Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
Целесообразность учета термомеханических свойств отверж-денных клеев при выборе режимов отверждения видна из данных, приведенных на рис. 5.5 на примере пленочного клея ВК-41. Значения Тс и Ех клея определяются условиями отверждения: в исходном состоянии пленка имеет Тс, равную 6°С (что на 15—16°С ниже комнатной температуры). Это обеспечивает относительную стабильность свойств пленки при ее хранении.
Начало гелеобразования наступает примерно через 30 мин выдержки при 100—120°С и соответствует Гс, равной 40—45°С 118
Есс,мпа г-пй, мпа \в зо ¦
18 t,4
то %о т, с
р„с. 5.5. Зависимость температуры стеклования (/, 2) и У™о-равновеснсь lit о'\ клея ВК-41 от продолжительности отверждения при 1Л) ^ U П I 100'С( Л (а) I.зависимость прочности соединений, отвержден-( иых при 120 "С в течение 3 ч при сдвиге от температуры (о).
Дальнейшее повышение Тс и модуля обусловлено ростом плотности пространственной сетки химических связей. Скорость изменения ?оо после гелеобразования может быть использована для характеристики процесса отверждения клея. Время, при котором достигаются предельные значения Тс и Еж (при выбранных температурах), зависит от условий отверждения, и при 100 и 120°С оно наступает после 6 и 3 ч прогрева (рис. 5.5, а) соответственно.
Модифицированный клей ВК-41 характеризуется более высокими показателями деформационных свойств по сравнению с клеем ВК-9 и меньшим уровнем внутренних напряжений [51]. Возможно, поэтому режимы, при которых достигаются предельные значения Тс и Ео», обеспечивают также и максимальную прочность соединений (рис. 5.5,6"). Более умеренный режим (6 ч при 100°С) целесообразен при склеивании неметаллических материалов с ограниченной теплостойкостью.
Резкое снижение прочности соединений при температуре выше 120°С обусловлено тем, что в этих условиях клей из стеклообразного переходит в высокоэластическое состояние.
Таким образом, для определения оптимальных режимов отверждения недостаточно руководствоваться данными о механических свойствах соединений — важно также определить влияние температуры и продолжительности выдержки на изменение таких параметров, как Тс и Есо.
Подготовка поверхности субстрата
Одной из основных задач, от решения которой зависит работоспособность соединений, является определение оптимального-способа подготовки поверхности с учетом условий эксплуатации клееной конструкции. При отсутствии такого подхода в реальных условиях прочность соединений может оказаться ниже до-
119
пустимого уровня, что приводит к преждевременному разрушению соединений.
Имеется ряд причин, вызывающих снижение прочности соединений. Прежде всего следует отметить возможность изменения адгезионных сил при воздействии атмосферных факторов, наличие пленок (оксидных, гпдроксидных и др.) с пониженной прочностью, коррозию и т. д.
Реальная химическая структура поверхности достаточно сложна и сведений о ее свойствах и возможности сочетания с клеем бывает часто недостаточно или они вовсе отсутствуют. Поэтому для выбора оптимального способа обработки поверхности следует проводить обширные экспериментальные работы. Суть подготовки поверхности под склеивание заключается ч том, чтобы с помощью химических, электрохимических, механических процессов, использования модифицирующих добавок, адгезионных грунтов или других способов изменить природу поверхности субстрата, сделать ее более активной при контакте с клеем для получения требуемой прочности [34, с. 70—89]. При окончательном выборе способа подготовки поверхности следует учитывать конструкторские и технологические особенности соединения и изделия в целом, а также условия эксплуатации.
Если соединения работают в атмосфере с повышенной влажностью, то предпочтительнее такой процесс, который обеспечил бы достаточную стабильность механических свойств при эксплуатации даже при невысоком (но допустимом) уровне исходной прочности. Возможно также, что для обеспечения максимальной прочности необходимо использовать такие способы подготовки поверхности, которые могут отрицательно повлиять на характеристики изделия, либо они трудно выполнимы. Все это требует часто поисков компромиссных решений, изменения технологических режимов склеивания или использования новых типов клеющих композиций.
Ниже будут рассмотрены некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе способа подготовки поверхностей металлов и неметаллических материалов, предназначенных для склеивания.
Обезжиривание поверхностей. Одним из важных условий получения качественного соединения является удаление с поверхности масел, жиров и других загрязнений, ухудшающих смачиваемость поверхности клеем. Эти операции проводят с помощью [52] органических растворителей — ацетона, метиленхлорида и др. Однако они не всегда обеспечивают требуемую чистоту поверхности. Органические жидкости растворяют жиры, но не очищают поверхность от неорганических веществ. Такие жидкости не эффективны для удаления остатков шлифовальной пасты и многих других загрязнений. Для предварительной обработки алюминиевых и других сплавов [53] предпочтительно использовать щелочные составы. Они оказывают моющее дей-
