Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
К этой группе способов можно отнести и склеивание пластмасс растворителями. При соединении же двух разнородных полимеров целесообразнее использовать клей. На первый взгляд склеивание пластмасс менее сложный процесс, чем склеивание металлов. Однако это не совсем так. Работа с полимерными материалами практически гораздо сложнее работы с металлами. Существенно не только непостоянство молекулярно-массового распределения, но также то, что пластмассы содержат большое количество различных добавок, многие из которых препятствуют склеиванию (например, воски, добавляемые для улучшения обрабатываемости, пластификаторы, смазка для форм и т. д.). Несмотря на это, склеивание — вполне оправданный способ соединения как одинаковых, так и различных пастмасс. При этом
164
для некоторых пластмасс, например жестких пенопластов или сложных литьевых изделий, склеивание является оптимальным, а часто и единственно возможным способом соединения.
5.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СКЛЕИВАНИЯ ПЛАСТМАСС
Решающим критерием при выборе клея для полимерного субстрата является химическая природа последнего. Рассмотрим в качестве примера полиэтилен (ПЭ). Методами рентгеноскопии и инфракрасной спектроскопии показано, что макромолекула ПЭ содержит до 6 групп СН3 на 100 групп СН2 и 0,6—-1,5 двойных связей на 1000 атомов углерода. Однако, несмотря на это, полиэтилен можно считать практически инертным материалом, который не склеивается. Адгезия к нему клеев снижается с ростом полярности (табл. 5.1). Подобный вывод сделан и при изучении адгезии полярных материалов к полиизобутилену, хотя он содержит больше двойных связей.
Адгезия полярных полимеров к полярным материалам, например к полиамиду, возрастает с ро>стом полярности клея. Это подтверждает известное правило склеивания полярных материалов полярными и неполярных неполярными клеями. Если субстрат и клеи различаются по полярности, но по каким-либо соображениям мы должны использовать данный клей, то следует искать подходящий способ изменения полярности субстрата или клея.
Кроме полярности, которая важна с точки зрения адгезии, мы должны учитывать свойства, которые влияют на когезию клея: прочность, эластичность, жесткость, которые надо сравнить с теми же параметрами субстрата. Эти параметры, а также химическая стойкость и долговечность, коэффициент теплового расширения клея и субстрата должны быть как можно ближе.
Таблица 5.1. Зависимость прочности при отслаивании клеевого соединения пластмасс от полярности каучукового клея
Прочность при отслаиваиии, мИ/см
Каучук* ПЭ ПИБ ПА
Натрийбутадиеновый 1167,0
Пслиизобутилен 951,2
Полиизопреиовый Натуральный 441,3 2873,3 294,2
Бутадиеи-стирольный 392,3 2039,8 637,4
Бутадиен-иитрильный каучук 18% акрилонитрила 784,5
26% акрилонитрила 637,4
40% акрилонитрила 176,5 460,9 990,5
Хлоропреиовый 7423,6
-• Расположены по возрастанию полярности.
165
При выборе клея, кроме того, следует учитывать, что нельзя, например, использовать клей, который требует таких условий для отверждения, в которых может произойти деструкция субстрата. В некоторых случаях, например при получении сложных клеевых соединений, продолжительность отверждения не должна быть слишком короткой, хотя в большинстве случаев именно к этому надо стремиться.
Пластики можно склеивать практически всеми видами клеев— растворами, клеями-расплавами, просто растворителями и их смесями. В некоторых случаях в растворители добавляют мономеры, иногда — активаторы и ускорители полимеризации. Естественно, что нерастворимые материалы, такие как реактопласты, полиолефины, фторопласты и т. д., нельзя склеивать с помощью растворителей.
На выбор клея влияет также вид субстратов, которые можно разделить на четыре группы: жесткие гомогенные пластмассы; жесткие гетерогенные пластмассы (слоистые пластики, армированные пластики, сотовые конструкции); пенопласты; пленки. Некоторые жесткие гомогенные пластмассы и пленки можно склеивать и растворителями, и различными клеями; пенопласты и гетерогенные пластмассы растворителями не склеивают. По другой классификации полимерные субстраты можно разделить на две группы: трудно склеиваемые, которые требуют тщательной обработки поверхности, и легко склеиваемые, для которых достаточно простого обезжиривания.
При склеивании пластиков необходимо принимать во внимание совместимость клея и субстрата. Это относится главным образом к клеям с растворителями. Субстрат может содержать пластификатор и другие добавки, которые обладают способностью мигрировать в клей и существенно ухудшать адгезию и когезию. Некоторые растворители, содержащиеся в клее, вызывают разрушение пластмасс под нагрузкой [26].
Преимуществом при склеивании пластмасс являются близкие значения коэффициентов теплового расширения и теплопроводности клея и субстрата. Кроме того, если пластмассы имеют относительно низкую теплопроводность, то субстрат больше защищает клей от воздействия температуры, чем металл. Кроме того, разница в теплостойкости субстрата и клея при склеивании пластмасс очень незначительна. При склеивании прозрачных пластиков выбор клея и технология могут повлиять на оптические свойства клеевого шва.
