|
|
|
Главная --> Справочник терминов Склеиваемых поверхностей Клеями называются растворы, дисперсии или расплавы в основном высокомолекулярных органических веществ, применяемые для склеивания (соединения) различных материалов. Склеивание основано на адгезии— прочном сцеплении клеящего слоя со склеиваемыми материалами. Прочность склеивания определяется также когезией — прочностью пленки, образующейся при затвердевании клея. Обязательным условием хорошего склеивания является полное смачивание склеиваемых материалов клеем. Природа склеиваемых материалов оказывает существенное влияние на процесс склеивания и выбор соответствующего клея. Существующая теория склеивания предусматривает в основном склеивание однородных материалов. Состояние поверхности склеиваемых материалов также оказывает существенное влияние на процесс склеивания и качество клеевых соединений. Подготовка поверхности металлов. Строение кристаллической решетки, степень шероховатости, наличие оксидов на поверхности металла и ряд других факторов оказывают значительное влияние на прочность соединений. Снятие поверхностного слоя приводит обычно -к активации поверхности, уменьшению угла смачивания и повышению площади контакта склеиваемых материалов. Кроме того, при наличии шероховатой поверхности образование микротрещин в пленке клея при нагружении [56] протекает при более высоких значениях напряжений, чем в случае соединений с гладкой поверхностью, так как при этом изменяется доступность к поверхности субстрата. Все эти факторы обусловливают зависимость прочности от степени шероховатости (табл. 5.4). В результате механической обработки поверхности субстрата угол смачивания снижается примерно вдвое, а прочность возрастает в пять раз. Эффективность этого метода сохраняется, если клеевые соединения работают при температурах ниже Тс пленки клея. При более высоких температурах вследствие резкого ухудшения когезионных свойств клея влияние степени шероховатости поверхности на прочность соединений незначительно. Известно, что модуль упругости клея на два и более порядка чем у металлов, а его толщина примерно на порядок меньше толщины образцов. Поэтому при нагружении взаимное перемещение склеенных образцов незначительно и сравнимо с их собственной упругой деформацией [101]. При дальнейшем увеличении нагрузки основную роль начинает играть жесткость клея и подложки. Максимальная деформация склеиваемых материалов наблюдается у кромок соединения, а по мере отдаления от них она снижается. Это свидетельствует о неравномерном распределении напряжений [102] вдоль слоя клея. По мере роста нагрузки напряжения концентрируются на концах нахлестки, вследствие чего возникает «пик» напряжений. Значение этого «пика» в зависимости от жесткости клея может в 3—8 раз превышать средние напряжения, возникающие под действием нагрузки. Поэтому разрушение начинается у кромок соединений. Так как края нахлестки более нагружены, чем ее середина, то прочность обычно повышается не пропорционально площади склеивания. Влияние длины нахлестки в соединении стальных образцов, склеенных клеем Аральдит, на прочность показано ниже [103, 104]: где <тт — предел текучести склеиваемых материалов; 6 — толщина склеиваемых материалов. Для определения оптимальных размеров соединения L и 6 пользуются так называемой кривой качества, характеризующей зависимость разрушающего напряжения от отношения 6/L [104]. Для каждого сочетания клея и толщины склеиваемых материалов Целесообразно иметь диаграмму качества, которая может явиться эталоном для выбора оптимальных размеров соединения. Подготовка поверхности металлов. Строение кристаллической решетки, степень шероховатости, наличие оксидов на поверхности металла и ряд других факторов оказывают значительное влияние на прочность соединений. Снятие поверхностного слоя приводит обычно -к активации поверхности, уменьшению угла смачивания и повышению площади контакта склеиваемых материалов. Кроме того, при наличии шероховатой поверхности образование микротрещин в пленке клея при нагружении [56] протекает при более высоких значениях напряжений, чем в случае соединений с гладкой поверхностью, так как при этом изменяется доступность к поверхности субстрата. Все эти факторы обусловливают зависимость прочности от степени шероховатости (табл. 5.4). В результате механической обработки поверхности субстрата угол смачивания снижается примерно вдвое, а прочность возрастает в пять раз. Эффективность этого метода сохраняется, если клеевые соединения работают при температурах ниже Тс пленки клея. При более высоких температурах вследствие резкого ухудшения когезионных свойств клея влияние степени шероховатости поверхности на прочность соединений незначительно. 'Де <тт — предел текучести склеиваемых материалов; 6 — толщина склеиваемых материалов. Для определения оптимальных размеров соединения L и 6 пользуются так называемой кривой качества, характеризующей зависимость разрушающего напряжения от отношения 6/L [104]. 3,ля каждого сочетания клея и толщины склеиваемых материалов Целесообразно иметь диаграмму качества, которая может явить-;я эталоном для выбора оптимальных размеров соединения. Полярные адгезионно активные функциональные группы клея улучшают совместимость поверхности склеиваемых материалов и клеевого слоя. Водородные связи — причина большой силы сцепления воды (высокое поверхностное натяжение); они определяют способность воды прилипать (смачивать) к различным веществам. Смачивание связано с образованием водородных связей между молекулами воды и атомами кислорода твердого тела. Поэтому у неорганических клеев в качестве затворителей или растворителей наиболее распространены вода и водные растворы, хотя, в принципе, можно использовать и неводные растворители. Такие клеи представляют собой составы, которые проявляют клеящие свойства при контакте склеиваемых поверхностей при небольшом давлении. Они сохраняют клейкость достаточно долго, тогда как клейкость контактных клеев ограничена. Эти клеи выпускают в виде клеящих лент, состоящих из подложки, промежуточного слоя, клеевого слоя (чувствительного к давлению) и в некоторых случаях — удаляемой при склеивании обкладки. Промежуточный слой наносят только в случае полиэфирной и полиэтиленовой подложек, которые характеризуются низкой адгезией. Для многих по-ливинилхлоридных пленок это покрытие выполняет функцию барьерного слоя, предотвращающего миграцию пластификатора, поскольку ни натуральный, ни неопреновый каучук (основа клея) не обладают стойкостью к воздействию пластификаторов. Конструкционные клеевые соединения. Этот способ предполагает подготовку склеиваемых поверхностей. Обычно на обработанную и обезжиренную поверхность полипропиленового изделия наносят слой адгезива и после испарения растворителя применяют давление и температуру. Наиболее употребительны адгезивы на основе хлоропренового [21] или бутадиен-нитрильного каучука, а также на основе эпоксидных смол. Последние применяют в чистом виде или в смеси с полиамидом или тиоколовым каучуком [26]. Технологический процесс склеивания состоит из следующих зпераций: подготовка деталей, очистка склеиваемых поверхностей от загрязнений, их подгонка, придание поверхностям шеро-товатости и др.; смешение компонентов клея в тех случаях, когда готовый клей быстро отверждается и его нельзя долго хранить Соединения на эпоксидно-полимерных клеях (в отличие от соединений на других эпоксидных клеях) весьма чувствительны к изменению толщины клеевой прослойки. Так, при изменении толщины слоя клея от 0,1 до 0,5 мм прочность снижается с 42 до 9 МПа [96]. Поэтому для достижения высокой прочности необходима хорошая подгонка склеиваемых поверхностей, а также наличие соответствующих приспособлений, обеспечивающих постоянство зазора в процессе склеивания. Кроме того, соединения чувствительны к действию влаги, поэтому их торцы желательно предохранять от попадания влаги с помощью покрытий или использовать такие способы подготовки поверхности, которые позволили бы сохранить необходимые механические свойства соединений. Соединения на эпоксидно-полимерных клеях (в отличие от соединений на других эпоксидных клеях) весьма чувствительны к изменению толщины клеевой прослойки. Так, при изменении толщины слоя клея от 0,1 до 0,5 мм прочность снижается с 42 до 9 МПа [96]. Поэтому для достижения высокой прочности необходима хорошая подгонка склеиваемых поверхностей, a также наличие соответствующих приспособлений, обеспечивающих постоянство зазора в процессе склеивания. Кроме того, соединения чувствительны к действию влаги, поэтому их торцы желательно предохранять от попадания влаги с помощью покрытий или использовать такие способы подготовки поверхности, которые позволили бы сохранить необходимые механические свойства соединений. Таким образом, важным резервом повышения адгезионной активности является управление химическими и электрическими свойствами поверхности наполнителя или склеиваемых поверхностей. Необходимо от эмпирических подходов перейти к разработке научно обоснованных приемов облагораживания поверхности наполнителя, к прогнозированию выбора ионообменных процессов для активации поверхности наполнителя. Поляризационные характеристики будут сказываться особенно интенсивно в период сохранения жидкости в зоне контакта. Следовательно, свойства клеевых швов или образцов, полученных тем или иным формованием и не подвергнутых термообработке, будут в значительной степени определяться поляризационными характеристиками растворенной соли. Несомненно, что на свойства контакта будут оказывать существенное влияние и поляризационные характеристики кристаллов склеиваемых поверхностей. Таким образом, важным резервом повышения адгезионной активности является управление химическими и электрическими свойствами поверхности наполнителя или склеиваемых поверхностей. Необходимо от эмпирических подходов перейти к разработке научно обоснованных приемов облагораживания поверхности наполнителя, к прогнозированию выбора ионообменных процессов для активации поверхности наполнителя. Поляризационные характеристики будут сказываться особенно интенсивно в период сохранения жидкости в зоне контакта. Следовательно, свойства клеевых швов или образцов, полученных тем или иным формованием и не подвергнутых термообработке, будут в значительной степени определяться поляризационными характеристиками растворенной соли. Несомненно, что на свойства контакта будут оказывать существенное влияние и поляризационные характеристики кристаллов склеиваемых поверхностей. дела, а введение межполимераэтих каучуков приводит к взаимодиффузии фрагментов, однотипных для каждой границы раздела целей, которые скреплены химическими связями в межполимере, и эффективной совулканизации этих фрагментов с соответствующими каучуками. Таким образом, межполимер как бы сближает химическую природу склеиваемых поверхностей и образует соединение с повышенной усталостной прочностью. Широко применяются клеи при внутренней отделке автомобиля — для приклеивания резиновых уплотнителей и прокладок, а также для приклеивания различных изолирующих материалов. Эти клеи должны длительно сохранять липкость на случай продолжительного отрезка времени между операциями нанесения клея и склеивания и быстро схватываться после соединения склеиваемых поверхностей. Клеевое соединение должно быть стойким к воздействию влаги и температуры до 90 °С. Для этих целей применяют клеи на основе различных типов каучуков, особенно хлоропренового и нитрильного в виде растворов в органических растворителях. Чаще всего в качестве растворителя используют бензин.  Специфической особенностью Спектральных характеристик Спектроскопия используется Спектроскопии полимеров Спиральной конформации Спиртовые гидроксилы Синтетических материалов Спиртовое производство Спокойном состоянии |
- |
Навигация