Склеювання пластичних мас . Промдизайн

01.10.2015

Склеювання пластичних мас

30.04.08

Вибір клею для з’єднання пластичних матеріалів значною мірою залежить від хімічної природи підлягає склеюванню матеріалу, умов роботи клейового з’єднання у виробах і технологічних можливостей для кожного окремого випадку.

Слід зробити застереження, що незалежно від хімічної природи пластику практично майже всі пластичні матеріали, включаючи неполярні полімери, піддані спеціальній поверхневій обробці, можуть бути склеєні отверждающимися при звичайних температурах клеями на основі поліуретанів (ПУ) і поліепоксидів, а також у багатьох випадках клеєм з диметилвинилэтинилкарбинола. Однак при склеюванні без підігріву не завжди вдається досягти задовільних результатів. Клейові з’єднання холодного затвердіння можуть виявитися недостатньо міцними в умовах експлуатації, особливо при підвищених температурах та високій вологості.

Застосування нагрівання дозволяє розширити асортимент клеїв для склеювання пластмас і забезпечити більш високу надійність роботи клейових з’єднань. Для склеювання при підвищених температурах, крім поліуретанових і полиэпоксидных клеїв, придатні феноло-поливилацетальные композиції (типу БФ та ін). На вибір клею може істотно впливати поведінка склеюваного матеріалу при дії розчинників і нагріванні.

У багатьох випадках пластики на основі термопластичних смол (полімери вінілхлориду, стиролу, ефірів акрилової та метакрилової кислот та ін) добре склеюються без застосування нагрівання (з утворенням равнопрочных з матеріалом сполук), з допомогою відповідних розчинників або клеїв, що представляють собою розчини полярних лінійних полімерів в розчинниках чи мономерах.

Пластичні маси на основі термореактивних в’яжучих (фенолформальдегідних, мочевиноформальдегидных і меламінових смол, поліефірів, поліепоксидів, поліуретанів та ін), як правило, добре склеюються термореактивними клеять композиціями.

Склеювання матеріалів на основі термопластичних полімерів.

Для розчинних термопластів дуже часто застосовується метод з’єднання за допомогою розчинників. В процесі обробки поверхонь, що з’єднуються розчинником або сумішшю розчинників відбувається їх розм’якшення. З’єднання розм’якшених ділянок при невеликому тиску забезпечує міцність з’єднання, звичайно дорівнює або наближається до міцності з’єднуються матеріалів.

Поряд з розчинниками застосовуються розчини склеюваних полімерів, що дозволяє забезпечити необхідну в’язкість клею і сприяє усуненню неоднорідності клейового шва.

Склеювані поверхні повинні бути чистими, сухими і добре пригнанными один до одного. Нанесення клею здійснюється таким чином, щоб розм’якшення сталося по всій поверхні і на достатню глибину. Клей на поверхню наносять кистю, методом занурення, розпиленням; можна також вводити в проміжок між двома склеиваемыми матеріалами з допомогою шприца. Витримка під тиском повинна тривати до утворення твердого клейового шару; тільки після цього можна проводити механічну обробку і обробку склеєних деталей.

Склеювання поліолефінів.

Для з’єднання поліетилену, який відноситься до так званих «інертним» матеріалів і погано піддається склеюванню, відомі два принципово відмінних один від одного способу:

1) використання спеціальних клеїв, що володіють адгезійними властивостями до поліетилену;

2) обробка поверхні поліетиленів з метою додання їй полярності і подальше склеювання обробленого матеріалу за допомогою звичайних клеїв.

Для застосування першого з зазначених прийомів можна використовувати розчини деяких полімерів в розчинниках викликають набухання поліетилену. Для склеювання поліетилену клеї наносять на матеріал (без попередньої обробки його поверхні) з допомогою звичайних прийомів, і після видалення розчинника склеювані деталі складають і витримують під тиском без нагрівання. Поліетилен склеюють, попередньо обробляючи його поверхню при 60°C розчином синтетичного каучуку в четыреххлористом вуглеці або трихлорэтилене, а також в бензолі або толуолі, після чого застосовують звичайні гумові клеї. Крім обробки поверхні, відомий спосіб, поліпшує адгезійні властивості поліетилену і полягає в обробці полімеру розчинниками.

Описано застосування частково гідрованого полибутадиена, який в суміші з наповнювачами, вулканизующими речовинами і пластифікаторами у вигляді розчинів ароматичних вуглеводнях придатний для склеювання поліетиленових пластиків. Клей наносять на склеювані деталі за допомогою кисті, пульверизатора або зануренням. Склеювання цим методом поліетилену з металами рекомендується проводити при температурі 150-230 °C і під невеликим тиском 0,07 кгс/см2.

Способи, які передбачають зміну полярності поверхні поліетилену, більш ефективні; вони зводяться до обробка матеріалу галоидами, перекисом водню, азотною кислотою, гипохлоритами, газоподібної закисом азоту та хромової кислотою. Найбільший інтерес, мабуть, є останній з перелічених реагентів. Обробку ведуть, використовуючи суміш, що складається з 75 вагу. ч. двухромовокіслого калію і 1500 вагу. ч. сірчаної кислоти, розчинених у 120 вагу. ч. дистильованої води, при нормальній або підвищеній температурі. Після обробки у ванні зазначеного складу, промивання холодною водою і сушіння поліетилен набуває здатність склеюватися феноло-каучуковими, резорцино-формальдегідів, поліуретановими та іншими відомими клеями, температура затвердіння яких лежить нижче температури розм’якшення поліетилену.

Запропоновано також вести обробку поверхні поліетилену хромової кислотою протягом 1-2 сек при 120 °C; оброблений матеріал може бути склеєний епоксидними, поліуретановими або метакриловыми клеями.

Склеювання поліпропілену, а також поліетилену, поверхня яких попередньо оброблена хромової кислотою (1 хв при 73 °C), може бути виконано за допомогою епоксидно-полісульфідного клею.

Склеювання фторорганических полімерів

Для склеювання фторорганических полімерів, що набувають завдяки своїм винятково цікавим властивостями (теплостійкість, інертність, високі діелектричні характеристики) велике значення в різних областях техніки, так само як і для склеювання поліетилену, можна використовувати спеціальні клеї або методи обробки матеріалу для створення на його поверхні активних функціональних груп.

Для склеювання таких інертних полімерів, як політетрафторетилен, политрифторхлорэтилен та його сополімери, фторовмісні гуми, запропоновані різні клеї, що представляють собою розчини фторорганических полімерів в органічних розчинниках, які містять активуючі добавки. Склад клеїв більш докладно не вказано.

Відомі способи, в основу яких покладено дію гамма-променями в присутності деяких мономерних вінілових сполук (наприклад, стиролу), а також спеціальна обробка поверхні вінілацетатом. Отримані зазначеними шляхами клейові з’єднання фторорганических полімерів володіють незначною міцністю.

Тимчасове склеювання (наприклад, для полегшення монтажу виробів) може бути виконано за допомогою розчину поліізобутилену з молекулярною вагою 30 000-40 000 в толуолі або бензині. Міцність такого з’єднання на відшаровування близько 0.4 кгс/см2.

У 1956 р. стало відомо про створення нового методу обробки поверхні політетрафторетилену (фторопласту-4) з допомогою 1%-ного розчину металевого натрію в рідкому аміаку безводному. Після обробки в зазначеному розчині поверхню полімеру темніє і набуває властивість склеюватися клеями на основі модифікованих ацеталями фенолформальдегідних смол, а також поліуретановими, епоксидними, поліефірними та іншими клеять складами.

Метод є надзвичайно небезпечним і вимагає суворого дотримання спеціальних заходів з техніки безпеки.

Більш простим і разом з тим досить ефективним є спосіб, заснований на обробці поверхні полімеру розчином металевого натрію в суміші нафталіну і тетрагидрофурана, і інші способи.

До недоліків цього способу обробки слід віднести необхідність дотримання спеціальних заходів з метою ізолювання натрій-нафталинового розчину від дії кисню повітря і вологи. Процес зводиться до обробки матеріалу зазначеної сумішшю при нормальній температурі протягом 15 хв і промиванні обробленого матеріалу спочатку ацетоном, а потім водою.

Межа міцності при рівномірному відриві клейового з’єднання на епоксидному клеї фторопласту-4, обробленого таким способом, становить 100-120 кгс/см2; межа міцності при зсуві 110 кгс/см2.

Для приготування розчину металевого натрію 23 г його <у вигляді кубиків розміром від 6 до 12 мм) завантажують у колбу ємністю 2 л з розчином 128 г нафталіну в 1 л тетрагидрофурана. Колба повинна бути забезпечена мішалкою і відведенням, захищеним осушувальної трубкою. Розмішування проводять протягом 2 год при нормальній температурі; готовий розчин має чорно-коричневий колір. Розчин стабільний протягом двох місяців за умови його зберігання в щільно закупореному скляному посуді. Замість нафталіну можна застосовувати фенантрен або антрацен.

що Підлягає обробці виріб занурюють у розчин на час від 2-3 с до 15 хв, виймають з розчину і промивають спочатку ацетоном для видалення органічних речовин, а потім водою для видалення солей.

Для додання клеїть здатності фторорганическим пластикам розроблено метод, що полягає в опроміненні матеріалів, зокрема кобальтом 60 (Co60). У результаті опромінення поверхня набуває здатність склеюватися, при цьому колір фторопласту не змінюється. Опромінення застосовується для обробки поверхні фторорганических клейких стрічок, для ізоляції проводів і прокладок.

Розглядаючи перераховані вище способи склеювання фторопластов, не можна не підкреслити, що клейові шви хімічно менш стійкі, ніж самі фторопласты, а це значною мірою знижує цінність склеювання фторопластов.

Кремнійорганічні клеї, композиції на їх основі

У залежності від призначення розрізняють 3 групи К. К. 1) для склеювання металів і термостійких неметалевих матеріалів; 2) для склеювання теплостійких гум і кріплення їх до металів; 3) для кріплення теплозвуко-ізоляційних матеріалів до сталей і сплавів титану.

К. К. 1-ї групи являють собою суміші різних кремнійорганічних полімерів з наповнювачами (азбест і ін неорганічні матеріали) і затверджувачами (перекису, аміни та ін). Клейові з’єднання працездатні при температурах від -60 до 1000 °С (протягом декількох годин), стійкі до старіння в різних умовах, а також до дії палив і масел. При склеюванні металів клеї цієї групи утворюють міцні, але крихкі з’єднання. Міцність з’єднання склотекстоліти, графіту і азбоцементу дорівнює або вище міцності склеюваних матеріалів. Затвердіння цих клеїв відбувається при нагріванні (до 250 °С), проте модифікація їх органічними добавками дозволяє отримати клеї, що твердіють при кімнатній температурі.

К. К. 2-ї групи. як правило, готують на основі розчинів кремнійорганічних каучуків з добавками різних кремнійорганічних полімерів, а також окислів і гидроокисей важких металів. Клейові з’єднання на основі клеїв цієї групи витримують вибронагрузки в широкому діапазоні температур, стійкі до впливу трансформаторного масла, гасу, вологи і атмосферних умов. У ряді випадків клеї цієї групи застосовують для склеювання скла, тканин, поліетилентерефталату, фторопласту-4, кераміки та ін. а також використовують як герметизуючих матеріалів в літако — і ракетобудуванні.

К. К. 3-ї групи являють собою суміші модифікованих кремнійорганічних полімерів з органічними полімерами в органічних розчинниках, з отверджувачами (наприклад, амінами) і часто активними наповнювачами (наприклад, ZnO). Специфіка цих клеїв — можливість склеювання теплозвукоізоляційних матеріалів без нагрівання і тиску з утворенням клейових з’єднань, працездатних при температурі 300-400 °С. Активний наповнювач надає клею здатність швидко «схоплюватися», однак при цьому життєздатність К. К. обмежується 45-60 хв.

Особливу групу К. К. становлять композиції для виготовлення липких стрічок. Вони зазвичай містять кремнійорганічні каучуки і кремнійорганічні рідини, макромолекули яких мають кінцеві гідроксильні групи, а також кремнійорганічний мономер, мінеральний наповнювач і органічну добавку. Композицію наносять тонким шаром на полімерну плівку або стеклоленту, а готовий виріб застосовують в якості електроізоляційного стрічки.

Короткий опис статті: виробництво пластмаси

Джерело: Склеювання пластичних мас | Промдизайн

Також ви можете прочитати