Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 5.8. Влияние режимов обработки грунта ВК-32-200 на прочность соединений из сплава АМГ-3, склеенных клеем ВК-9 [16, с. 112-117}
Режимы прогрева грунта
Без грунта 3 ч при 60°С
3 ч при 80"С 3 ч при 120 °С
3 ч при 140°С
В, град
51
35
39 45
56
МПа
Характер разрушения
78±4 140+15
135±19 158+17
120±7
Преимущественно адгезионный Частичное разрушение грунта и отслаивание от подложки То же
Когезионный вблизи границы раздела грунт — клей ВК-9
Адгезионный на границе раздела грунта и ВК-9 и частичное отслаивание грунта от подложки
127
В этом случае грунт недостаточно прочен, поэтому для достц. жения оптимальных свойств соединения требуется его обра. ботка при 110—120 °С. Однако при этих температурах кде| ВК-32-200 отверждается не полностью и поэтому рабочие тем. пературы эксплуатации соединений не должны превышать тем-пературу обработки подслоя.
Аппретирование клея
Для повышения прочности соединений в эпоксидные клеи добавляют аппреты (1—5%) — преимущественно силаны, общей формулы Р/ЗЦОРОз, где Р/ — функциональная группа, напри-мер аминогруппа, ОИ — группа, способная к гидролизу.
При гидролизе соединение Рч'51(ОРч)з превращается в Р/51(ОН)3 [67]; это соединение неустойчиво, часть гидроксиль-ных групп вступает в реакцию соконденсации с гидроксиль-ными группами субстрата или химически адсорбированным на его поверхности водным слоем. Благодаря наличию функциональных групп Р/ аппрет способен химически взаимодействовать с эпоксидной смолой. В результате на границе раздела субстрат— полимер образуется модифицированный слой. Этот слой, как и адгезионный грунт, выполняет роль «химического мостика» [68; 69, с. 32].
Наличие связи кремнийорганического аппрета с поверхностью субстрата способствует повышению работоспособности соединений, в частности в атмосфере с повышенной влажностью. Так, прочность при сдвиге соединений, склеенных клеем без добавки аппрета и с 1 % этилтриметоксилана, после пребывания в воде в течение 6 сут при 40 °С составляла 2,9 и 9,6 МПа (исходная прочность этих соединений — 3,2 и 10,7 МПа соответственно) [70].
Жидкие клеящие композиции с добавками аппретов имеют обычно меньшую жизнеспособность, и процессы их отверждения протекают с большей скоростью, чем без НИХ.
Зависимость эксплуатационных характеристик клеевых соединений от упругих свойств клеев
Упругие свойства отвержденных клеев, зависящие от физического состояния эпоксидного полимера, плотности сетки химических связей и интенсивности межмолекулярного взаимодействия, во многом определяют когезионную прочность пленки клея и, следовательно, работоспособность соединений. Однако этим вопросам не уделяется пока должного внимания, и в литературе приводятся в основном данные об изменении прочности клеевых соединений при воздействии температуры и некоторых других факторов. Установление взаимосвязи между характеристиками соединений и упругими свойствами пленок клеев различного состава облегчает создание соединений с требуемыми эксплуатационными параметрами.
128
Ниже систематизированы некоторые данные об упругих свойствах различных групп эпоксидных клеев и их влияние на прочность соединений.
Эпоксидные клеи, отверждаемые алифатическими аминами
Эпоксидные клеевые композиции, отверждаемые аминами, наиболее широко применяются в промышленности, что обусловлено возможностью проводить склеивание при невысоких температурах и давлениях. В то же время они обладают многими ценными физико-механическими характеристиками, свойственными другим клеям, отверждаемым при высоких температурах [2, с. 76].
В состав эпоксидно-аминных клеев помимо двух основных компонентов — смолы и отвердителя (алифатического амина) вводят флексибилизаторы млн пластификаторы, наполнители и другие добавки, необходимые для обеспечения требуемых технологических и физико-механических свойств. Эти клеи часто называют клеями холодного отверждения, так как процессы взаимодействия функциональных групп активно протекают без нагревания. Однако в этих условиях процессы отверждения клеев проходят не полностью [89], что оказывает влияние на свой-
Рис. 5.7. Изменение термомеханических характеристик клея ВК-9 после выдержки при комнатной температуре в течение 1 (/), 2(2) и 30 сут (?0 и после дополнительного прогрева при 120 °С в течение 3 ч (4).
Рис. 5.8 ИК-спектры модельной системы (100 масс. ч. смолы+10 масс, ч. ПЭПА1 после выдержки при комнатной температуре в течение и мин (/), 30 мии (2), (3), 4 (4), 6 (5), 25 (6) и 30 сут (7).
5 Зак. 181
129
ства соединений. Поэтому эти вопросы целесообразно изложить более подробно.
На рис. 5.7 приведены термомеханические кривые пленок клея ВК-9 после отверждения по различным режимам [Ю с. 22—26]. Видно, что после выдержки клея при комнатной температуре в течение суток Тс пленки составляет примерно 16°с (кривая /). За этот период заметного образования пространственной сетки, очевидно, не происходит, так как клей при на-гружении переходит из стеклообразного в вязкотекучее состояние. Наличие пространственной сетки обнаруживается по высокоэластическому плато кривой после отверждения клея в течение 3—5 сут (кривая 2). После этого процессы структурооб-разования продолжаются еще длительное время, о чем свидетельствует повышение Тс и Ех, и заканчиваются в основном после выдержки в течение 30 сут (кривая 3). Такая большая продолжительность обусловлена, по-видимому, тем, что они протекают при 15—25°С, т. е. при температурах значительно ниже Тс клея, отвержденного в этих условиях. Полученные данные подтверждаются также результатами ИК-спектроскопических исследований.
