Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
Существенное влияние оказывает состав воды и температур-но-временной режим обработки поверхности [57]. Например, при обработке алюминия в ванне серная кислота — бихромат натрия с температурой не выше 60 °С образуется прочный слой р-оксида алюминия — А1203-ЗН20 [65]. Если при последующей промывке водой температура поднимается выше 60°С, то структура оксидной пленки изменяется и образуется слой а-оксида (АЬОз-НгО). При этом прочность соединений, склеенных эпоксидными клеями, существенно снижается.
Значение поверхностной структуры металла видно также из данных, полученных при обработке титановых сплавов (табл. 5.6).
Материал ОТ-4-1, состоящий из ТЛ, А1 и М§, представляет собой сплав с кристаллической решеткой а-типа, а ВТ-3, в состав которого входят Тл, А1, Мо и Со, относятся к а-Р-типу. Строение кристаллической решетки сплавов определяет их поверхностную энергию, что оказывает заметное влияние на свойства соединений, и высокая прочность соединений при склеивании титановых сплавов достигается при разных способах обработки.
После механической обработки или травления поверхность большинства металлов делается весьма чувствительной к воздействию агрессивных сред и поэтому покрытия, полученные
Таблица 5.6. Влияние способа подготовки поверхности на прочность соединений [10, с. 80—84]
Способ подготовки поверхности титана тсд, МПа
исходное после выдержки в воде в течение 30 сут
клей К-153 клей ВК-31 клей К-153 клей ВК-31
ОТ4-1 вт-з ОТ4-1 вт-з ОТ4-1 ВТ-З ОТ4-1 вт-з
Без обработки Зашкуривание *ндропескоструйная обработка 12,6 50 20,8 22 29 47 24 30 43 30 10 18 22 30 47 10 36 37
123
химическим или электрохимическим способом, должны иметь высокие прочность и адгезию. Так, оптимальным способом подготовки поверхности алюминиевых сплавов является анодное оксидирование поверхности в хромово-кислотном электролите.
При выборе способа подготовки поверхности магниевых сплавов (а они обладают весьма малой коррозионной стойкостью), сталей и других металлов следует учитывать (так же, как и для дуралюмина) влияние многих факторов. Известно, например, что при цинковании стали происходит водородное охрупчи-ванне, и для исключения этого явления предпочтительно использовать кадмирование поверхности [27, с. 348—377]. В этом случае для получения высокой коррозионной стойкости дополнительно используют адгезионные грунты и покрытия.
Необходимо отметить, что ни один из перечисленных способов обработки поверхности не является универсальным, поэтому в каждом случае требуется тщательная проверка работоспособности соединений в условиях, близких к эксплуатационным.
Одним из главных вопросов подготовки поверхности является обеспечение воспроизводимости процесса. Для этого прежде всего следует определить соответствующие критерии качества, разработать методики их определения и надлежащий контроль, который гарантировал бы изготовление клеевых соединений с требуемыми характеристиками в производственных условиях.
Подготовка поверхности неметаллических материалов. Детали из керамики и пластмасс на основе термореактивных смол хорошо склеиваются эпоксидными клеями [58]. Перед склеиванием поверхность обезжиривают и тщательно зачищают. Последнее необходимо для снятия пленки смолы, в которой сохраняется антиадгезионная смазка, попавшая из формы.
Сложная подготовка поверхности требуется при склеивании полиолефинов и их производных, фторсодержащих полимеров, а так же других термопластов [12, с. 15—26], так как их поверхностное натяжение (7= 16—31 МДж/м2) значительно ниже, чем у эпоксидных клеев.' Поэтому склеивание подобных материалов желательно проводить после модификации их поверхности. Ее проводят в среде активных химических реагентов, с помощью прививки мономеров при облучении, при действии электрического разряда и другими методами [59—61].
Методы и их технологическое оформление должны быть выбраны с учетом свойств материалов и технологической целесообразности. Так, для обработки поверхности фторопласта-4 можно использовать достаточно агрессивные составы (табл. 5.17), что обусловлено высокой энергией связи С—Р и способностью атомов фтора «защищать» более уязвимые углеродные цепочки.
Из таблицы видно, что образование активных функциональных групп приводит к увеличению поверхностного натяжения исходных полимеров и улучшению смачиваемости их поверхности клеем. При обработке поверхности фторсодержащих по-
124
Таблица 5.7. Влияние состава ванны на изменение критического поверхностного натяжения и угла смачивания фторопласта-4 и полиэтилена [61]
Состав ванны
Полимер
Функциональные группы, образующиеся при обработке поверхности
Исходный полимер расплав ацетата калия Натрий в жидком аммиаке Натрий-нафталиновый комплекс Исходный полимер Хромовая смесь
Раствор перманганата калия
Фторопласт-4
Полиэтилен
Отсутствуют С=С=С—С, СО С=С=С—С, Н С=С=С—С, ОН
Отсутствуют СО, СООН, ОН,
С—О—С СО, СООН, ОН,
С—О—С
лимеров образуются группы С = 0 в результате реакции нуклео-фильного замещения фтора на ацетогруппы [62, с. 34—52]. По данным микроскопических исследований, структурные изменения распространяются на достаточную глубину; это способствует образованию соединений, устойчивых к температурным изменениям, к действию воды, ее паров и растворителей.
