- •Теоретические материалы для самостоятельного изучения
- •Технология конструкционных материалов Раздел №11 «Склеивание»
- •Раздел 11. Склеивание
- •11.1. Физико-химические основы склеивания
- •11.2. Клеи
- •11.2.1. Сущность клеев и их функциональный состав
- •11.2.2. Классификация клеев
- •11.2.3. Свойства клеев
- •11.2.4. Условия производственной приемки клеев и их хранение
- •11.2.5. Обзор клеев и их применение
- •11.3. Клеевые соединения
- •11.4. Технология склеивания
- •11.5. Способы отверждения клеевых соединений
- •11.5.1. Общие положения
- •11.5.2. Практическая реализация процессов отверждения
- •11.5.3. Химическая природа клеевых основ и режимы отверждения
11.5.3. Химическая природа клеевых основ и режимы отверждения
Клеевые композиции с термореактивной органической основой.
Эпоксидные клеи могут иметь горячее или холодное отверждение с обязательным использованием отвердителей (при холодном отверждении – амины и низкомолекулярные полиамиды, комплексы BF3 – амин; при горячем – ангидриды дикарбоновых кислот, дициандиамид, ароматические полиамины, имидазолы, элементорганические соединения). Кроме того, могут вводиться и катализаторы пространственной полимеризации (щелочи, соли титана, алюминия, свинца, цинка, титановые соли органических кислот и др.). Перед отверждением клеи подвергают вакуумированию при 25 – 30 С для удаления пузырьков воздуха, и лишь после этого смешивают с отвердителями.
Фенолформальдегидные клеи также могут иметь горячее или холодное отверждение. Отвердителями являются сульфонафтеновые кислоты (контакт Петрова), гексаметилентетрамин, параформальдегид и т. д. Большинство клеев данной группы подвергается открытой выдержке.
Резорцинформальдегидные клеи отверждаются кислыми, щелочными отвердителями, формалином, полиформальдегидом с нагревом (ФРАМ-30, РАФ-10) или без него (ФР-12, ДТ-1, ДТ-3, ДФК-4).
Карбамидоформальдегидные, меламиноформальдегидные клеи и карбамидомеламиноформальдегидные клеи отверждаются при нагреве в присутствии таких отвердителей, как щавелевая и молочная кислоты, контакт Петрова, а при комнатной температуре - с хлоридом аммония. Один и тот же клей из данной группы способен отверждаться в разных условиях. Как правило, это сопровождается сменой отвердителя.
Клеи на основе полиуретанов и изоцианатов отверждаются при комнатной и повышенной температурах за сравнительно короткое время при небольших давлениях. Воздействие тепла существенно улучшает механические свойства соединения, функционирующего при комнатной температуре.
В полиэфирных клеях отвердителем является перекись бензоила. Для них применяется открытая выдержка от 5 мин до 1 ч. Последующее отверждение осуществляется под воздействием тепла или без него.
Клеевые композиции с термопластичной органической основой.
Винилхлоридные клеи отверждаются при испарении растворителей (смеси ацетона с бензолом, трихлорэтиленом, бутилацетат, хлорбензол, дихлорэтан или тетрагидрофуран). Для винилхлоридных клеев может применяться открытая выдержка. Отверждение происходит при комнатной температуре с давлением в соединении 0,2 – 0,3 МПа. При этом время высыхания колеблется в пределах от 10 мин до 1 ч.
Клеи на основе поливинилового спирта и поливинилацетата также отверждаются при комнатной температуре, так как при более высокой начинается процесс их разложения (теплостойкость их соединений не превышает 60 С). При наличии растворителя (спирты, кетоны, эфиры уксусной кислоты, винилацетат и др.) отверждение осуществляется в процессе его испарении, когда давление составляет 0,01 МПа, а время – 10 мин до 24 ч.
Клеи на основе полимеров акриловой и метакриловой кислот отверждаются различными способами. Цианакрилатные клеи полимеризуются в присутствии системы «бензоил - диметиланилин» или спиртов с нагревом или без него. Полиакрилатные клеи при наличии растворителя отверждаются за счет его испарения, а при его отсутствии – по механизму полимеризации. Процессы протекают при температуре 20 – 35 С. Анаэробные клеи растворителей не содержат и полимеризуются без доступа воздуха.
Клеи-расплавы отверждаются за счет охлаждения клеевой массы до комнатной температуры.
Клеи с ароматическими полимерами отверждаются при нагреве (полибензимидазольные клеи – при температуре до 320 С, а полиимидные – до 300 С). Отверждение полиимидных клеев идет по механизму поликонденсации, при этом выпаривание растворителя (диметилацетамид, диметилформамид, пиридин и др.) осуществляется под воздействием тепла.
Резиновые клеи отверждаются при комнатной температуре или нагревании (обдув горячим воздухом, ИК-нагрев и т. д.) за счет испарения растворителя (этилацетат, дихлорэтан, бензол, толуол, диоксан – для полихлоропреновых каучуков; метилэтилкетон, хлорбензол, нитропропан - для бутадиен-нитрильных).
Клеевые композиции на неорганической основе. Фосфатные клеевые композиции отверждаются в диапазоне температур 20 – 600 С. При этом повышать температуру в пределах 100 – 200 С необходимо медленно, чтобы не получить пористого и непрочного соединения. Продолжительность отверждения может составлять несколько часов и регулируется изменением состава наполнителей.
Силикатные клеи отверждаются на открытом воздухе или при температуре 100 С (в этом случае продолжительность отверждения составляет около 2 ч).
Керамические клеи отверждаются в интервале температур 540 – 1090 С и давлении 0,015 – 0,1 МПа.