Внутренние напряжения в клеевых соединениях

В монографии рассмотрены такие аспекты адгезионной прочности, как температурно-временная зависимость прочности, внутренние напряжения, характер разрушения, а также методы измерения адгезионной прочности. Характеристикой адгезионной прочности может являться не только усилие разрушения клеевых соединений или модельной системы адгезив — субстрат, но и предел прочности слоистых пластиков при изгибе и растяжении, а также предел прочности при растяжении комбинированных полимерных материалов, поскольку механические характеристики подобных систем зависят от адгезии между компонентами. [c.9]

В металлургической промышленности нашли применение термостойкие фосфатные клеи для кладки огнеупорных кирпичей внутренней облицовки обжиговых печей. В частности, для этих целей применяют огнеупорный фосфатный клей, состоящий из 40— 45% шамотного порошка, 20—25% огнеупорной глины, 33—35% алюмофосфатного связующего и 6—8% воды. Разрушающее напряжение клеевого соединения при сдвиге составляет 4,5—5,0 МПа, термостойкость 1650—1700 °С. Применение клея при футеровке керамических печей, работающих при температуре до 1300°С, позволило значительно повысить их эксплуатационную прочность и надежность. [c.271]

Еще одной причиной разрушения клеевых соединений может быть проникновение воды в зону контакта клея и субстрата [30], причем разрушение происходит тем легче, чем больше внутренние напряжения в соединении [31]. Наибольшей водостойкостью характеризуются элементоорганические клеи, наименьшей — эпоксидные. Значительно различаются по водостойкости клеевые соединения на полиэфирных и фенолоформальдегидных клеях [32]. [c.12]

Обычно с увеличением толщины клеевого слоя прочность соединений снижается, что вызвано не только ростом внутренних напряжений, но и увеличением дефектности пленки, т. е. проявлением масштабного эффекта [42]. [c.115]

Внутренние напряжения в клеевых соединениях [c.142]

Как отмечалось ранее, внутренние напряжения возникают при ограничении деформации полимера подложкой. Их уровень зависит в основном от модуля упругости клея, термических коэффициентов линейного расширения клея и субстрата, геометр. и клеевого соединения, а также от температуры. [c.142]

Установлено, что в большинстве случаев с уменьшением толщины клеевой пленки повышается прочность клеевого соединения. Это объясняется тем, что в тонком слое клея меньше внутренних напряжений. Так, для мочевиноформальдегидных клеев, при отверждении которых возникают большие внутренние напряжения, рекомендуется тонкий клеевой шов ( 0,1 мм). Прочность же соединений на эпоксидных [c.65]

Иногда при увлажнении повышается и прочность адгезионных соединений [57, 157, 158]. Авторы работы [275] наблюдали повышение прочности клеевого соединения алюминия при выдержке образцов в течение 2—8 суток в метаноле, что они объяснили снятием внутренних напряжений. Однако для большинства адгезионных соединений действие влаги приводит к отрицательным последствиям [265—269, 273, 278—282], но иногда снижение адгезионной прочности имеет обратимый характер. Причины снижения адгезионной прочности во влажной среде весьма разнообразны, но одна из основных связана с действием так называемых влажностных напряжений. Напряжения в клеевых соединениях, вызванные поглощением влаги из окружающей среды, могут по абсолютному значению превосходить собственные напрян е-ния [57]. Ограничение деформации клеевой пленки при набухании или усушке клея или склеиваемых материалов — основная причина влажностных напряжений. Поскольку скорость увлажнения адгезива определяется коэффициентом диффузии, а это процесс [c.180]

При эксплуатации различных адгезионных соединений к внутренним напряжениям, возникающим в ироцессе их формирования, добавляются напряжения, вызванные действием внешних сил. Особенно велика роль этих напряжений в различных клеевых соединениях и конструкциях, а также в композиционных материалах (слоистых пластиках, резинотканевых изделиях, стеклопластиках и т. п.), работающих иод нагрузкой. В ряде случаев и полимерные покрытия, не несущие, как правило, нагрузки, подвергаются действию внешних усилий. Деформация металлических листов, плакированных полимерами, различных двуслойных и многослойных материалов сопровождается появлением в слое полимера напряжений растяжения и сжатия, иногда весьма значительных по абсолютному значению. В качестве примера, иллюстрирующего возможность развития больших дополнительных напряжений в полимерном покрытии под действием внешней силы, служит эмаль-провод — металлическая кила, покрытая слоем полимера. [c.184]

Выше мы неоднократно отмечали, что внутренние напряжения в адгезионных соединениях распределяются неравномерно. Напомним, что здесь прежде всего имеется в виду краевой эффект, возникающий как в покрытиях, так и в клеевых соединениях. [c.185]

Долговечность адгезионных соединений определяется сложным комплексом факторов, среди которых важная роль принадлежит внутренним напряжениям, возникающим в адгезиве. Описано множество различных способов и методов измерения внутренних напряжений в самых различных материалах — металлах, стеклах, органических полимерах. Некоторые из этих методов могут быть применены для измерения напряжений в клеевых слоях, покрытиях, связующих. [c.216]

Наполнители в клеевом составе служат многим целям. Они вводятся для уменьшения разницы в коэффициентах линейного расширения склеиваемых материалов и слоя клея и уменьшения усадки его при отверждении, что снижает внутренние напряжения в клеевом соединении, увеличивая его прочность. Некоторые наполнители, увеличивая эластичность клеевого слоя, повышают вибростойкость клеевых соединений. Они облегчают нанесение клеев, особенно на вертикальные поверхности, способствуют заполнению неровностей и зазоров в клеевом соединении, улучшают теплопроводность, регулируют вязкость и, уменьшая расход смолы, снижают стоимость клеев. [c.12]

Для обеспечения прочного клеевого соединения должны быть выполнены следующие условия а) поверхность склеиваемых частей должна быть чистой, что обеспечит хорошую и равномерную смачиваемость б) образование возможно меньших внутренних напряжений при схватывании. Кроме того, к склеивающим веществам предъявляют целый ряд требований, из которых следует отметить эластичность, влагонепроницаемость, сохранение своих механических и физико-химических свойств длительное время при изменении температур и воздействии различных сред. [c.605]

Обычно на практике стремятся применять клеи с-более высоким содержанием сухого остатка. Это связано (в числе прочего) с тем, что с увеличением концентрации клея снижаются усадочные внутренние напряжения и долговечность клеевых соединений растет. Поэтому смолу сушат в вакууме при 65—70 °С и 8,8—75,4 кПа. При этом частично удаляется остаточный свободный формальдегид и другие летучие вещества, в частности метиловый спирт, содержащийся в исходном формальдегиде. На стадии сушки pH должно быть в пределах 6—7,5. Содержание сухих веществ после сушки обычно несколько превышает 60 %. Конденсат содержит кроме воды формальдегид и метанол. Объем конденсата может составлять 20—30 % от массы компонентов, взятых для синтеза. Исходя из требований защиты окружающей среды, сушка в вакууме является нежелательным процессом. [c.36]

Во всех проведенных опытах разрушение носило когезионный характер во всем диапазоне толщин, исключая толщины 0,05 мм и менее. Для последних, как правило, наблюдался смешанный или адгезионный отрыв. Полученные данные показывают, что понижение прочности клеевых соединений при нормальном отрыве с ростом толщины адгезива нельзя объяснить внутренними напряжениями, возникающими при формировании клеевых соединений. [c.82]

Хотя внутренние напряжения в адгезиве исследованных клеевых соединений отсутствовали или были сравнительно малыми, тем не менее при растяжении этих образцов в плоскости, перпендикулярной направлению растяжения, может возникнуть значительная поперечная сила Т вследствие разности модулей упругости и коэффициентов Пуассона адгезива и субстрата. Так как сила Т с увеличением толщины адгезива растет, то она могла обусловить установленный характер зависимостей (см. рис. 56). [c.82]

Процесс отверждения термореактивных смол сопровождается появлением усадок, и в ряде случаев отвержденные смолы обладают значительной хрупкостью. Наличие усадочных явлений в клеевой пленке приводит к большим внутренним напряжениям, что в сочетании с хрупкостью снижает прочность клеевого соединения. [c.41]

С целью уменьшения внутренних напряжений и усадки при отверждении в клеевые композиции вводят различные, преимущественно минеральные, наполнители в отдельных случаях наполнители положительно влияют на прочность клеевых соединений. Введение в эпоксидные клеи таких наполнителей, как двуокись титана, окиси никеля, свинца и железа, значительно повышает их теплостойкость (табл. 59). [c.98]

Вследствие усадочных явлений, протекающих в клеевых пленках в процессе их отверждения, возникают внутренние напряжения, существенно влияющие на прочность клеевых соединений. Так как при отверждении пленки объем ее может только уменьшаться, то внутренние напряжения, как правило, являются напряжениями растяжения. [c.381]

Важным для прочности клеевого соединения является отсутствие внутренних остаточных напряжений в клеевом слое после его отвердения, которые возникают при значительной толщине клеевого шва, неравномерном его прогреве или охлаждении. В связи с этим клеевой слой целесообразно делать толщиной [c.95]

Исследованиями установлено, что с увеличением толщины слоя клея прочность клеевого соединения уменьшается. Это объясняется тем, что в тонком слое клея меньше внутренних напряжений и дефектов. Например, 4 [c.4]

Наполнитель —один из основных компонентов клеев, который выполняет несколько функций обеспечивает необходимую вязкость клея, придает ему тиксотропные свойства, обеспечивает минимальную усадку при отверждении, способствует сближению коэффициентов линейного термического расширения клея и субстрата, улучшению эксплуатационных свойств клеевых соединений, повышению термостойкости и др. [46, с. 38 131, с. 34]. Введение в клеи наполнителей влияет на внутренние напряжения, как правило, снижая их. Дело в том, что возникновение местных внутренних напряжений вокруг отдельных частиц наполнителя, направленных в разные стороны, может привести к тому, что суммарные напряжения будут ослаблены. Кроме того, введение наполнителей обеспечивает такие важные характеристики, как электро- и теплопроводность, уменьшает ползучесть клея. При введении в клеи наполнителей часто повышается их ударная прочность, поскольку наполнитель способствует поглощению нагрузок [132]. Наполнители используют также для снижения стоимости клеев и придания им нужной окраски (в частности, для клеев, применяемых в строительстве) [54, с. 11]. Однако прочность клеевых соединений при комнатной температуре для нетеплостойких ненаполненных систем обычно выше, чем для наполненных. Исключение составляют клеи, в которых в качестве наполнителей применяют небольшие количества специальных сортов оксида алюминия или оксида железа [133]. [c.100]

ПАВ влияют на поверхностное натяжение, а также на внутренние напряжения. В некоторых случаях пАв способствуют увеличению адгезионной прочности клеевых соединений, причем это наблюдается лишь в строго определенном узком интервале концентраций, так как при использовании больших количеств ПАВ адгезионная прочность уменьшается вследствие образования слабых граничных слоев [37, с. 40]. [c.124]

Поскольку вее полимеры и большинство наполнителей, используемых для получения клеев, имеют низкую теплопроводность, отверждение и последующее охлаждение сопровождаются возникновением в клеевом соединении больших температурных градиентов. Температурные градиенты еще в большей степени возрастают, если отверждение сопровождается экзотермическим эффектом, что влечет за собой появление необратимых деформаций и как следствие этого — остаточных напряжений. Регулируя скорость изменения температуры при проведении склеивания, можно влиять на остаточные напряжения и прочностные характеристики клеевых соединений [46, с. 12]. В процессе отверждения при повышенной температуре очень важно, чтобы нагрев был равномерным по всей склеиваемой поверхности, в противном случае могут возникнуть локальные внутренние напряжения. Охлаждать клеевые соединения после отверждения следует медленно. [c.178]

Теоретические представления о механизме возникновения в системе внутренних напряжений в результате взаимодействия на границе раздела полимер — наполнитель были разработаны Зубовым [329—331]. Наблюдалось сильное влияние типа подложки на величины внутренних напряжений [331—334]. Особый интерес представляет влияние наполнителей на адгезионные свойства покрытий [335, 336]. Исследование внутренних напряжений на границе со стеклом при формировании пленок полиэфирмалеината с разными наполнителями показало, что с увеличением содержания наполнителя в покрытии внутренние напряжения- и адгезия к подложке увеличиваются. Увеличение напряжений зависит от прочности связей между связующим и частицами наполнителя. С увеличением содержания активного наполнителя внутренние напряжения и адгезия возрастают. Снижение внутренних напряжений может быть достигнуто модификацией поверхности наполнителя поверхностноактивными веществами, способствующими/ул1еньшению прочности связи между частицами наполнителя и связующим. Существенно, что внутренние напряжения в клеевых соединениях во много раз больше, чем в покрытиях той же толщины [337]. Это связано с увеличением площади контакта связующего с подложкой (числа центров структурообразования). Внутренние напряжения в клеевых соединениях зависят, в свою очередь, от прочности связи между склеиваемыми поверхностями и клеем. [c.180]

На работоспособность клеевых соединений влияют также внутренние напряжения, возникающие в клеях в процессе их отверждения. В некоторых случаях внутренние напряжения способствуют появлению трещин или других дефектов в слое клея, которые возникают не сразу, а в процессе эксплуатации. Чем выше внутренние напряжения, тем в большей степени (при прочих равных условиях) снижается прочность клеевых соединений в процессе их хранения [211]. [c.222]

На поведение клеевых соединений при эксплуатации влияют и упруго-эластические свойства клея. На примере клеевых соединений алюминиевых сплавов с двойной нахлесткой, выполненных эпоксидными клеями двух типов (хрупким и эластичным), проведен анализ внутренних напряжений, возникающих в клеевом соединении. Наиболее высокие напряжения в клеевом шве возникают у краев нахлестки, где и начинается разрушение. В случае хрупкого клея соединение не способно выдержать эти напряжения, поэтому швы, выполненные хрупким клеем, разрушаются быстрее, чем эластичным. Клеевые соединения на эластичном клее, пластифицированном каучуком, несмотря на более низкую исходную прочность при сдвиге, имеют в 2 раза более высокую длительную прочность (под нагрузкой) по сравнению с соединениями на хрупком клее [385]. [c.227]

Уровень и характер распределения внутренних напряжений различен и зависит от вида нагружения и геометрии соединений. Клеевые соединения работают в условиях равномерного и неравномерного отрыва, сдвига, а также при действии расслаивающих сил. Для оценки работоспособности чаще всего определяют свойства соединений при сдвиге, ибо этот вид нагруАсе-ния наиболее близок к реальным условиям работы соединений [100]. [c.144]

В процессе эксплуатации клеевые соединения подвергаются длительному действию различных статических и динамических нагрузок и внутренних напряжений. При этом в силу кинетической природы прочности [26, 27] несущая способность клеевых соединений неизбежно будет менвще кратковременной прочности, причем степень этого уменьщения тем больше, чем длительнее действует нагрузка. Прочность — это первое предельное состояние, по которому должна рассчитываться конструкция. Вторым предельным состоянием, которое учитывается при расчете, является деформативность. Под действием постоянной нагрузки деформативность клеевого соединения возрастает и может достигнуть величины, не допускаемой по соображениям безопасной работы конструкции. [c.48]

Отверждение МФС сопровождается усадкой, приводящей к возникновению внутренних напряжений. Для их снижения МФС модифицируют латексами каучуков, иоливинилацетатными дисперсиями, пластификаторами, наполнителями. Помимо повышения прочности клеевых соединений на основе таких модифицированных смол, они обладают также более высокой водостойкостью. Клеи на основе МФС могут применяться в виде водных или спиртовых растворов, порошка, который активируется при растворении [c.11]

Модификация карбамидных клеев. Карбамидные смолы можно модифицировать в процессе синтеза и после изготовления. В первом случае проводят совместную конденсацию с формальдегидом карбамида и других соединений, наиболее распространенным из которых является меламин. В последнее время стали, 1рименять также бензгуанамин, резорцин и т. п. Во втором случае карбамидную смолу совмещают с растворами или дисперсиями полимеров — поливинилацетата и его сополимеров, с каучуковыми латексами и др. Модификация дисперсиями приводит к снижению хрупкости клеевого шва и возникающих в нем вследствие усадки внутренних напряжений. [c.41]

Наиболее распространенными после карбамидомеламиновых клеев являются карбамидополивинилацетатные. Хотя поливинилацетатная дисперсия не повышает водостойкость клеевых соединений, она снижает хрупкость клеевого шва, повышая таким образом его стойкость к напряжениям, вызванным перепадами температуры и влажности [4, 5]. В ряде случаев увеличивается и атмосферостойкость клееной древесины, а внутренние напряжения снижаются на 40—60 %. Благодаря наличию в клее защитного коллоида — поливинилового спирта, который взаимодействует с формальдегидом с образованием формалей, снижается выделение из клеев свободного формальдегида. Однако это же приводит к увеличению времени отверждения карбамидополивинилацетатных клеев при нагреве, поскольку используемый в качестве отвердителя хлорид аммония должен успеть прореагировать с формальдегидом. Зависимость между количеством вводимой в клеи дисперсии ПВА и временем отверждения описывается прямой [47]. Для сокращения продолжительности склеивания на холоду в клеи вводят 3—5 % этилацетата и изопропилового спирта или их смеси [48], а также модифицированный поливиниловый спирт [49, 50]. [c.45]

Формальный анализ напряжений, имеющих место в клеевом соединении, приводит к выводу о том, -что в конструкциях следует предусматривать толстую и иежесткую клеевую плеику. В действительности это не так из опыта известно, что клеевые соединения с толстой клеевой пленкой имеют обычно низкую прочность, а клеи с чрезмерно большой эластичностью отличаются высокой ползучестью под нагрузкой и не могут быть использованы для клеевых соединений в силовых конструкциях. Вместе с те1М хрупкие клеевые соединения также нежелательны вследствие малой когезионной прочности, неболишого коэффициента линейного расширения и наличия в большинстве случаев значительных внутренних напряжений. [c.250]

Вполне вероятно, что введение в отверждающуюся клеевую композицию несовместимого полимера позволяет значительно повысить прочность соединения за счет уменьшения дефектов, препятствует развитию дефектных микротрещин, способствует уменьшению внутренних напряжений, влияет на молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение. Эффект усиления зависит, естественно, от количества вводимого полимера и размера его частиц. [c.34]

Необходимо напом нить и о влиянии толщины шва и внутренних напряжений на прочность, характеристики когезионных свойств клеящих полимеров, в особенности модули упругости и др. К сожалению, систематических данных по этим вопросам в литературе недостаточно. Большое значение для оценки свойств клеев и клеевых соединений, в частности эластических характеристик и поведения при отдире, имеют модули упругости. [c.197]

Для модификации эпоксидных клеев используют также полисульфидные каучуки (тиоколы). Эти композиции представляют собой сложные системы, состоящие из сополимера (эпоксидный олигомер — тиокол) и эпоксидного олигомера, пластифицированного тиоколом. Для эпокситиокольных клеев характерна высокая эластичность, низкие внутренние напряжения, однако прочность клеевых соединений при сдвиге невысока. Теплостойкость их не превышает 80 °С, стойкость к действию воды удовлетворительная, диэлектрические характеристики ниже, чем у немодифицированных эпоксидов, особенно при повышенных температурах. [c.27]

При нанесении на поверхность раствора полимера растворитель немедленно начинает испаряться, оставляя в массе дыры . Пока раствор достаточно жидкий и маловязкий, дыры быстро заполняются сегментами полимерных молекул и пленка сокращается в объеме на величину объема нспаривщегося растворителя. При увеличении концентрации раствора подвижность сегментов снижается, а иногда и исчезает. При этом в пленке появляются остаточные напряжения [211]. Правильным подбором растворителя можно уменьшить внутренние напряжения в клеях. Так, использование более высококипящего растворителя (например, смеси этилцеллозольва, ксилола и ацетона) вместо этанола снижает внутренние напряжения в клеевых соединениях на различных кремнийорганических клеях в 1,3—1,6 раза [46, с. [c.130]