Олигомеры, отверждаемые в результате неравновесной поликонденсации
Зоны пластической деформации. Теоретический подход к рассмотрению кинетики процесса разрушения предполагает, что рядом с вершиной трещины имеется некоторая зона пластической деформации, где и происходит накопление микроповреждений. Как только эта величина достигает некоторого критического уровня, начинаются процессы пластической деформации, т.е. происходит разрушение. Размер «пластической зоны» меняется обратно пропорционально жесткости. Получается, что материалы, которые лучше всего выдерживают нагрузки, меньше всего сопротивляются распространению трещин. Управление порогом пластичности позволяет получать высокопрочные и долговечные клеевые материалы.
Способность к рассеиванию энергии нагрузок характерна для эластомеров, но они не могут выдерживать большие нагрузки, не деформируясь. Отсюда возникла идея компромисса, который заключается в увеличении деформативности упругих решеток.
Одним из таких эластомеров, который хорошо совместим с эпоксидными смолами, является бутадиен-нитрильный каучук. В соотношениях до 20-30% он хорошо совместим с эпоксидными олигомерами типа DGEBA.
Гибкие решетки имеют однородную структуру, аналогичную структуре фенолонитрильных смол: «пластическая» матрица за счет гибких звеньев переплелась с соответствующими звеньями эпоксидного олигомера и образовала структуру, которая обладает преимуществом каждой из составляющих. Имеет высокую прочность, высокий модуль и высокую температуру стеклования, что свойственно эпоксидкам, а также обладает хорошими деформационными свойствами и способностью к рассеиванию энергии, что характерно для каучука. Основная задача разработчиков клеев — это получать материалы не с усредненными значениями этих свойств, а накапливать положительные свойства. Для этого требуется получить особые структуры, где обеспечивалось бы микроразделение компонентов узелками эластомера и трехмерной матрицей.
Для эпоксидных клеев на основе DGEBA эластомер, модифицированный бутадиен-нитрильным каучуком, имеет на концах макромолекул функциональные группы спирта, амина или карбоновой кислоты, способных соединиться с эпоксидными группами.
Для того, чтобы получить усиленные решетки (после отверждения), обладающие свойствами «чистых» эпоксидных материалов, но способные блокировать распространение трещин, требуется строго контролировать количество эластомера. Полагают, что необходимо получать решетки с углами от 0,5 до 1,5 мкм, чтобы они позволяли обеспечивать необходимое сжатие и не приводили бы при этом к разрушению «сетчатой» структуры.
Для получении таких материалов созданы составы на основе DGEBA, в которые входят сополимеры содержащие бутадиен-нитрильный каучук в количестве от 10 до 15%.
Такой же подход используется и при модификации структур других клеев типа АМОС. Преимуществом эпоксидных клеев является очень высокая реакционная способность эпоксидной группы, которая позволяет модифицировать эпоксидные олигомеры самыми различными другими олигомерами, например, если требуется получить клеевой материал, обладающий высокой стойкостью к действию температур и отверждающийся при комнатной температуре, следует использовать клей следующего состава:
- компонент А: эпоксидная смола DGEBA (100 масс. ч.) и модифицированная эпоксидная смола DGEBA (20-30 масс, ч.);
- компонент Б: кремнийорганический олигомер (40-50 масс. ч. по отношению к DGEBA), отвердитель DETA (количество отвердителя определяется в соответствии с требуемой стехиометрией), наполнитель и другие компоненты.
Наличие DGEBA, предварительно смягченного, необходимо для эпоксидов при низких температурах. Можно представить, что он создает условие для образования поперечных связей с однородной системой, способных развиваться без нагревания. Кремний играет такую же роль в дополнение к его свойству «тиксотропного агента».
Видимый эффект модифицированных DGEBA
При перемешивании совершенно прозрачных олигомеров получается клей «молочного» цвета. Это видимое изменение связано с появлением эластомерных узлов, которые преломляют видимый свет. Наличие такого преломления является свидетельством образования соответствующих структур.
Применение эпоксидных клеев. Распространено мнение, что с помощью эпоксидных клеев можно склеивать любые материалы. Это действительно так, однако из этого вовсе не следует, что их надо применять бездумно. Они действительно очень широко используются в машиностроении, в приборостроении, в том числе и в микроэлектронике, в строительстве и в быту. На их основе, с помощью специальных токопроводящих наполнителей, создают электропроводные клеи, которые используются взамен пайки. Однако даже при использовании модифицированных клеев с улучшенными деформационными характеристиками эпоксидные клеи являются достаточно жесткими и не выдерживают воздействия вибрационных нагрузок. Их недостатком также являеюся сложности с утилизацией клеесборных конструкций, поскольку даже в разрушенном клеевом соединении достаточно сложно полностью удалить клей с подложек.
В последующих статьях будут рассмотрены различные способы, облегчающие процессы утилизации, в том числе и при использовании эпоксидных клеев.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
Страницы: 1 2
Загрузка ...