Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
* Эпоксидно-каучуковые клеи
Созданию эластичных клеев на основе эпоксидных смол, модифицированных эластомерами, в частности нитрильным каучуком, уделяется большое внимание. Они обеспечивают высокие механические характеристики соединений не только при сдвиге и равномерном отрыве, но и при неравномерном отрыве. Их отверждение проводят при невысоких давлениях и температуре 100—120°С в присутствии катализатора. Прививка молекул каучука проходит по концевым функциональным группам смолы [83, 84], и при увеличении его содержания повышается молекулярная подвижность цепей, изменяются структурные параметры (Гс, ?00 и др.) пространственной сетки; их значения зависят от соотношения исходных компонентов и степени отверждения.
137
В,мкм
Рис. 5.13. Термомеханические кривые эпоксикау. чуковой клеящей композиции, содержащей 20 (л* 40 (2) и 60 (3) масс. ч. нитрильного каучука.
160 т;с
На рис. 5.13 приведены термомехап ческие кривые клеящей КОМПОЗИЦИИ t основе смолы ЭД-20 с различным содс| жанием нитрильного каучука. Маки мальное значение Гс (72—73°С) наблк дается при содержании 20 масс. ч. Кс> чука, а значение Е^, определенное изте> момеханической кривой, при этом npi мерно в 1,8 раза меньше по сравненги с клеящей композицией на основе нем. дифицированной смолы ЭД-20. Невыс кое значение Eco объясняется, очевидно, увеличением Мс вследствие «разбавления» сетки молекулами каучука. В результа• • рабочая температура соединений не превышает 80—90 °С, а вьп \_ этой температуры наблюдается резкое снижение прочности.
Ниже приведены данные о прочности при сдвиге соединен! • различных материалов, склеенных эпоксидно-каучуковым клее-(смола ЭД-20 + СКН-26-5) [85]:
Сталь ЗОХГСА . . Дуралюмин Д16АТ
зашкуренный .
анодированный
т*д, МПа
0 °с 20 °С 5D °С
425 425 350
315 315 175
180 180 —
* Характер разрушения соединений — когезионный.
Видно, что при одной и той же температуре в зависимости от природы склеиваемого материала и способа подготовки его поверхности соединения имеют неодинаковую прочность при сдвиге. Вместе с тем установлено, что во всех случаях отверж-денная композиция имеет глобулярную структуру и на ее характер влияет природа подложки. Таким образом, природа поверхности субстрата может влиять на процесс отверждения й на структуру эпоксидно-каучуковой композиции. На кривой дифференциально-термического анализа установлено наличие излома при —40 °С, что примерно совпадает с температурой а-перехода каучука [6, с. 42]. Возможно, поэтому соединения на эпоксидно-каучуковых клеях в интервале температур от —40 до 80 °С обладают высокой стойкостью к ударным и циклическим нагрузкам.
Двухфазные клеи
Ранее было отмечено (см. гл. 3), что двухфазные полимерные системы часто характеризуются более высокими физико-механическими показателями, чем однофазные. Эпоксидные
138
клеи, модифицированные нитрильным каучуком, могут образовывать как одно-, так и двухфазную систему — в зависимости от состава и соотношения компонентов. Однофазный клей после отверждения становится прозрачным и имеет однородную структуру. В двухфазном клее нитрильный каучук находится в виде дисперсной фазы. Средний размер каучуковых частиц может изменяться в широких пределах — от 6,5 до 5 мкм [86, 87].
Образование двухфазной системы зависит не только от соотношения и исходных олигомеров, но и от природы и концентрации отвердителя. Так, эффективнее использовать в качестве от-вердителя соединения кислотного типа, например гексагидрофта-левый ангидрид или глутаровую кислоту.
Повышение температуры приводит к снижению вязкости, что способствует разделению фаз и увеличению скорости отверждения. Оптимальная скорость разделения фаз достигается в том случае, когда свободная энергия смешения отрицательна в самом начале процесса. Каучук сначала растворяется в системе, но затем по мере увеличения степени сшивания выделяется в самостоятельную фазу.
Объемное содержание дисперсной фазы в сетчатом полимере обычно выше объемного содержания введенного в смесь каучука. Так как внутри частиц каучука отсутствуют частицы эпоксидной смолы, то увеличение объема дисперсной фазы по сравнению с расчетным можно объяснить наличием взаимодействия эпоксидной смолы с каучуком.
Размер частиц и их концентрация существенно влияют на ~механические свойства эпоксидно-каучукового клея. В табл. 5.12 приведены данные о влиянии содержания бутадиен-нитрильного каучука на механические свойства композиции на основе али-циклической эпоксидной смолы, отвержденной гексагидрофта-левым ангидридом при 120 °С — 2 ч, при 180 °С — 4 ч.
Введение до 10 масс. ч. (4,7%) каучука увеличивает ударную вязкость вдвое. До содержания каучука 20 масс. ч. увеличение ударной вязкости почти пропорционально росту концентрации эластомера. Однако оптимальные значения прочности
Таблица 5.12. Свойства композиции на основе эпоксидной смолы, модифицированной бутадиен-нитрильным каучуком, содержащим концевые карбоксильные группы [88]
Показатели Содержание каучука, масс. ч. на 100 масс. ч. э гаксидной смолы
