Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
109
В последнее время вопросу формирования контакта адгезива с поверхностью субстрата придают большое значение. Микрореологические процессы, протекающие на границе раздела, рассматриваются в качестве первого этапа установления адгезионной связи. Межмолекулярное и химическое взаимодействие, возникающее в местах контакта, является основным фактором, обеспечивающим связь между клеевым слоем и поверхностью субстрата. Поэтому структура и свойства граничного слоя в значительной степени зависят от природы и топографии поверхности субстрата. Эта зависимость может быть обусловлена ориеч-тационным эффектом [25], эффектом дальнодействия, а также энтропийными факторами. В последнем случае число возможных конформаций макромолекул вблизи границы раздела должно быть меньше, чем в объеме пленки клея [26].
Таким образом, характер взаимодействия макромолекул с твердой поверхностью оказывает влияние на свойства пленки клея в объеме [27, с. 80—88].
Когезионные свойства
Чисто адгезионное разрушение соединений по поверхности раздела происходит редко, а разрушение, которое на практике считают адгезионным, обычно является следствием нарушения целостности граничного слоя.
Наличие микропустот, возникающих в процессе формирования клеевой прослойки, концентрация напряжений на границе раздела, влияние климатических условий и других факторов способствуют тому, что слабым местом в соединении является граничный слой [28]. Тем не менее, при правильном выборе способа подготовки поверхности и клея и соблюдении других технологических рекомендаций разрушение соединений на эпоксидных клеях имеет ярко выраженный когезионный характер.
Очевидно, что физическое состояние пленки клея оказывает заметное влияние на когезионную прочность: выше 7С она в основном зависит от плотности сетки химических связей, а ниже в стеклообразном состоянии — существенен вклад и межмолекулярных взаимодействий.
Необходимо помнить, что в клеевом соединении пленка находится в сложном напряженно-деформированном состоянии, и выбор критерия прочности является достаточно сложной задачей. Поэтому предпочтительно определять деформационные свойства клея непосредственно в образцах соединений, чтобы исключить влияние различий в степени отверждения и деформирования свободной пленки и слоя клея в соединении, а также влияние масштабного фактора. Способ определения упругих постоянных клея в соединении, предложенный в [27, с. 38—43], позволяет устанавливать значения пределов пропорциональности и максимальных деформаций клеевой прослойки.
ПО
Ниже приведены данные о деформации пленки эпоксидно-по-иамидного клея в соединении при различных значениях напряжений [29]:
-55 "С 20 "С 82 °С
а, МПа 21 42 72 9,2 15.4 28,2 3,5 7 14 22,4 е, мм 0,005 0,010 0,025 0,05 0,1 0,3 0,01 0,02 0,5 0,8 Видно, что в зависимости от температуры образца одно и тоже значение деформации достигается при различных уровнях напряжения. Так, деформация этого клея, находящегося в стеклообразном состоянии, при напряжении 42 МПа равна 0,01 мм, в высокоэластическом состоянии этот уровень деформации соответствует напряжению 3,5 МПа.
Это обстоятельство следует учитывать при проектировании конструкций, так как жесткость соединения при действии нагрузки в процессе эксплуатации должна быть достаточной, чтобы не возникло смещение клея при высоких нагрузках. Для этого температура эксплуатации соединений не должна превышать Тс отвержденного клея.
Немаловажное значение имеет скорость нагружения [30, с. 78—81; 6]. Ее увеличение обычно приводит к повышению разрушающего напряжения [31, 32]. Изменения прочности при этом имеют сложную зависимость: при низких температурах, когда пленка клея находится в стеклообразном состоянии, наблюдается преимущественно хрупкое разрушение как при динамическом, так и при статическом нагружении. Влияние скорости нагружения на прочность соединений в этой области температур проявляется в меньшей степени для более жестких систем. В табл. 5.3 приведены значения Ат = тдин — тст (где тДИн и Тст — прочность при динамическом и статическом нагружении) для соединений эпоксидными клеями, отвержденными аминами и содержащими пластификатор ДБФ *. В случае отверждения алифатическим амином ДБФ оказывает антипластифицирующее действие и повышается жесткость клея, что приводит к уменьшению Ат. Для композиций, отвержденных ароматическим Таблица 5.3. Значения Лт для соединений на эпоксидных клеях
Дт, МПа
Состав клея -54 °С -38 "С 23 °С 35 °С 59 "С 94 "С
Эпоксидная смола + алифатический 100 130 160 215 240 280
амин То же+15масс. ч. пластификатора* Эпоксидная смола + ароматический 20 38 30 39 40 50 ПО 30 150 35 210 38
амин То же +15 масс. ч. пластификатора * 38 39 48 100 ПО 150
* Дибутилфталат.
ш
30
каторов: ^
амином, ДБФ оказывает, по-видимо МУ пластифицИруюЩее действие в
Ат "г™' Ч'Г° ШЗраСТает зн« Лт^1аким ооразом, при увеличении
Деформируемости отверженного
5 10 15 20 25 Концентпатяпласюититтора.массч. клея повышается чувствительность на 100 тсс.ч. топы к изменению скорости приложения
