ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подготовка поверхности материалов к склеиванию из "Клеи и склеивание" Прочностные свойства клеевых соединений определяются не только высокой адгезией клея, но и состоянием поверхности склеиваемых материалов. На поверхности могут быть дефекты трещины, микрокапилляры, загрязнения, — наличие которых приводит к неоднородной активности по отношению к клею и играет важную роль при взаимодействии склеивас мой поверхности с клеевой пленкой. Поэтому перед склеиванием необходима подготовка соединяемых элементов— обработка, приводящая к улучшению контакта между склеиваемыми поверхностями и клеевой композицией. [c.47] Наличие такой пленки загрязнений на поверхности материала не позволяет клею взаимодействовать с активными центрами склеиваемого тела, препятствует хорошему смачиванию, которое определяет будущую прочность клеевого соединения. [c.48] Механический способ подготовки поверхно сти является наиболее простым и распространенным Он включает шлифование, зачистку наждачной бума гой или стальной щеткой, пескоструйную или дробе струйную обработку. Механическая обработка тре бует обычно последующего удаления частиц абразива или песка, а также обезжиривания поверхности. При механическом воздействии на материал происходит образование более развитой его поверхности за счет шероховатости, но при этом нарушается структура поверхностных слоев и образуются активные центры. Когда шероховатость достигает некоторого предела, рост прочности прекращается. [c.48] Пескоструйная обработка заключается в том, что склеиваемый материал подвергают обдуву воздухом с сухим кварцевым песком под давлением до 5 МПа. Воздух должен быть очищен от следов масла. Иногда вместо песка используют металлические опилки, дробь или взвесь песка в воде (гидропескоструйная обработка). Такая обработка позволяет повысить прочность клеевых соединений, но для ее проведения требуются специальные помещение и оснастка. Кроме того, мелкие частицы песка могут остаться на поверхности материала, и их нужно удалять продувкой воздухом или смыванием. [c.49] Химический способ обработки поверхности дает хорошие результаты и наиболее целесообразен для подготовки больших площадей или мелких деталей перед склеиванием. Применение этого метода требует наличия на предприятии травильного отделения. При химическом воздействии на поверхности обрабатываемого материала может протекать стравливание металла, образование окислов или функциональных групп. Рассмотрим на ряде примеров этот способ обработки. [c.49] При травлении металлов кислотами происходит удаление окислов и вытравливание .слабых (т. е. тех, где нарушена структура) участков на поверхности. Например, стальные детали предварительно обезжиривают и погружают на 2—10 мин в 20—30% раствор соляной кислоты (или в смесь щавелевой и соляной кислоты), затем их тщательно промывают водой и сушат. При необходимости проводят дополнительное обезжиривание органическими растворителями. Ускорить процесс травления можно нагреванием ванны до 50—80 °С. [c.49] Другими способами химической подготовки поверхности сталей являются цинкование, кадмирование или фосфатирование, которые состоят в нанесении на поверхность металла пленки нерастворимых солей ортофосфорной кислоты или пленок соответствующих металлов. [c.49] Детали из меди и медных сплавов (латунь, бронза) после предварительного обезжиривания органическим растворителем или его парами погружают на 1—3 мин в 25% водный раствор персульфата аммония при комнатной температуре и промывают водой. По другому способу детали следует погрузить на 1—3 мин в водный раствор 75 г/л хлорного железа и 150 г/л концентрированной азотной кислоты. В обоих случаях после промывки и сушки необходимо сразу же произвести склеивание или загрунтовать поверхность. [c.50] Щелочные растворы, содержащие окислитель или восстановитель, могут также использоваться для удаления окислов и органических веществ, при этом поверхность металла пассивируется, а органические загрязнения омыляются или окисляются и удаляются в процессе промывки. [c.50] При нагревании на воздухе поверхность металлов очищается от некоторых загрязнений в результате их улетучивания (десорбции), окисления или разложения. При нагревании в вакууме удаляются только адсорбированные газы, влага и молекулы органических веществ. Но металлы можно нагревать и в среде водорода, при этом поверхность очищается от окислов и солей за счет восстановления. [c.50] Нагревая металл на воздухе или в кислороде, можно получить окисную пленку, имеющую хорошую прочность сцепления с поверхностью металла и обладающую лучшей адгезией к клею, чем сам металл. Это объясняется тем, что связь металла с кислородом носит ионный характер и пленка обладает более высокой полярностью. Наличие окисла может повысить прочность клеевого шва за счет увеличения микроповерхности. [c.50] Под действием влаги воздуха и нагрева происходит гидролиз и дальнейшее взаимодействие гидроксильных групп. [c.51] Присутствие на поверхности склеиваемых материалов ненасыщенных (двойных) связей, гидроксильных и других полярных групп обеспечивает хорошее взаимодействие с клеем. [c.51] Адгезионную способность неполярных полимеров (полиолефинов, фторопластов и др.) повышают с помощью химической модификации их поверхности. Для этого их подвергают действию активных химических веществ и окислителей, прививке реакционноспособных групп, обработке пламенем или электрическим разрядом. [c.51] Для химической обработки полиолефинов (полиэтилен, полипропилен) применяют газообразный хлор, хлористый сульфурил (SO2 I2), озон, перекись водорода, смесь азотной и соляной (3 1) кислот, хромовую смесь. Для приготовления хромовой смеси берут 50 г бихромата калия, 880 г концентрированной серной кислоты и 70 г воды. Обработку в такой смеси проводят в течение 1 —10 мин при 70—100°С, после чего изделие тщательно промывают водой. Обработка полиолефинов окислителями повышает смачиваемость их поверхности клеями за счет появления на ней гидроксильных, карбонильных и других полярных трупп. [c.51] Наибольшую сложность представляет склеивание изделий из фторопластов, так как адгезия клеев к ним очень мала. Чаще всего используется обработка поверхности фторопластов щелочными и щелочнозе мельными металлами в жидком аммиаке или органи ческих растворителях, а также в расплавах солей. [c.52] Обработка в натрийнафталиновом комплексе сО стоит в том, что фторопласт промывают ацетоном и погружают при 20°С на 10—600 с в раствор 46 г металлического натрия и 128 г нафталина в 1 л тет-рагидрофурана. Затем изделие промывают в органи ческом растворителе, например ацетоне, и в воде. Де таль после обработки темнеет, так как на ее поверХ ности образуются двойные связи и полярные группы (—ОН, =С0, =МН). [c.52] Хорошие результаты получаются при обработке поверхности фторопластов перед склеиванием в раС плаве ацетата калия при 325 °С в течение 5—10 мин. При этом также на поверхности появляются двойные связи и карбоксильные группы. [c.52] Таким образом, химическая модификация поверхности склеиваемых материалов — один из эффективных способов повышения прочности клеевых соединений. Уже рассматривалось применение аппретов для обработки стекла, возможно также применение продуктов, содержащих реакционноспособные метакри-ловые, винильные, аминогруппы и легко гидролизуемые ацетоксигруппы для модификации поверхности других материалов, в частности полимеров. Их наносят на склеиваемые поверхности в виде разбавленных растворов. После удаления растворителя наносят клеевой слой и склеивают. Наличие полярных групп обеспечивает надежную связь металл — подслой — клей в условиях повышенной влажности и температуры. Изменение химической структуры поверхностного слоя полимеров может быть достигнуто путем прививки к ним полярных мономеров, например эфиров метакриловой кислоты. Такую прививку можно осуществить при ультрафиолетовом, рентгеновском или радиационном облучении. [c.53] Вернуться к основной статье