Глава 1. Кристаллическое строение металлов (стр. 14 )

Рис. 9.17. Конструкции клеевых соединений

Состав клеев:

·  пленкообразующие — основа клееного слоя (термореактивные и термопластичные смолы, каучуки и эфиры целлюлозы);

·  растворители — для получения клея определенной вязкости (органические растворители и мономерные вещества);

·  отвердители — для получения твердой нерастворимой термостабильной пленки (перекись бензола, гексаметилендиамин, керосиновый контакт и др.);

·  наполнители — для уменьшения усадки клеевой пленки и повышения теплостойкости (цемент, алюминиевая пудра, графит и др.);

·  пластификаторы — для повышения эластичности пленки (дпбутнл-фталзт и др.);

·  стабилизаторы — для сохранения консистенции клеев или их клея­щих свойств.

Классификация клеев. Клеи классифицируют по пленкообразующим, типу отверждения и по состоянию.

По составу пленкообразующих принято различать клеи на основе:

термопластичных смол (полиметилметакриловые, полпетирольпые, перхлорвипиловые и др.); термореактнвных смол (фенолыюформальдегидпые, эпоксидные, кремнийорганнческие и др.); каучуков (натуральных, нитрильных и др.); эфиром целлюлозы (нитроцеллюлозные и др.).

По типу отверждения различают клеи холодного (88Н, ВИАМБЗ, К-153 и др.) и горячего (БФ, ВК-32-200 и др.) отверждения;

По состоянию различают:

·  жидкие клеи: растворы пленкообразующих (на основе фенольно-формальдегидных, перхлорвиниловых и других смол);

·  расплавы пленкообразующих (на основе полиэпоксидных, полиэфирных и других смол);

·  частично полимеризованные мономеры (мономер полиметилметакрилата, карбинольный сироп и др.);

·  твердые, клеи: твердые клеящие бруски и порошки (эпоксиды);

·  клеящие ленты или пленочные клеи (ленты на основе клеев БФ, ВK-32-200 и др.);

·  липкие ленты и плёнки (на основе полиизобутеленов, полистирола и т. д.).

Наибольшее распространение имеют клеи на основе смол.

Клеи на основе термопластичных смол. Термопластичные смолы представляют собой полимеры с линейной (или разветвленной) структурой молекул. При нагревании они размягчаются. Большинство из них легко растворяется (полистирол, органическое стекло и др.).

Клеи па основе этих смол применяют в виде растворов последних в органических растворителях или в мономерах, и виде начальных продуктов полимеризации, а также в виде клеящих лент и пленок.

Недостатки. Клеевое соединение на основе термопластичных смол при нагревании расклеивается, т. е. является обратимым.

Особенностью клеевых пленок па основе термопластичных смол является то, что, обладая хорошей эластичностью, они имеют относительно невысокую теплостойкость и механическую прочность.

Клеи на основе термопластичных смол применяют главным образом для склеивания неметаллических материалов несилового назначения. Для склеивания металлических изделий, а также пластмасс и резин применяют клеи на основе модифицированных термопластичных смол (клеи МПФ-1, карбинольный и др.).

Клеи на основе термореактивных смол. Термореактивные смолы — такие полимеры, которые в начальной стадии, имея линейную структуру молекул, при нагревании размягчаются и в растворителях растворяются.

При дальнейшем нагревании, облучении или в присутствии отвердителей при комнатной или повышенной температурах происходит изменение структуры их молекул. Из линейной молекулы переходят в пространственно-сетчатую, благодаря чему смолы переходит и неплавкие нерастворимые конечные продукты. Эти смолы обладающие хорошей теплостойкостью и повышенной химической стойкостью; однако одновременно повышается хрупкость.

Для получения клеев термореактивные смолы используют в начальной стадии, когда структура молекул линейная. Эти клеи существуют в виде растворов линейных полимеров в органических растворителях или мономерах; без растворителей, в виде расплава линейных полимеров с отвердителями; в виде мономерных соединений с отвердителями; а также в виде клеящих лент, брусков и порошков.

Перевод клеевых пленок в неплавкое нерастворимое состояние осуществляется под давлением при нагреве или в присутствии отвердителей при нормальной (или повышенной) температуре в течение определенного времени.

Клеевое соединение на основе термореактивных смол является необратимым и обладает повышенной теплоемкостью, химической стойкостью, влагостойкостью, атмосферостойкостыо, прочностью. Эти клеи применяют для склейки металлов, термореактивных пластмасс, силикатных стекол, керамики и других материалов.

Механические свойства клеевых соединений, получаемых при помощи клеев холодного отверждения, ниже (в особенности при повышенной температуре и влажности), чем в случае применения клеев горячего отверждения.

На практике чаще всего применяют клеи на основе модифицированных смол, так как модифицирование улучшает их свойства. Модифицирование их бутваром уменьшает хрупкость, сохраняя положительные качества.

Наполнители (порошок графита, алюминиевую пудру, цемент и т. д). вводят в клей для уменьшения усадки, которая вызывает внутренние напряжения и снижает прочность клеевого соединения. При склеивании материалом с различным коэффициентом линейного расширения (металлы с неметаллами) также возникают внутренние напряжения, снижающие прочность соединения. В этом случае для прочного клеевого соединения необходимо использовать клеи на основе полиэпоксидных, полиэфирных смол, клеи без растворителей, а также клеи, дающие эластичные пленки.

Клеи на основе каучуков благодаря высокой эластичности их пленок выделяют в особую группу — группу резиновых клеев.

Резиновые клеи — растворы каучуков или сырых резиновых смесей в органических растворителях.

Превращение линейной структуры молекул каучуков в пространственно-сетчатую происходит в процессе вулканизации под действием вулканизаторов или тепла.

Клеящие пленки (пленочные клеи) для повышения прочности соединения рекомендуется применять на подложке (бумага, ткань) и можно без подложки. Для получения клеящих пленок ленты подложки пропитывают жидким клеящим составом, путем погружения па вертикальных или горизонтальных пропиточных машинах или покрывают с поверхности. Затем ленты высушивают и наматывают в рулоны.

При получении пленочных клеев без подложки пользуются машинами ленточного типа. Во избежание прилипания пленки клея к металлической ленте ее покрывают подслоем, не прилипающим к пленочному клею. Иногда для получения таких пленок пользуются экструзией с последующей вытяжкой.

Липкие ленты изготовляют на подложке из целлофана, полиэтилена, стеклотканей, нержавеющей стали и других материалов. Особенностью липких лент является способность сохранять длительное время липкость и прилипать к различным материалам при легком нажиме рукой. Для изготовления липких лент применяют полиизобутиленовые, этилцеллюлозные, кремнийорганические, резиновые и другие клеи. Липкие лепты изготовляют обычно путем нанесения клеевого раствора па подложку с последующей сушкой па машинах ленточного или барабанного типа.

ВЫБОР КЛЕЕВ. Прочность клеевого соединения зависит не только от свойства клеев, но и от природы склеиваемых материалов и при выборе клея должны быть учтены свойства последних.

При склейке пластмасс необходимо учитывать их полярность и поведение их по отношению к теплу, т. е. термореактивность и термопластичность. Для склеивания полярных полимеров необходимо применять полярные клеи.

В случае склеивания так называемых «инертных» термопластов (полиэтилен, фторопласт-4) необходимо предварительно обработать их поверхность либо механическим путем (пескоструйная обработка) либо с помощью химических агентов (например, фторопласт-4 — раствором металлического натрия в жидком аммиаке) с целью изменения полярности поверхности армировать тканью.

Клеевые соединения пластифицированных пластмасс имеют низкую прочность из-за диффузии пластификатора из склеиваемого материала в клеевой слой.

Для склеивания целлюлозных материалов (бумага, хлопчатобумажная ткань) лучше использовать клеи па основе пленкообразующих, содержащих гидроксильные группы (фенольно-, мочевино-формальде-гидпые, полиуретаповые, эпоксидные и некоторые термопластичные полимеры). Нельзя использовать клеи, содержащие вещества с кислотными свойствами, разрушающие эти материалы.

Для склеивания резин между собой и с другими металлическими и неметаллическими материалами необходимо использовать резиновые клеи (88Н, 4НБ и др.).

Для склеивания неорганических материалов (силикатного стекла, керамики, асбеста) подходят также полярные клеи типа фенольно-формальдегидных, эпоксидных, полиуретановых и др.

При склеивании металлов наибольшую прочность клеевого соединения имеет сталь. Чем выше у листового металла модуль нормальной упругости, предел пропорциональности и временное сопротивление при растяжении, тем выше прочность его клеевого соединения при сдвиге. В случае склеивания меди, свинца, латуни и бронзы клеями типа карбинольного для повышения прочности клеевого соединения необходима некоторая предварительная полимеризация клея. Это объясняется тем, что указанные металлы играют роль ингибиторов, задерживающих полимеризацию в начальной стадии.

Для склеивания металлов применяют клеи следующих марок: ВС-10Т, БФ-2. ВК-3; ВК-32—200, МПФ-1, ПУ-2, ВК-5. ВК-32-ЭМ, Л-4, К-153, ВК-2 и др.

9.4. ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Герметизирующие материалы (герметики) — полимерные композиции — применяют для герметизации приборных отсеков и штепсельных разъемов; для защиты электро- и радиоприборов от влаги, пыли, резких колебаний температур и механических воздействий. Их наносят на клепаные, винтовые и другие соединения металлических конструкций или агрегатов с целью обеспечения непроницаемости.

Герметики работают при воздействии растягивающих усилий и относительно кратковременных нагружений. Поэтому герметики должны обладать высокой непроницаемостью, адгезией к металлу, эластичностью, механической прочностью, теплостойкостью, атмосферо-, влаго-, масло, бензо-. вибро - и химической стойкостью.

Герметики бывают обратимые (под действием тепла расклеиваются) и необратимые (обладают термостабильными свойствами). Широкое применение имеют необратимые самовулканизующиеся герметики типа УТ-32, вискинты и др.; после отверждения герметики переходят и резиноподобное состояние.

По составу герметики бывают содержащие растворитель (например, ВГУР и ВГК-18) и не содержащие растворитель (например, виксинт К-18). Лучшими являются герметики без растворителей, так как при удалении растворителей образуются поры, ухудшающие герметичность соединения. Для обеспечения плотности пленки герметики с растворителями наносят на поверхность материалов в несколько слоев.

Наибольшее распространение имеют герметики на основе кремнийорганического и фторкаучуков.

9.5. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лакокрасочные материалы представляют собой растворы пленкообразующих веществ (смол, полимеров, высыхающих масел, битумов, эфиров целлюлозы) в растворителях с различными добавками в виде тонкодисперсных минеральных или органических пигментов, наполнителей, пластификаторов, сиккативов (катализаторов), отвердителей и других веществ. Нанесенные тонким слоем на поверхность они образуют твердые тонкие пленки — покрытия (толщиной 100—250 мкм), прочно сцепляющиеся с окрашиваемой поверхностью.

Лакокрасочные материалы с добавками в виде пигментов называются эмалями. Они образуют непрозрачное покрытие. Непигментированные материалы — лаки в зависимости от вида пленкообразователя образуют прозрачные или непрозрачное покрытия.

Лакокрасочные материалы применяют для защиты металлов от коррозии, неметаллических материалов от увлажнения и загнивания, в качестве электроизоляционных материалов, а также для придания специальных свойств и декоративного вида.

Широкое распространение лакокрасочных покрытий в приборостроении обусловлено их хорошими защитными свойствами, высокими электрическими характеристиками, простотой нанесения, возможностью сочетания с другими способами защиты поверхности, возможностью восстановления па месте эксплуатации и дешевизной по сравнению с другими видами покрытий. Их недостатками являются ограниченная непроницаемость и недостаточная термостойкость.

Защитные свойства лакокрасочных покрытий определяются физико-механическими свойствами самой лакокрасочной пленки, обеспечивающей механическую изоляцию окрашиваемой поверхности, а именно: ее механической прочностью, стойкостью, к воздействию внешней среды, способностью хорошо прилипать к окрашиваемой поверхности (адгезией), а также химическим или электрохимическим взаимодействием покрытия с защищаемой поверхностью, в результате которого покрытие соответственно выполняет роль пассиватора или протектора по отношению к этой поверхности.

Отдельные виды лакокрасочных материалов не могут обеспечить надежную защиту окрашиваемой поверхности, поэтому в большинстве случаев наносят многослойное покрытие (называемое системой покрытий), состоящее из грунтовочного слоя и одного или нескольких слоев эмали (в зависимости от условий эксплуатации), а иногда и лака. В некоторых покрытиях (например, теплостойких, электроизоляционных) грунтом является первый слой эмали или лака. Для выравнивания поверхности иногда после нанесения грунта производят сплошное или местное шпатлевание.

Правильный выбор системы покрытия, подбор лакокрасочного материала для отдельных слоев этой системы и обеспечение наиболее целесообразной технологии являются решающими факторами для создания хорошего покрытия.