ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние наполнителей на прочность клеевых соединений из "Полимерные клеи Создание и применение" Прочность клеевых соединений зависит от типа и количества вводимого наполнителя. В табл. 2.1 представлены данные о влиянии ряда наполнителей на прочность клеевых соединений алюминиевого сплава, выполненных композицией на основе эпоксидной смолы, в которую введено максимально возможное количество наполнителя. Данные о влиянии различных количеств некоторых наполнителей на прочностные характеристики клеевых соединений, выполненных эпоксидным клеем, приведены в табл. 2.2 [154]. Представленные в таблицах данные свидетельствуют о том, что лучшие прочностные характеристики клеевых соединений на эпоксидных клеях при температурах до 80 °С обеспечивают алюминиевый порошок, оксид железа и аэросил. Необходимо иметь в виду, что введение в клеи аэросила сказывается положительно на тиксотропности эпоксидных и других клеев, однако вызывает ухудшение эластических свойств композиций. Поэтому его следует вводить в клеи в умеренных количествах или в сочетании с другими наполнителями, например с алюминиевой пудрой. [c.102] Наполнители эффективно влияют на свойства клеев и при более высоких температурах. Так, при введении в эпоксидные клеи больших количеств наполнителя получают составы, которые успешно используют при температурах до 250 °С. Их применяют также для заполнения трещин и усадочных раковин, а в некоторых случаях в качестве электропроводящих клеев. Свойства таких составов представлены в табл. 2.3 [139]. [c.102] Ниже представлены данные о совместном влиянии двух наполнителей на свойства клея на эпоксидной смоле Эпон 828 (жидкая смола на основе диглицидилового эфира дифенилолпропана), отвержденной диангидридом 3, 3, 4, 4 -бензофенон-тетракарбоновой кислоты (массовое соотношение 10 6) этим клеем склеивали образцы из алюминиевого сплава, поверхность которых была подвергнута травлению в кислой ванне [140]. [c.104] Использование в эпоксидном клее железного порошка в количестве 150 масс. ч. на 100 масс. ч. эпоксидной смолы позволяет получать слой клея в соединении толщиной до 3 мм при сохранении высокой прочности, при этом исключается тщательная подгонка поверхностей и обеспечивается высокая точность размеров при работе соединения [40, с. 140]. [c.104] Иногда необходимо склеивать элементы конструкций, между которыми имеется существенный зазор, например некоторых конструкций на железнодорожном транспорте. В этом случае в эпоксидные клеи в качестве наполнителей вводят различные стекловолокнистые материалы, причем наибольшую прочность обеспечивает стеклоткань Т-11 (на 10—12% выше, чем при использовании других стекловолокнистых наполнителей). Слой такого клея в клеевом соединении может иметь толщину до 5 мм, а число слоев стеклоткани можно варьировать от 1 до 8, и это практически не сказывается на прочности соединения [89, с. 76 141, с. 113]. [c.104] При склеивании графитовых деталей, главным образом, из силицированного графита, с металлами в клеи в качестве наполнителя вводят 26—40% (масс.) искусственного графита с размером частиц 0,09 мм [239]. [c.105] В качестве наполнителей в клеях могут быть использованы различные волокна. При введении в полиметилметакрилатный клей арамидных волокон Кевлар 29 со средней длиной 1,3 см в количестве 7% (масс.) прочность при растяжении увеличивается на 32%, а вязкость при разрушении на 74% по сравнению с характеристиками образцов, склеенных клеем без наполнителя. При введении в этот же клей углеродных волокон в количестве 2% (об.) увеличение разрушающего напряжения при сдвиге в 3 раза больше [143]. [c.105] Таким образом, для регулирования прочностных характеристик клеевых соединений в состав клеев можно вводить самые различные наполнители. Рассмотрим, какие наполнители являются предпочтительными для отдельных классов клеев. [c.105] В качестве наполнителей цианакрилатных клеев предложено использовать различные неорганические наполнители диоксид кремния, оксид алюминия, фторид натрия, карбонаты кальция и бария, дифторид олова и фторфосфат кальция, некоторые порошкообразные металлы, например алюминий. В ряде случаев введение этих наполнителей позволяет повысить адгезионную прочность соединений на 30—40%. Однако многие из них, активируя полимеризацию клея, одновременно уменьшают стабильность композиции во времени. Поэтому их вводят в композицию непосредственно перед употреблением или после специальной обработки поверхности [1,44]. [c.105] Для клеевых композиций на основе олигоэфиракрилатов в качестве наполнителей используют аэросил и оксид алюминия в количестве 10—20% (масс.). При содержании наполнителей более 30% (масс.) прочность клеевых соединений, как правило, снижается [145]. [c.105] Наполнитель существенно влияет и на уровень термических напряжений в клеевом соединении. Так, введение корунда в клей ВК-20 приводит к повышению уровня термических напряжений, а переработанного асбеста, нитрида бора и алюминиевого порошка —к снижению (особенно зто относится к асбесту и алюминиевому порошку, рис. 2.2). [c.107] На прочностные характеристики клеевых соединений влияет дисперсность наполнителя. Так, при исследовании влияния дисперсности алюминиевого порошка на свойства фенолокремнийорганического клея ВК-18 и клеевых соединений на его основе показано, что лучшим можно считать порошкообразный наполнитель с величиной частиц 50 мкм 1[149, с. 184]. [c.107] Можно предположить, что при введении в фенолоформальдегидные клеи некоторых металлов или их соединений образуются ионно-координационные связи между наполнителем и полимером, которые влияют на формирование надмолекулярной структуры и термостабильность клеев. [c.108] Заметно уменьшают образование карбонизата таких клеев, а следовательно, прочность клеевых соединений, добавки оксидов переходных металлов (РегОз, МпОг, СггОз). Предполагается, что оксиды катализируют взаимодействие между связующим и наполнителем при деструкции, протекающее с поглощением тепла. [c.108] Ингибирующее влияние некоторых соединений Са и Mg на термическую деструкцию фенолоформальдегидных смол объясняется образованием хелатных соединений. Термостабильность полимеров в присутствии бората, карбоната, хромата и фторси-ликата цинка повышается. [c.108] При введении в фенолоформальдегидные клеи больших количеств аморфных В и Si повышается их термостойкость, что связано с образованием в процессе деструкции значительных количеств карбидов кремния и бора. Образование карбида кремния начинается в основном при 1300 °С и завершается за 24 ч, а при 1400 °С для этого достаточно 4 ч. Появление карбида бора наблюдается при 1200 °С. Материал, содержащий карбид кремния, может длительное время (более 50 сут) эксплуатироваться при 700— 1000 °С [151]. [c.108] В качестве наполнителей элементоорганических клеев можно применять асбест, порошки металлов, оксиды, стеклянное волокно и др., которые существенно улучшают прочностные и эластические свойства клеев [153]. Особенно эффективным наполнителем кремнийорганических клеев является асбест. Он взаимодействует с полимером с образованием структур, обеспечивающих значительное повышение термостойкости и проч-лости клеевых соединений. [c.109] При использовании в качестве наполнителей различных оксидов необходимо помнить, что некоторые из них, повышая исходную прочность клеевых соединений, являются катализаторами разложения элементоорганических соединений. Так, АЬОз и аэросил при температурах выше 300 °С заметно ускоряют разложение полидиметилсилоксана. В присутствии СаО, ВеО и особенно MgO полидиметилсплоксан разлагается с образованием низкомолекулярных циклических продуктов этот процесс особенно интенсивно протекает в интервале температур 150— 350 °С. [c.109] Вернуться к основной статье