ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Отверждение клеев из "Полимерные клеи Создание и применение" Для достижения требуемой прочности клеевых соединений практически для всех клеев (кроме липких лент) необходимо отверждение. Процесс отверждения проводят после нанесения клея на склеиваемые поверхности. Технологический процесс может включать также стадию удаления летучих компонентов из клея (например, растворителя) после нанесения его на склеиваемые поверхности. Параметрами отверждения клеев являются температура и продолжительность, а также давление склеивания. Иногда, в частности при склеивании материалов, подверженных окислению, отверждение проводят в атмосфере инертного газа. [c.177] Температура отверждения клеев может быть в пределах от комнатной до 315 °С. Клеи холодного отверждения можно отверждать и при повышенных температурах, что позволяет сократить продолжительность отверждения, улучшить смачивание клеем субстрата, повысить прочность клеевых соединений. [c.177] Однако необходимо учитывать, что при этом снижается эластичность клея. [c.178] Поскольку вее полимеры и большинство наполнителей, используемых для получения клеев, имеют низкую теплопроводность, отверждение и последующее охлаждение сопровождаются возникновением в клеевом соединении больших температурных градиентов. Температурные градиенты еще в большей степени возрастают, если отверждение сопровождается экзотермическим эффектом, что влечет за собой появление необратимых деформаций и как следствие этого — остаточных напряжений. Регулируя скорость изменения температуры при проведении склеивания, можно влиять на остаточные напряжения и прочностные характеристики клеевых соединений [46, с. 12]. В процессе отверждения при повышенной температуре очень важно, чтобы нагрев был равномерным по всей склеиваемой поверхности, в противном случае могут возникнуть локальные внутренние напряжения. Охлаждать клеевые соединения после отверждения следует медленно. [c.178] В качестве нагревательных приборов можно использовать печи (термостаты), нагревательные прессы, ИК-лампы, неизолированные нагреватели и др. Неизолированный нагреватель представляет собой нагреваемую электрическим током металлическую пластину, обладающую большим сопротивлением он весьма удобен, например, при ремонтных работах. Вместо неизолированных нагревателей можно использовать проволоку с большим сопротивлением, например нихром, хромель [222]. Температуру в процессе отверждения можно контролировать термопарой. [c.178] Режим отверждения существенно влияет на характеристики клеевых соединений [307]. Так, отверждение клеевой композиции на основе диановой эпоксидной смолы и 4,4 -диами-нодифенилметана при невысоких температурах приводит в основном к образованию линейного полимера с редкими поперечными связями и низкой температурой стеклования. С повышением температуры отверждения образуется сетчатый полимер с высокой температурой стеклования, и прочность клеевых соединений возрастает. Для клеевых соединений с одинарной нахлесткой наблюдается когезионное разрушение при степени отверждения 70—90% и адгезионное — при 90—100%. Для соединений с двойной нахлесткой адгезионное разрушение наблюдается всегда, при этом прочность соединений со степенью отверждения 70— 90% составляет 26,4 2,6% от прочности соединений со степенью отверждения 90—100%. [c.178] Для отверждения применяют резисторный и индукционный нагрев, а также инфракрасные, ультрафиолетовые, электронные, лазерные, плазменные и рентгеновские лучи, лучистую энергию, ультразвук, высокочастотные колебания, нагрев с помощью микроволн [309]. Применение некоторых из перечисленных выше способов нагрева эффективно с точки зрения экономии энергии. Например, в случае электронных и УФ-лу-чей эффективно используется соответственно 5 и 10% энергии, в то время как при отверждении клеев в термостатах только 1% [310]. При выборе способа отверждения клеев необходимо учитывать экономическую целесообразность применения каждого конкретного способа. [c.179] Процесс отверждения значительно ускоряется в поле токов высокой частоты (ТВЧ) напряженностью 150—500 В/см при частоте 20—27 МГц [311, 312]. После обработки в поле ТВЧ в течение 30—90 с повышаются температура стеклования и прочностные характеристики по сравнению с аналогичными характеристиками, полученными, например, после отверждения эпоксидных клеев при комнатной температуре в течение 24 ч и последующей обработке при 60—80 °С в течение 24— 32 ч. Данные рентгенографии свидетельствуют о том, что термообработка в поле ТВЧ приводит к перестройке надмолекулярной структуры полимера — возрастает степень ее упорядоченности. Клей ВК-9, отверждаемый при комнатной температуре за 24 ч с образованием 82,3% нерастворимых продуктов, в поле токов высокой частоты отверждается за 1 мин 45 с с образованием 96,8% нерастворимых продуктов. [c.179] Для склеивания можно использовать установки ТВЧ, например типа ВЧИ-25/440 [234, с. 18]. Весьма эффективно применение этого способа при склеивании инструмента, при этом прочность клеевых соединений и ударная вязкость при сдвиге повышаются. Так, прочность при сдвиге (сжатие) и ударная вязкость клеевых соединений сталь 45 — твердый сплав Т15К6, выполненных таблетированным клеем КТИ-1 на основе эпок-синоволачной смолы, составляют 63 МПа и 18,9 кДж/м при отверждении в термостате при 180 °С в течение 3 ч и 75 МПа и 23,4 кДж/м2 при отверждении на установке ТВЧ 1—2 с. [c.179] Отверждение в поле ТВЧ используют главным образом при склеивании металлов или металлов с непроводниками (со стеклом, полимерными материалами). При склеивании непроводников в клей добавляют ферромагнитный порошок, например оксиды металлов [313]. [c.179] При склеивании клеями-расплавами древесины также можно использовать высокочастотный нагрев (сила тока 0,4 А, частота 40,6 Гц). Прочность склеивания в значительной мере определяется содержанием воды в древесине. [c.179] При отверждении под действием ультразвука повыщается текучесть клеев, снижаются остаточные напряжения и увеличивается прочность клеевых соединений. Однако это относится только к склеиванию однородных термопластичных материалов. Склеивание этим методом разнородных термопластов не эффективно, а термореактопластов—вообще невозможно. Введение между слоями пластиков различных пленочных клеев приводит к повышению прочности соединений [315]. [c.180] При использовании различных пленок прочность склеивания различна максимальная прочность при сдвиге (8,3 МПа) и наименьшая продолжительность обработки ультразвуком О с) для пары полифениленсульфид — фенольный пластик получены при давлении 2 МПа при использовании в качестве основы клея сополимера этилена с винилацетатом для пары полифениленсульфид — полиацеталь экстремальные значения прочности (6,5 МПа) и продолжительности обработки (2 с) при давлении 2 МПа получены в случае использования клея на основе феноксисмол. Клеи на основе сополимеров этилена с винилацетатом являются также лучшими для пары полифениленсульфид — ударопрочный полистирольный пластик. [c.180] Наилучшим материалом для склеивания полифенилен-еульфида с алюминием является клей на основе феноксисмол. [c.180] Для отверждения акриловых клеев используют УФ-излуче-ние [316, 317]. Для генерирования радикалов под действием УФ-света в клеи вводят различные добавки, например карбонильные соединения, серусодержащие органические соединения и др. Отверждение под действием УФ-лучей проводят при более низких температурах, чем обычное термическое отверждение. Это является существенным преимуществом данного метода перед другими традиционными способами отверждения, поскольку, во-первых, снижаются энергетические затраты, а, во-вторых, устраняются проблемы, связанные с чувствительностью некоторых склеиваемых материалов к температуре. Однако этот способ довольно дорог, так как стоимость УФ-лампы велика, а расчетное время ее работы 2000 ч. Кроме того, пропускная способность различных материалов по отношению к УФ-лучам различна, что приводит к неравномерному отверждению. Состав побочных продуктов, образующихся при УФ-отверждении клеев, а также степень их опасности пока не выяснены. [c.180] КОМПОЗИЦИЙ, имеющих при комнатной температуре практически неограниченный срок хранения отсутствие термических напряжений, часто возникающих в конструкциях при склеивании при высоких температурах меньший расход энергии, а также большая монолитность клеевого слоя. [c.181] В некоторых случаях радиационное отверждение приводит к образованию клеевых соединений с низкой прочностью. Так, прочность соединений, выполненных полиимидным клеем, после радиационного отверждения составила 2,5—3,2 МПа, что, по-видимому, связано с повышенной хрупкостью полиимидного клея после радиационного отверждения 319]. [c.182] При отверждении клеев можно использовать постоянное магнитное поле. В зависимости от химической природы клея и типа склеиваемых поверхностей прочность клеевых соединений может повышаться от 35—40% до 1,5—2,8 раз [2, с. 88]. На адгезионную прочность влияют также напряженность поля и продолжительность обработки. По-видимому, магнитное поле влияет на характер адгезионного контакта, способствуя возникновению более упорядоченной структуры и оказывая упрочняющее воздействие на полимер. [c.182] Важным технологическим фактором является давление склеивания, которое определяется типом используемого клея, размером клеевых соединений, качеством их подгонки. Давление не только фиксирует положение склеиваемых поверхностей, но и способствует улучшению смачивания клеем субстрата и, следовательно, заполнению микронеровностей поверхности. Кроме того, давление препятствует выделению летучих продуктов, образующихся в процессе отверждения клея, что исключает образование пористого непрочного клеевого шва. [c.182] Вернуться к основной статье