Клеи на основе изоцианатов
Способность полиуретановых эластомеров создавать неоднородные решетки, где также есть разделение на жесткие и эластичные микрозоны, уже отмечалась в предыдущих статьях сайта. Клеи на основе полиуретанов получают в результате поликонденсации изоцианатных и гидроксильных групп. Важной особенностью является отсутствие низкомолекулярных продуктов. Примеры реакций, в результате которых происходит образование поперечных связей (отверждение):
- с образованием структуры, называемой аллофанатной;
- с образованием биуретановых структур.
Отверждение однокомпонентных составов происходит за счет взаимодействия с влагой воздуха. Клеящие материалы на базе изоцианата (по привычке их называют «полиуретановыми клеями») являются очень эластичными, в том числе и при отрицательных температурах, вплоть до —50 °С.
Примером такого клея является материал, используемый для крепления неподвижных стекол в автомобиле. Этот клей не только обеспечивает длительное и надежное крепление стекла к металлу, но и одновременно выполняет роль амортизатора (так же, как и ранее используемый для крепления резиновый профиль) при длительном воздействии вибрационных нагрузок.
С созданием изоцианатных олигомеров исчезла проблема токсичности и неприятного запаха. Недостатками таких материалов являются:
- ограниченная термостойкость, для термопластов это риск расплавиться при 80—90 °С, так, для реактопластов — возможная разблокировка соединений уретана или мочевины;
- высокая химическая активность изоцианатовой группы с водой, которая разрушает функциональные группы, в том числе и с выделением углекислого газа, что ухудшает качество клеевых соединений.
Роль воды в процессе отверждения полиуретанов. Создание полиуретановой пены происходит путем добавления нужного количества воды (один грамм воды приводит к образованию одного литра углекислого газа) при атмосферном давлении. При добавлении 1 % воды выделяется от 10 до 1 2 мл С02. Это отрицательно влияет на качество клеевых соединений, поскольку, мы уже говорили об этом ранее, положительное влияние на прочность оказывает только очень незначительное количество воздушных пор. В малых объемах такие воздушные включения приводят к уменьшению скорости прорастания трещины, и соответственно увеличивается долговечность. По этой причине при изготовлении клеев требуется предварительное просушивание его компонентов. Не следует для ускорения процесса отверждения увлажнять поверхности подложек (именно такая технология рекомендуется при использовании силиконовых клеев).
Клеящие материалы горячего отверждения
«Сшитые» полимеры обеспечивают длительную работоспособность клеевых соединений при температурах на 30—40 °С выше, чем их температура стеклования. Это обозначает, что фенолоформальдегидные и некоторые эпоксидные клеи могут выдерживать температуру порядка 200 °С. Этого достаточно для очень большого количества конструкций, однако в авиационной и ракетно-космической технике рабочие температуры могут достигать 500 °С и даже больше.
Техническое задание. Сама по себе температура не является единственным критерием, поскольку важным является не сама величина температуры, а продолжительность эксплуатации клеевого соединения под воздействием такой температуры. В зависимости от назначения изделия могут быть самые различные варианты:
- несколько тысяч часов при температуре свыше 260 °С;
- несколько сот часов при температуре 260 — 320 °С;
- несколько десятков часов при 320 — 350 °С;
- от нескольких часов (100 — 500 °С) до нескольких минут при 500 — 800 °С.
Кроме продолжительности воздействия высоких температур, также следует учитывать скорость ее перепадов.
Полимеры для клеев горячего отверждения. Для обеспечения термостойкости необходимо, чтобы в макромолекулах было минимальное количество атомов, связанных с одним (или несколькими) атомами водорода. Если макромолекулярная цепь состоит только из атомов кремния и кислорода, то такие полимеры называются элементоорганическими. Такая связь является жесткой, и для ее разрыва требуется энергия двух ковалентных связей. Если в таких макромолекулах также имеются ароматические циклы, то все это является гарантией получения теплостойкого клея. К полимерам, которые используются в качестве основы клеев горячего отверждения, также дополнительно требуются и другие свойства:
- на их основе необходимо получать различные сополимеры;
- они должны образовывать поперечные связи самым простым и эффективным способом;
- с ангидридами различных кислот) или глицидилметакрилата (модифицированного благодаря реактивности эпоксидной группы): их преимущество — отсутствие запаха, который вызывает аллергию.
- метакриловая кислота, предназначенная для получения химического прилипания;
- диметакрилаты, этиленгликоль, оксиэтиленгликоль, бисфенол и другие в качестве агентов поперечных связей;
- олигомеры (особенно полиуретанового и силиконового типа), имеющие на концах метакрилатные группы.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
Страницы: 1 2
Загрузка ...