Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
ства соединений достигаются при содержании 50—70 масс. ч. полиамида на 100 масс. ч. эпоксидной смолы (табл. 5.14).
Эпоксидно-полиамидные клеи относят к группе высокопрочных, обеспечивающих оптимальные характеристики соединений при невысоких температурах (до 90°С). Клеи имеют высоки показатели механических свойств при низких и криогенных тем пературах. В области резиноподобного состояния тсд и оОТсл значительно снижаются.
Соединения на эпоксидно-полимерных клеях (в отличие 01 соединений на других эпоксидных клеях) весьма чувствительны к изменению толщины клеевой прослойки. Так, при изменении толщины слоя клея от 0,1 до 0,5 мм прочность снижается с 42 до 9 МПа [96]. Поэтому для достижения высокой прочности необходима хорошая подгонка склеиваемых поверхностей, а также наличие соответствующих приспособлений, обеспечивающих постоянство зазора в процессе склеивания. Кроме того, соединения чувствительны к действию влаги, поэтому их торцы желательно предохранять от попадания влаги с помощью покрытий или использовать такие способы подготовки поверхности, которые позволили бы сохранить необходимые механические свойства соединений.
Внутренние напряжения в клеевых соединениях
Как отмечалось ранее, внутренние напряжения возникают при ограничении деформации полимера подложкой. Их уровень зависит в основном от модуля упругости клея, термических коэффициентов линейного расширения клея и субстрата, геометрии клеевого соединения, а также от температуры.
Кроме этих напряжений в соединениях возникают напряжения, обусловленные действием эксплуатационных факторов. Они очень неоднородно распределяются по длине клеевого соединения и концентрируются на относительно небольшой площади, что в большинстве случаев является причиной преждевременного разрушения соединений.
142
В области Тс внутренние напряжения находятся в пределах 0,5—1 МПа и 1,5—2 МПа — соответственно для клеев, отверж-денных при комнатной и повышенной температурах. При температурах ниже Тс особенно при отрицательных температурах (от —50 до —100°С) внутренние напряжения значительно возрастают, достигая в ряде случаев 10—15 МПа. Столь высокие напряжения могут быть вызваны наличием в клее модифицирующих или пластифицирующих добавок. Такие клеи характеризуются более высоким значением коэффициента линейного расширения по сравнению с жесткими клеями при относительно небольшом различии в значениях модуля упругости в области отрицательных температур. В результате напряжения повышаются с большой скоростью и имеют более высокий уровень по сравнению с непластифицированным клеем, что приводит к снижению прочности соединений [97] в условиях их эксплуатации при низких температурах.
В табл. 5.15 приведены данные о влиянии модифицирующих добавок на напряжения в эпоксидно-аминных клеях и на прочность соединений при комнатной температуре. Отверждение клеев проводили при 80°С в течение 30 сут. Внутренние напряжения определяли после дополнительной выдержки образцов при комнатной температуре в течение 60 сут. При этом протекают релаксационные процессы, и напряжения достигают равновесного значения (стсо).
Из таблицы видно, что в отличие от полиэфиракрилата и тиокола каучук приводит к значительному уменьшению внутрен-„ них напряжений, хотя при этом прочность соединений на клее К-147 меньше, чем в двух других случаях. Однако работоспособность соединений на этом клее выше (отношение Тсд/о.» более чем вдвое превосходит значение этого показателя для клеев
ЭПЦ-1 и К-153).
Для клея ЭПЦ исследован характер изменения прочности соединений и физико-механических характеристик пленок в процессе длительного отверждения при комнатной температуре (тафл. 5.16).
Таблица 5.15. Зависимость физико-механических свойств соединений от вида модификатора [98]
Марка клея Модификатор -(масс, ч. иа 100 масс. ч. смолы) Напряжение, МПа тсд, МПа тсд/ави \д/аоо
°в а ОО
ЭПЦ-1 К-153 К-147 Полиэфиракрилат МГФ-9 (20) Тиокол НВ (20) Жидкий каучук СКН-26-12 (45) 13 14,5 8 6,5 1,2 37,5 35,0 22,0 2,3 1,72 3 3,75 3,85 10
143
Таблица 5.16. Зависимость прочности соединений и свойств пленок на основе клея ЭПЦ от продолжительности выдержки [99]
--
Показатели Время зыдержкн, сут
—-
6 9 12 18 24 30
тсд, МПа 10 11 10 8,5 8 8
Стр, МПа 9,0 12,0 15,0 18,5 20,0 20,5
?р, МПа 0 1,8 — 18 25 25,5
0ВИ, МПа 0,5 0,7 2,5 4
В условиях хранения и эксплуатации напряжения снижают адгезию, и их действие можно приравнять к действию длительной нагрузки [12, с. 31—36]. Поэтому они заметно влияют на свойства соединений не только при отрицательных, но даже и при комнатной температуре, особенно в случае жестких клеев с невысокой адгезионной прочностью. Например, предельная прочность соединений, склеенных клеем ЭПЦ-1, модуль упругости пленки которого невысок, достигается после выдержки в течение 9 сут. В дальнейшем наблюдается снижение тсд. При этом повышаются как механические показатели пленок, так и внутренние напряжения.
В процессе выдержки изменяется и характер разрушения соединений: на первом этапе он смешанный, а после выдержки в течение 9 сут преимущественно адгезионный. Это связано с невысоким уровнем адгезионных свойств клея, отвержденного при комнатной температуре, а также с повышением внутренних напряжений вследствие роста модуля упругости [99].
