Подготовка поверхностей полимеров
В отличие от металлических, поверхность пластмасс не является чем- то неизменным. Она подвергается влиянию окружающей среды и постепенно теряет свои свойства. Процессы старения происходят достаточно медленно, однако по своей скорости они существенно более высокие, чем при старении металла. Пластмассы в зависимости от способов их подготовки поверхностей можно условно разделить на несколько групп:
- Термореактивные материалы: эпоксидные, фенолоформальдегидные связующие и др. — используются при получении таких полимерных композиционных материалов, как стеклопластики и др.;
- Термопласты: полистирол, полиметаакрилаты, поликарбонаты, поливинилхлорид и др.;
- Эластомеры: полиуреты, силиконы и др.
Подготовка пластмасс к склеиванию может быть ограничена общими операциями: обезжиривание, механическая обработка и, возможно, — нанесение покрытий. Проблема возникает в тех случаях, когда поверхность является инертной и при ее склеивании невозможно обеспечить требуемые значения прочности клеевого соединения. В этом случае требуются специальные методы, позволяющие активизировать поверхность пластмасс.
Низкая прочность клеевых соединений связана с низким значением свободной поверхностной энергии. Это относится к:
- полиолефинам (полиэтилену, полипропилену, полиизобутилену, сополимерам этиленпропилена, политетрафторэтилен;
- эластомерам на основе натурального и синтетического каучука: сополимерам бутадиена, изопрена и стирола акрилнитрила, полихлоропренам и др.
Вторая причина инертности поверхностного слоя пластмасс по отношению к клеям заключается в особенностях структуры термопластов, которая является аморфно-кристаллической с различным соотношением аморфной и кристаллической фаз. При такой структуре поверхностного слоя полимера используемые метода обработки поверхности должны приводить к созданию активных функциональных групп.
Отсутствуют активные функциональные группы
- полиоксиметилен, полиацеталь;
- полиэтиленгликольтерефталат;
- полиамиды;
- а также полиэтилен высокой плотности и полипропилен
Для оценки важности этого этапа подготовки поверхности под склеивание следует помнить, что существуют пластмассы, для которых не требуются специальные методы подготовки. Больше всего обрабатываются РЕ и РР, которые являются самыми распространенными полимерными материалами и широко используются в самых различных отраслях.
Особенности общей обработки. Чувствительность отдельных полимеров (полистирол PC, полиметилметакрилат РИМА) к образованию поверхностных микротрещин, вызванных действием растворителей ограничивает выбор обезжиривающих средств среди органических растворителей. Для гидрофильных полимеров (полиамиды) нельзя использовать для обезжиривания водно-моющие растворы. Подготовка к склеиванию заканчивается сушкой обезжиренных поверхностей в течение нескольких часов при температуре 70-80°С.
Механическая обработка полимеров применяется достаточно часто для придания шероховатости поверхностям там, где ее нет. Так как полимерные материалы являются изоляторам, то они обладают свойством накапливать статическое электричество и задерживают пыль, возникающую в процессе зашкуривания.
Особое внимание уделяется композиционным материалам, в состав которых могут входить как волокнистые, так и дисперсные наполнители.
Применение специальных покрытий для подготовки поверхности пластмасс используется ограниченно. Чтобы выбрать покрытие, следует находить компромисс между обеспечением хорошего смачивания и активизацией поверхности с целью получения возможности создавать с клеем ковалентные связи. Смачиваемость может быть хорошей, если параметры взаимодействия поверхности (5) и покрытия (Р) или клея близки.
Установление ковалентных связей требует нуклеофильных свойств для подложки и электрофильных для покрытия.
Последняя особенность связана со способностью полимеров ассоциироваться посредством внутренней диффузии, если они совместимы (параметры растворимости близкие) и если температура значительно выше (на несколько десятков градусов), чем их температура стеклования. Можно нанести покрытие методом «ламинирования» инертных поверхностей полимеров активными покрытиями, например провести их металлизацию. Такие способы подготовки поверхности применяют при склеивании полиэтилентерефталата, полиэтилена и полипропилена.
Загрузка ...