан со свойствами полифенолов [143], являющихся сырьем для изготовления смол типа ДФК. [c.197] Возможно, что коррозию ингибируют и применяющиеся в составах для подготовки металлов под склеивание фосфорсодержащие соединения [116, 144, 145]. Считается, что оксидная пленка, образующаяся на алюминии при химическом оксидировании в кислых бнхроматах и анодировании в серной кислоте, ослабляется под воздействием влаги, диффундирующей внутрь клеевого соединения. Детали, подвергнутые фосфорнокислому анодированию, лишены этих недостатков [116, 145]. [c.197] Водостойкость соединений алюминия связана не только с эффективной защитой от коррозии. Известно, что при химическом оксидировании (пиклинг-процесс) толщина оксидной пленки на алюминии составляет всего 1—2 мкм, что недостаточно для защиты металла от коррозии. При этом, однако, обеспечивается наилучшая водостойкость ряда клеевых соединений по сравнению с прочностью соединений анодированного металла (толщина оксидной пленки 20—30 мкм). [c.197] Образование более развитой и активной поверхности склеиваемых материалов при механическом шероховании повышает водостойкость соединений резины с металлами [146]. [c.197] Водостойкость клееных соединений может быть повышена обработкой склеиваемых поверхностей веществами, энергия связи которых с этими поверхностями больше, чем энергия связи с ними воды. Необходимыми поверхностно-активными свойствами могут обладать специально подобранные олигомеры и их отвердители или другие продукты, химически активные или инертные по отношению к клею. Использование подобных веществ дает возможность осуществлять склеивание под водой с образованием достаточно прочных и водостойких соединений [147]. [c.197] Другим примером может служить полибутилметакрилат — ме-тилметакрилатный клей с добавкой продукта взаимодействия ал-лилового спирта с толуилендиизоцианатом и иногда фторированным спиртом [151]. По данным авторов, после пребывания в воде в течение 4 мес. соединений органического и силикатного стекла, стеклопластика и древесины их прочность не снижается. [c.198] Хорошее смачивание увлажненных поверхностей с вытеснением воды с субстрата использовано при разработке водостойких клеев для стоматологии [153]. [c.198] Клеем на основе полиэфирмалеината ПН-1 с добавкой продукта АТЖ можно склеивать под водой асбестоцемент, стеклопластики и др. с образованием водостойких соединений [92, 152], однако степень водостойкости далеко не всегда является удовлетворительной. Кроме того, прочность соединений, склеенных в воде или других жидких средах, примерно в два раза ниже, чем склеенных на воздухе [154]. [c.198] В наибольшей степени разработаны способы повышения водостойкости путем применения различных грунтов, главным образом на основе силанов, для соединения стеклянных и других волокон со связующим в композитных материалах. Принципы действия подобных веществ были описаны в гл. 1. Непростой задачей является подбор веществ, повышающих водостойкость соединений термопластов с минеральными материалами. При соединении полиэтилена и полипропилена со стеклом и алюминием [155] водостойкость обеспечивается, если субстрат модифицирован ненасыщенным силаном, в молекулу которого входит амингидрохлорид. [c.198] Интересные данные о механизме действия аппретов в условиях повышенной влажности содержатся в [155]. [c.199] Исследования с помощью меченых атомов гидролитически индуцированного разрушения полимера на границе раздела фаз стекло— эпоксидный клей показали, что обработка поверхности стекла Y-аминопропилтриэтоксисиланом приводит к образованию на поверхности субстрата отдельных областей химически и физически адсорбированного аппрета. При определении времени до разрушения под нагрузкой в воде соединений стекла в зависимости от условий аппретирования субстрата оказалось, что долговечность не зависит от присутствия физически адсорбированной части в гетерогенной (мозаичной) пленке аппрета. Максимальная долговечность реализуется при наибольшей степени хемосорбции силана. Наибольшей долговечности отвечает толщина силана, соответствующая двум монослоям, причем число функциональных групп аппрета, способных химически взаимодействовать с эпоксидной смолой, ограничено из-за их малой доступности. Это является еще одним подтверждением ограниченности взаимодействия аппрет — св язующее. [c.199] Об этом свидетельствует также стабильность прочности в сухом виде клеевых соединений материалов с загрунтованными силанами поверхностями. При увлажнении силаны гидролизуются, а образовавшиеся силанолы взаимодействуют с субстратом. Это компенсирует гидролитическую деструкцию связей полимер — субстрат, характерную, например, для полиуретановых клеев. В результате растет стойкость соединений к увлажнению (рис. 6.13) [156]. [c.200] Ранее упоминалось о роли полимерных грунтов в формировании свойств клеевых соединений. Если при их подборе соблюдены упомянутые выше правила, то они также повышают водостойкость соединений. Иногда в полимерные грунты вводят силаны. Так, грунты СПМ-102, СПМ-70 и СПМ-21 состоят соответственно из алкидной смолы ФХ-42, поливинилбутиральфурфураля и поливинилового спирта с добавкой узминопропилтриметоксисилана (АГМ-9) [157]. Эффект повышения водостойкости очевидно проявляется при длительных испытаниях, поскольку через 30 сут воздействия воды и воздуха повышенной влажности различий в водостойкости соединений загрунтованного и незагрунтованного металла НС обнаружено. [c.200] Испытания соединений алюминия, обработанных кремнийорганическим соединением ЭС-1 и склеенныхэпоксидно-полиэфиракри-латным клеем ЭПЦ-1, свидетельствуют об эффективности такой обработки (рис. 6.14). При увеличении продолжительности выдержки до 3000 ч прочность образцов изменяется, но разрушение происходит на 100% по клею, что свидетельствует о стабильности адгезионных связей полимер — аппрет — металл. [c.200] Вернуться к основной статье