Cклеивание пластмасс
Для склеивания пластмасс между собой и с другими материалами— древесиной, металлами, бетоном — используют большой ассортимент горячего отверждения и клеёв холодного на базе термореактивных и термопластичных полимеров, синтетических каучуков и мономеров. Клеи для древесины, рассмотренные выше, кроме этого пригодны для склеивания многих пластмасс. В отличие от Древесины пластмассы имеют очень разнообразные особенности.
Это смогут быть плотные и высокопористые материалы, плавкие и растворимые, однокомпонентные и композиционные, однородные и анизотропные. Исходя из этого для каждого вида пластмасс подбирают определенную группу клеев, технологические изюминки которых (температура отверждения, наличие растворителей, давление запрессовки) согласуются со особенностями пластмасс.
самые универсальными особенностями, разрешающими склеивать многие конструкционные материалы, владеют эпоксидные клеи. Их приготовляют на базе эпоксидных олигомеров — соединений, владеющих термопластичными особенностями, но под влиянием отвердителей переходящих в неплавкое и нерастворимое состояние. При обычных условиях эпоксидные олигомеры являются высоковязкие либо твердопластические тела желтого цвета.
Их молекулярная масса 500 … 2200, содержание активных (эпоксидных) групп 5… 22%.
Для склеивания при .комнатной температуре в качестве отвердителей -используют амиды и различные амины: полиэтиленполи-амин, гексаметилендиамин, метафенилендиамии, аминофенольный отвердитель, низкомолекулярные полиамиды. Для отверждения горячим методом применяют ангидриды дикарбоновых кислот — малеиновый, фталевый, диметилтетрагидрофталевый, и дициандиамид.
Перед введением отвердителей олигомеры расплавляют до жидкотекучего состояния либо растворяют в органических растворителях— ацетоне, метиленхлориде, ксилоле, толуоле, скипидаре, и смешивают с жидкими пластификаторами. Количество вводимого отвердителя рассчитывают по содержанию эпоксидных групп. Длительность отверждения при 18… 20°С не меньше 24 ч. Для отверждения горячим методом нужен нагрев до 120°С в течение 6 … 8 ч, а после этого до 150°С в течение 4 … 6 ч.
Для наполнения эпоксидных клеев применяют цемент, марша-лит, гипс, каолин, тальк, оксид цинка, асбестовую, фарфоровую либо древесную муку, алюминиевый, металлический, чугунный порошок и другие тонкодисперсные вещества. Выбор наполнителя зависит от главных требований, предъявляемых к клеевому соединению. Степень наполнения (в большинстве случаев 100 …300%) определяется желаемой вязкостью клея либо достижением наилучшего показателя какого-либо свойства (прочности, тепло- и влагостойкости).
Пластификаторами эпоксидных клеев значительно чаще помогают высококипящие эфиры, олигоэфиры, жидкие низкомолекулярньге каучуки, полиамиды и кое-какие смолообразные продукты — битум, деготь, каменноугольные смолы. Большая часть эпоксидных клеев используют в модифицированном виде, т. е. в композиции с другими полимерами — фенольными, фурановыми, кремнийоргани-ческими, перхлорвиниловым. Прочность склеивания конструкционных пластмасс 8 … 16 МПа (при сдвиге).
Для склеивания стеклопластиков между собой и с древесиной используют полиэфирные клеи, приобретаемые на базе ненасыщенных полиэфирных олигомеров; отверждение их происходит в обычных условиях и при нагревании в следствии сосолимеризации олигомеров с мономерами (стиролом, метилметакоилатом и др.) под действием ускорителей и инициаторов реакции. Инициаторами помогают органические перекиси (к примеру, бензоила, изопропилбен-зола), а ускорителями — нафтеновые соли тяжелых металлов (кобальта, никеля).
При отверждении клеев побочные продукты реакции не выделяются, что снабжает высокую плотность клеевых швов. Наполняют клеи диоксидами кремния, титана, молотым песком, стекловолокном. самые известные полиэфирные клеи типа ПН имеют вязкость 500 … 800 мПа-с, твердеют в течение 18 … 20 ч, владеют прочностью 2 … 10 МПа.
Высокой клеящей универсальными свойствами и способностью владеют полиуретановые клеи. Их приобретают смешиванием поли-изоцианатов и гидроксилсодержащих полиэфиров. Наполнителем помогает портландцемент.
Клеи отверждаются при обычной температуре в течение 14 … 48 ч, а при 100 °С —в течение 4 … 6 ч. Жизнеспособность клеев — 2 ч. Полиуретановые клеи прочно (10 … 14 МПа) склеивают металлы, пластмассы, древесину, бетон. Их недочёт—высокая токсичность полиизоцианатов.
Фурановые клеи приобретают из фурановых олигомеров — продуктов поликонденсации фурфурола, фурфурилового спирта либо их смесей в присутствии кислых катализаторов. Олигомеры отверждаются при нагревании до 160 … 180 °С и при обычной температуре— под действием сульфокислот либо солей. Наполнителями клеев помогают кремнезем, молотый кварц, асбест, графит, стеклянная мука.
Клеи на базе фурфуролацетоновых олигомеров (ФА, ФАМ и др.) используют для склеивания элементов полимербетонных конструкций. Отверждаются клеи сульфокислотами, вводимыми числом 3% при тёплом и 15 … 20%—при холодном склеивании. Они владеют прочностью 6 … 10 МПа при сдвиге и отрыве.
Фурановые олигомеры прекрасно совмещаются с фенольными, эпоксидными и другими полимерами, образуя действенные клеи, пригодные для склеивания многих стройматериалов.
Полиамидные клеи получаются при сотрудничестве полиамидов с формальдегидом. Растворы вязкостью 20 … 60 мПа-с твердеют как при повышенной, так и при комнатной температуре под действием отвердителей (щавелевая и муравьиная кислоты, малеиновый ангидрид). Полиамидные клеи склеивают металлы, пластмассы, резину, дерево, стекло, пленки, ткани.
Клеевые соединения владеют прочностью 2 … 18 МПа, теплоустойчивостью до 200°С и стойкостью в агрессивных средах — спиртах, кислотах, щелочах, маслах, бензине, но не хватает стойки к долгому действию воды. Хорошие клеящие особенности имеют продукты совмещения Растворов полиамидов с эпоксидными олигомерами.
Перхлорвиниловые клеи приобретают растворением сухого перхлорвинил ового полимера в ацетоне, метиленхлориде, этилацетате, дихлорэтане, толуоле, других растворителях и хлорбензоле до … 20 /о ной концентрации. В качестве пластификаторов испольют Дибутилфталат, трикрезилфосфат, хлорпарафин числом 20 … 30% от массы сухого полимера. Клеи используют для склеивания пластифицированного, непластифицированного поливинилхлорида между собой и с разными материалами.
Вязкость клеев 200 … 300 мПа-с, жизнеспособность один месяц. Склеивание происходит при обычной температуре в течение 3 … 4 ч при давлении запрессовки 0,1 …0,2 МПа. Прочность склей-1 вания 5 … 9 МПа.
Для увеличения прочности соединений перхлор-виниловые клеи модифицируют каучуками и эпоксидными полимерами.
Полиакриловые клеи приобретают из полимеров эфиров акриловой и метакриловой мономеров и кислот эфиров этих кислот. Клеи являются водные дисперсии полимеров, растворы полимеров в соответствующих мономерах и органических растворителях и фактически мономеры, полимеризующиеся в ходе склеивания.
Для монтажных работ используют раствор в ацетоне сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой, наполненный мелом, гипсом либо портландцементом. Клей соединяет пластмассы, металлы, древесину, другие материалы и бетон с прочностью 0,5 …2 МПа.
Раствор полиметилакрилата в ацетоне, совмещенный с поли-эфиракрилатом, наполненный цементом и отверждаемый перекисью бензоила, используют для склеивания алюминия, древесных пластиков, стекол. Высокой скоростью отверждения (от 10 с до 3 мин) отличаются цианакриловые клеи. Они не содержат инициатора и растворителя полимеризации: реакция начинается в присутствии следов жидкости, адсорбированной на поверхности материалов.
Цианакрилатные клеи соединяют металлы, стекло, дерево, пластмассы с прочностью 7 … 18 МПа.
Каучуковые клеи являются растворамикаучуков либо резиновых смесей в органических растворителях, и кое-какие водные дисперсии каучуков. Различают вулканизующиеся и невулканизующиеся клеи. Первые отверждаются (вулканизуются) под действием вулканизующих агентов. Вторые образуют клеевой шов в следствии испарения растворителя либо расплава дисперсии.
Вулканизация может протекать при обычной и при повышенной (150… 155 °С) температуре.
Из невулканизующихся клеев в строительных работах используют клей 88-Н, воображающий собой раствор полихлоропренового каучука ;— наирита и бутилфенолформальдегидной смеси и смолы этила-цетата и бензина. Клей содержит 30% сухих веществ, имеет вязкость 250… 500 мПа-с, снабжает прочность соединения 1 …2 МПа.
Среди вулканизующихся клеев взяли распространение тиоколовые композиции, талантливые склеивать при обычной температуре. Базу их составляют жидкие низкомолекулярные каучуки вязкостью 1,5… 7,0 Па-с. Вулканизующими агентами слу—ат перекиси металлов и ускоритель — дифенигуаиидин. Склеивание происходит в течение 12 … 36 ч.
Большое место в производстве строительных конструкций занимают дисперсионные (латексные) клеи: бутадиенстирольные, бутадиенакрилонитрильные, полихлоропреновые, тиоколовые и др.
Их преимущество содержится в отсутствии органических растворителей. Исходя из этого они надёжны в пожарном отношении и не токсичны.
Склеивание пластмасс значительно отличается от склеивания древесины. Особенности склеивания пенопластов зависят прежде всего от их природы и пористости полимера (термопластичный, термореактивный). Прочность склеивания пенопластов, по существу, определяется силой механического сцепления клея со стенками ячеек (пор). Благодаря малой толщины стенок прочность связи маленькая, но она компенсируется развитой поверхностью ячеек пенопластов, почему расход клея увеличивается.
Исходя из этого для склеивания пенопластов используют клеи, которые содержат наполнители.
Пенопласты с сообщающимися ячейками, изготовленные на базе термореактивных полимеров, соединяют клеями, отвержда-ющимися при испарении растворителя. Но применение растворителей нежелательно при склеивании пенопластов с металлами. То же относится к клеям, содержащим кислые отвердители.
Исходя из этого при склеивании пенопластов с металлами на поверхность наносят различные пленки подслоя: на металлы —с органическим растворителем, на пенопласт — растворимые.
Склеивание пенополистирола создают в большинстве случаев без предварительной обработки материала. Для склеивания блоков пенополистирола используют водоэмульсионные клеи, к примеру поливинил-ацетатные. При склеивании пенополистирола со металлическими обшивками применяют фенольный клей ВИАМ-Б-3 через подслой клея БФ-2.
Для склеивания пенополистирола с алюминиевой фольгой используют быстросхватывающий полихлоропреновый клей. В нем содержится растворитель, не оказывающий влияния на структуру пенопласта. Клей наносят на алюминий и пенопласт.
По окончании непродолжительной открытой выдержки намазанные клеем поверхности соединяют и выдерживают под давлением 0,05… 0,1 МПа.
Для склеивания пенополистирола с твёрдыми алюминиевыми обшивками используют эпоксидные клеи холодного отверждения, наполненные портландцементом (200 мае. ч.), фенольные клеи с подслоем, полиуретановый клей. Склеивание пенополистирола с обшивками из стеклопластика создают полиэфирным клеем на базе олигомера ПН-1, в который вводят до 200% наполнителя (молотый кварцевый песок).
Пенополивинилхлорид, производимый как в виде твёрдых плит, иак и в виде эластичного материала, имеет сообщающиеся поры исходя из этого склеивается растворами и дисперсионными клеями, на-Ример полиакриловой дисперсией либо раствором поливинилхло-ридацетата. К обшивкам из древесных плит и фанеры пенополиви-нилхлорид приклеивают перхлорвиниловым клеем. При склеивании с железными обшивками их защищают от коррозии (из пенопласта выделяется хлор).
Эластичный пенополиуретан склеивают полиакриловым, поли-уретановым, нитроцеллюлозным, и модифицированными фенольными и эпоксидными клеями. Склеивание твёрдого пено-^ фенольного пенопласта и полиуретана производится наполненными дисперсионными клеями, но чаще эти пенопласты приобретают способом заливки в полости, исходя из этого склеивание не нужно.
При склеивании стеклопластиков сперва удаляют с их поверхности вещества, служащие антиадгезионным компонентом (масло, целлофан, полиизобутилен и др.). Потом поверхность протирают бензином, ацетоном, дихлорэтаном и зачищают наждачной бумагой до равномерно матового состояния. Для склеивания используют эпоксидные и полиэфирные клеи, наполненные портландцементом, кремнеземом, каолином, древесной мукой, рубленым стекловолокном.
Эпоксидный клей применяют при склеивании стеклопластиков с металлами, бетоном, пенопластами. В большинстве случаев берут эпоксидно-тиоколовые клеи, отверждаемые аминами (содержание тиокола 20% от массы эпоксидного олигомера, наполнителя — 75… 100%). Склеивание происходит при обычной температуре и малом удельном давлении.
Для склеивания стеклопластиков между собой и с древесиной пригоден полиэфирный клей, наполненный стекловолокном.
Бумажно-слоистые пластики кроме этого содержат на поверхности антиадгезионные смазывающие вещества (олеиновая и стеариновая кислоты, веретенное масло), каковые нужно удалять при склеивании. Делается это посредством растворителей. Потом поверхности, на которую наносится клей, придают шероховатость на обдирочных автомобилях либо шлифовальными кругами.
Для склеивания пластиков с древесиной используют карбамидно-латексные клеи; для склеивания с бетоном, асбестоцементом, кирпичом — латексцементные, для склеивания с металлом — перхлорвиниловые, полиамидные.
Древесно-слоистые пластики перед склеиванием обрабатывают абразивными инструментами либо строгают. Наряду с этим с поверхности удаляют пленку фенолформальдегидного полимера, мешающую склеиванию. Для склеивания применяют резорциновый и фенольный клеи; для крепления пластика к вторым материалам— эпоксидный клей.
Подробности склеивают при удельном давлении запрессовки 0,3 … 0,4 МПа.
Листовой и профилированный твёрдый поливинилхлорид (винипласт) склеивают перхлорвиниловым либо эпоксидно-перхлорвини-ловым клеем. Поверхность подробностей зачищают перед склеиванием наждачной бумагой и обезжиривают. После этого наносят 2… 3 слоя клея, любой из них подсушивают, подробности соединяют и выдерживают в запрессованном состоянии (давление около 0,1 МПа) в течение 24 ч при обычной температуре.
К железным, цементным. древесным подробностям винипласт приклеивают перхлорвинил-каучуковым, полиакриловым либо эпоксидно-перхлорвиниловым клеями. Последний является композициейэпоксидного олигомера ЭД-22 с перхлорвинилом приблизительно в соотношении 1:1. Для отверждения вводят 10 мае. ч. полиэтиленполиамина.
Данный же клей используют для склеивания пластифицированного поливинилхлорида (пластиката) между собой и с другими материалами (тканями, полимерными пленками, металлами, древесиной др.), в частности при устройстве пневматических конструкций. При склеивании пластифицированного поливинилхлорида с металлами клеевой слой просушивают для удаления растворителя. Склеивание создают под давлением до 0,2 МПа горячим либо холодным методом.
Дабы повысить прочность клеевого соединения, поверхность металлов обрабатывают абразивными инструментами.
Для склеивания поливинилхлоридных пленок с древесиной используют латексные клеи, к примеру полихлоропреновый, полиметил-метакрилатный, и композицию из перхлорвинила и полйэфирмалеината (соотношение 1:2) в растворе стирола, от-верждаемую гидроперекисью изопропилбензола и нафтенатом кобальта при обычной температуре в течение 24 ч.
Склеивание полиэтилена как материала строительных конструкций затруднено с связи с неполярностью его поверхности. Для придания полиэтилену адгезионных особенностей его поверхность травят смесью серной бихромата и кислоты калия, растворенных в воде, либо обрабатывают тёплыми (80 °С) растворителями (трихлорэти-лен, толуол). Прочность склеивания по окончании таковой обработки не превышает 2 … 3 МПа.
Существует метод крепления полиэтилена к поверхности металла, бетона через подслой полиизобутилена. Для этого сперва сдваивают (дублируют) страницы либо пленки полиэтилена и полиизобутилена, а после этого создают склеивание каучуковыми (88-Н, «Гермопрен» и др.) клеями.
Для склеивания пленок полиэтилентерефталата используют растворы эпоксидных, полиэфирных либо полиуретановых смол в кетонах с добавкой дивинилнитрильного каучука, клеи на базе хлоркаучука и полихлоропрена, и вещества, растворяющие полиэтилентерефталат (бензиловый спирт, трикрезол, органические кислоты). Растворяющие вещества дают более прочный и теплостойкий клеевой шов.
Для склеивания полиамидных пленок применяют перхлорвини-ловый клей. Такие пленки применяют в трехслойных ребристых конструкциях для гидроизоляции пористых утеплителей — пенопла-стов, древесно-волокнистых плит. К железным подробностям полиамидные пленки приклеивают раствором акриламида в формамиде Добавкой порошков соответствующих металлов (до 2%).
Полиамидные листовые, профильные и фасонные подробности склеивают фенолметилолполиамидным клеем. Этим же клеем склеивают полиамидные плёнки с тканью. Довольно часто в качестве клея используют концентрированную муравьиную кислоту (95 …98%) либо раствор полиамида в ней.
Большую прочность приобретают при применения полиуретанового клея ПУ-2.
Органическое стекло (полиметилметакрилат) склеивают при обычной температуре органическими растворителями либо растворами полиметилметакрилата в дихлорэтане либо ацетоне. Перед склеиванием поверхность органического стекла обезжиривают бензином. Клей наносят на обе склеиваемые поверхности и сжимают их под давлением 0,05 … 0,5 МПа.
Более высокопрочное соединение приобретают при помощи поли-эфиракрилатного клея, наносимого на обе склеиваемые поверхности с расходом 100…150 г/м2. Через 3…5 мин подробности соединяют и запрессовывают под давлением 0,01…0,05 МПа.
Для склеивания полистирола используют раствор блочного полистирола в толуоле и бутилацетате при 20 °С (вязкость 8… 9 МПа-с) либо 10%-ный раствор сополимера стирола и акрилонитрила в изоамилацетате. С другими материалами полистирол склеивают полиуретановым клеем при температуре не ниже 20 °С.
