Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
Работоспособность соединений значительно повышается в ус ловиях «чистого» сдвига. В этом случае исчезает максимум н. кривых прочность — температура, в меньшей степени проявляет ся масштабный и другие эффекты. Это достигается при испытании соединений на сдвиг при кручении. Доказательством наличия однородного поля напряжений является отсутствие различи:! в физико-механических свойствах свободной пленки и полимера в соединении при когезионном разрушении: значение прочности и модуля сдвига образцов полимера и клеевых соединений примерно одинаковы.
Если принять, что значение тсд, полученное при испытаниях на сдвиг при кручении, соответствует однородному распределению напряжений по всей площади склеивания, то представляется возможным экспериментально определить степень неравномерности распределения напряжений, в частности для соединений, работающих в условиях сдвига при растяжении [107]:
^ = <д/тсд
где N — степень неоднородности напряжении; тсд—прочность соединения при испытании на сдвиг при кручении; тсд — прочность соединения при испытании на сдвиг при растяжении,
146
Таблица 5.17. Прочность соединений на эпоксидных клеях при различнык видах испытаний [107]
Вид испытаний тсд. МПа
ЭПЦ-1 К-153 К-Н7
---- 15 14 19
Сдвиг при растяжении 4,2 4,2 1,2
65 60 23
Сдвиг при кручении 1 1 1
Следовательно, с приближением значений N к 1 распределение напряжений в соединении становится более равномерным. В табл. 5.17 приведены значения N (в знаменателе) и прочности соединений (стали 3) при различных видах испытаний (в числителе) .
Прочность при растяжении соединений склеенных относительно жесткими клеями, в 3,5 раза ниже прочности при кручении. При переходе к более эластичному клею это различие уменьшается, что связано с образованием более однородного поля напряжений в клеевом шве.
По зависимости т?д и тсд от температуры можно оценить предельные температуры, при которых резко возрастает неоднородность распределения напряжений в соединениях.
Ранее отмечалось, что на концах нахлестки уровень напряжений выше, чем в остальной ее части, следовательно, снизить напряжения можно, изменяя геометрию соединения. Однако такой путь не всегда целесообразен. Более перспективным является использование комбинации клеев с различными деформационно-прочностными свойствами [62, с. 56—79].
Чтобы обеспечить надежность соединения, не обязательно стремиться к высокой начальной прочности. Важно получить соединения (даже с меньшей исходной прочностью) со стабильными свойствами в условиях длительной эксплуатации. Поэтому целесообразно использовать клеи с невысоким модулем упругости при сдвиге. Этот путь предпочтителен, так как предотвращает возникновение значительных концентраций напряжений у кромок соединения.
Влияние атмосферных факторов на работоспособность клеевых соединений
В зависимости от назначения и условий работы клеевые соединения подвергаются воздействию химических реагентов, температуры, влажности, различных климатических факторов. Чаще всего изменение свойств клеевых соединений при атмосферном старении связано с диффузией воды в полимер, что приводит
147
к уменьшению его прочности, снижению адгезии на границе раздела и изменению поля внутренних напряжений. Уменьшение адгезии в клеевых соединениях может происходить по несколь-ким причинам. Наиболее очевидной из них является конкурентная адсорбция воды на поверхности раздела, в результате чего как полагали [108—110], разрушаются физические адгезионные связи. Однако в дальнейшем было показано [111 —113], что во; можен также и иной механизм разрушающего действия влаг ¦ При исследовании влияния влажности и степени отвержд
НИЯ На ПРОЧНОСТЬ СОеДИнеНИЙ, СКЛеенНЫХ КОМПОЗИЦИеЙ, СОСТОЯЩ(
из смолы Эпикот 828 и ДАДФМ и отвержденной при 100°С-3 ч + при 180°С — 1 ч показано, что с повышением влажной прочность этих соединений снижается и стабилизация свойс, наступает после выдержки в течение 5—10 сут (табл. 5.1;-; Если предположить, что снижение прочности происходит в результате разрыва водородных связей, то при устранении пр; чин, вызвавших разрушение, возможно их восстановление. Тогда прочность соединений после вакуумирования при 90 °С должна быть равна или близка к первоначальному уровню. Однако такая зависимость не наблюдается. Оказалось, что соединения с частично отвержденным клеем (130 °С в течение 1 ч) мещу чувствительны к действию воды, несмотря на то, что их исхо;; ная прочность (17 МПа) ниже прочности соединений, склееннн -полностью отвержденным клеем. После выдержки в теченп 35 сут при 100%-ной влажности и 90°С она снижается на 10 -12%. Если же проводить отверждение по указанному выше двухступенчатому режиму, то при этих же условиях испытания про I ность снижается примерно на 50%. В то же время значені;;1 конечной прочности как в первом, так и во втором случае, примерно одинаковы. Можно предположить, что значительное сні жение прочности соединений с полностью отвержденным клее-обусловлено более интенсивным гидролизом ковалентных связей [112].
Таблица 5.18. Влияние влажности на прочность соединений [112]
