Cклеивание пластмасс

Категория:
Производство конструкций из дерева


Cклеивание пластмасс

Для склеивания пластмасс между собой и с другими материалами— древесиной, металлами, бетоном — применяют широкий ассортимент клеев холодного и горячего отверждения на основе термореактивных и термопластичных полимеров, синтетических каучуков и мономеров. Клеи для древесины, рассмотренные выше, также пригодны для склеивания многих пластмасс. В отличие от Древесины пластмассы имеют весьма разнообразные свойства. Это могут быть плотные и высокопористые материалы, плавкие и растворимые, однокомпонентные и композиционные, однородные и анизотропные. Поэтому для каждого вида пластмасс подбирают определенную группу клеев, технологические особенности которых (температура отверждения, наличие растворителей, давление запрессовки) согласуются со свойствами пластмасс.

Наиболее универсальными свойствами, позволяющими склеивать многие конструкционные материалы, обладают эпоксидные клеи. Их приготовляют на основе эпоксидных олигомеров — соединений, обладающих термопластичными свойствами, но под влиянием отвердителей переходящих в неплавкое и нерастворимое состояние. При нормальных условиях эпоксидные олигомеры представляют собой высоковязкие или твердопластические тела желтого цвета. Их молекулярная масса 500 … 2200, содержание активных (эпоксидных) групп 5… 22%.

Для склеивания при .комнатной температуре в качестве отвердителей -применяют различные амины и амиды: полиэтиленполи-амин, гексаметилендиамин, метафенилендиамии, аминофенольный отвердитель, низкомолекулярные полиамиды. Для отверждения горячим способом используют ангидриды дикарбоновых кислот — малеиновый, фталевый, диметилтетрагидрофталевый, а также дициандиамид.

Перед введением отвердителей олигомеры расплавляют до жидкотекучего состояния или растворяют в органических растворителях— ацетоне, метиленхлориде, ксилоле, толуоле, скипидаре, а также смешивают с жидкими пластификаторами. Количество вводимого отвердителя рассчитывают по содержанию эпоксидных групп. Продолжительность отверждения при 18… 20°С не менее 24 ч. Для отверждения горячим способом необходим нагрев до 120°С в течение 6 … 8 ч, а затем до 150°С в течение 4 … 6 ч.

Для наполнения эпоксидных клеев используют цемент, марша-лит, гипс, каолин, тальк, оксид цинка, асбестовую, фарфоровую или древесную муку, алюминиевый, железный, чугунный порошок и другие тонкодисперсные вещества. Выбор наполнителя зависит от основных требований, предъявляемых к клеевому соединению. Степень наполнения (обычно 100 …300%) определяется желаемой вязкостью клея или достижением наилучшего показателя какого-либо свойства (прочности, тепло- и водостойкости).

Пластификаторами эпоксидных клеев чаще всего служат высококипящие эфиры, олигоэфиры, жидкие низкомолекулярньге каучуки, полиамиды и некоторые смолообразные продукты — битум, деготь, каменноугольные смолы. Большинство эпоксидных клеев применяют 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 применяют полиэфирные клеи, получаемые на основе ненасыщенных полиэфирных олигомеров; отверждение их происходит в нормальных условиях и при нагревании в результате сосолимеризации олигомеров с мономерами (стиролом, метилметакоилатом и др.) под действием инициаторов и ускорителей реакции. Инициаторами сЛужат органические перекиси (например, бензоила, изопропилбен-зола), а ускорителями — нафтеновые соли тяжелых металлов (кобальта, никеля). При отверждении клеев побочные продукты реакции не выделяются, что обеспечивает высокую плотность клеевых швов. Наполняют клеи диоксидами кремния, титана, молотым песком, стекловолокном. Наиболее известные полиэфирные клеи типа ПН имеют вязкость 500 … 800 мПа-с, твердеют в течение 18 … 20 ч, обладают прочностью 2 … 10 МПа.

Высокой клеящей способностью и универсальными свойствами обладают полиуретановые клеи. Их получают смешиванием поли-изоцианатов и гидроксилсодержащих полиэфиров. Наполнителем служит портландцемент. Клеи отверждаются при нормальной 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 недостаток—высокая токсичность полиизоцианатов.

Фурановые клеи получают из фурановых олигомеров — продуктов поликонденсации фурфурола, фурфурилового спирта или их смесей в присутствии кислых катализаторов. Олигомеры отверждаются при нагревании до 160 … 180 °С и при нормальной температуре— под действием сульфокислот или солей. Наполнителями клеев служат кремнезем, молотый кварц, асбест, графит, стеклянная мука.

Клеи на основе фурфуролацетоновых олигомеров (ФА, ФАМ и др.) применяют для склеивания элементов полимербетонных конструкций. Отверждаются клеи сульфокислотами, вводимыми в количестве 3% при горячем и 15 … 20%—при холодном склеивании. Они обладают прочностью 6 … 10 МПа при отрыве и сдвиге. Фурановые олигомеры хорошо совмещаются с фенольными, эпоксидными и другими полимерами, образуя эффективные клеи, пригодные для склеивания многих строительных материалов.

Полиамидные клеи получаются при взаимодействии 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 обладают прочностью 2 … 18 МПа, теплостойкостью до 200°С и стойкостью в агрессивных средах — спиртах, кислотах, щелочах, маслах, бензине, но недостаточно стойки к длительному действию воды. Хорошие клеящие свойства имеют продукты совмещения Растворов полиамидов с эпоксидными олигомерами.

Перхлорвиниловые клеи получают растворением сухого перхлорвинил ового полимера в ацетоне, метиленхлориде, этилацетате, дихлорэтане, толуоле, хлорбензоле и других растворителях до … 20 /о ной концентрации. В качестве пластификаторов исполь>ют Дибутилфталат, трикрезилфосфат, хлорпарафин в количестве 20 … 30% от массы сухого полимера. Клеи применяют для склеивания пластифицированного, непластифицированного поливинилхлорида между собой и с различными материалами.

Вязкость клеев 200 … 300 мПа-с, жизнеспособность один месяц. Склеивание происходит при нормальной температуре в течение 3 … 4 ч при давлении запрессовки 0,1 …0,2 МПа. Прочность склей-1 вания 5 … 9 МПа. Для повышения прочности соединений перхлор-виниловые клеи модифицируют эпоксидными полимерами и каучуками.

Полиакриловые клеи получают из полимеров эфиров акриловой и метакриловой кислот и мономеров эфиров этих кислот. Клеи представляют собой водные дисперсии полимеров, растворы полимеров в органических растворителях и соответствующих мономерах и собственно мономеры, полимеризующиеся в процессе склеивания.

Для монтажных работ применяют раствор в ацетоне сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой, наполненный мелом, гипсом или портландцементом. Клей соединяет пластмассы, металлы, древесину, бетон и другие материалы с прочностью 0,5 …2 МПа.

Раствор полиметилакрилата в ацетоне, совмещенный с поли-эфиракрилатом, наполненный цементом и отверждаемый перекисью бензоила, применяют для склеивания алюминия, древесных пластиков, стекол. Высокой скоростью отверждения (от 10 с до 3 мин) отличаются цианакриловые клеи. Они не содержат растворителя и инициатора полимеризации: реакция начинается в присутствии следов влаги, адсорбированной на поверхности материалов. Цианакрилатные клеи соединяют металлы, стекло, дерево, пластмассы с прочностью 7 … 18 МПа.

Каучуковые клеи представляют собой растворы каучуков или резиновых смесей в органических растворителях, а также некоторые водные дисперсии каучуков. Различают вулканизующиеся и невулканизующиеся клеи. Первые отверждаются (вулканизуются) под действием вулканизующих агентов. Вторые образуют клеевой шов в результате испарения растворителя или расплава дисперсии. Вулканизация может протекать при нормальной и при повышенной (150… 155 °С) температуре.

Из невулканизующихся клеев в строительстве применяют клей 88-Н, представляющий собой раствор полихлоропренового каучука ;— наирита и бутилфенолформальдегидной смолы и смеси этила-цетата и бензина. Клей содержит 30% сухих веществ, имеет вязкость 250… 500 мПа-с, обеспечивает прочность соединения 1 …2 МПа.

Среди вулканизующихся клеев получили распространение тиоколовые композиции, способные склеивать при нормальной температуре. Основу 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.

Значительное место в производстве строительных конструкций занимают дисперсионные (латексные) клеи: бутадиенстирольные, бутадиенакрилонитрильные, полихлоропреновые, тиоколовые и др.

Их преимущество заключается в отсутствии органических растворителей. Поэтому они безопасны в пожарном отношении и не токсичны.

Склеивание пластмасс существенно отличается от склеивания древесины. Особенности склеивания пенопластов зависят в первую очередь от их пористости и природы полимера (термопластичный, термореактивный). Прочность склеивания пенопластов, по существу, определяется силой механического сцепления клея со стенками ячеек (пор). Вследствие малой толщины стенок прочность связи небольшая, но она компенсируется развитой поверхностью ячеек пенопластов, из-за чего расход клея повышается. Поэтому для склеивания пенопластов применяют клеи, содержащие наполнители.

Пенопласты с сообщающимися ячейками, изготовленные на основе термореактивных полимеров, соединяют клеями, отвержда-ющимися при испарении растворителя. Однако использование растворителей нежелательно при склеивании пенопластов с металлами. То же относится к клеям, содержащим кислые отвердители. Поэтому при склеивании пенопластов с металлами на поверхность наносят разные пленки подслоя: на металлы —с органическим растворителем, на пенопласт — водорастворимые.

Склеивание пенополистирола производят обычно без предварительной обработки материала. Для склеивания блоков пенополистирола применяют водоэмульсионные клеи, например поливинил-ацетатные. При склеивании пенополистирола со стальными обшивками используют фенольный клей ВИАМ-Б-3 через подслой клея БФ-2. Для склеивания пенополистирола с алюминиевой фольгой применяют быстросхватывающий полихлоропреновый клей. В нем содержится растворитель, не оказывающий влияния на структуру пенопласта. Клей наносят на пенопласт и алюминий. После непродолжительной открытой выдержки намазанные клеем поверхности соединяют и выдерживают под давлением 0,05… 0,1 МПа.

Для склеивания пенополистирола с жесткими алюминиевыми обшивками применяют эпоксидные клеи холодного отверждения, наполненные портландцементом (200 мае. ч.), фенольные клеи с подслоем, полиуретановый клей. Склеивание пенополистирола с обшивками из стеклопластика производят полиэфирным клеем на основе олигомера ПН-1, в который вводят до 200% наполнителя (молотый кварцевый песок).

Пенополивинилхлорид, выпускаемый как в виде жестких плит, иак и в виде эластичного материала, имеет сообщающиеся поры поэтому склеивается дисперсионными клеями и растворами, на-Ример полиакриловой дисперсией или раствором поливинилхло-ридацетата. К обшивкам из фанеры и древесных плит пенополиви-нилхлорид приклеивают перхлорвиниловым клеем. При склеивании с металлическими обшивками их защищают от коррозии (из пенопласта выделяется хлор).

Эластичный пенополиуретан склеивают полиакриловым, поли-уретановым, нитроцеллюлозным, а также модифицированными фенольными и эпоксидными клеями. Склеивание жесткого пено-^ полиуретана и фенольного пенопласта производится наполненными дисперсионными клеями, но чаще эти пенопласты получают методом заливки в полости, поэтому склеивание не требуется.

При склеивании стеклопластиков сначала удаляют с их поверхности вещества, служащие антиадгезионным компонентом (масло, целлофан, полиизобутилен и др.). Далее поверхность протирают бензином, ацетоном, дихлорэтаном и зачищают наждачной бумагой до равномерно матового состояния. Для склеивания применяют эпоксидные и полиэфирные клеи, наполненные портландцементом, кремнеземом, каолином, древесной мукой, рубленым стекловолокном. Эпоксидный клей используют при склеивании стеклопластиков с металлами, бетоном, пенопластами. Обычно берут эпоксидно-тиоколовые клеи, отверждаемые аминами (содержание тиокола 20% от массы эпоксидного олигомера, наполнителя — 75… 100%). Склеивание происходит при нормальной температуре и незначительном удельном давлении. Для склеивания стеклопластиков между собой и с древесиной пригоден полиэфирный клей, наполненный стекловолокном.

Бумажно-слоистые пластики также содержат на поверхности антиадгезионные смазывающие вещества (олеиновая и стеариновая кислоты, веретенное масло), которые необходимо удалять при склеивании. Делается это с помощью растворителей. Далее поверхности, на которую наносится клей, придают шероховатость на обдирочных машинах или шлифовальными кругами. Для склеивания пластиков с древесиной применяют карбамидно-латексные клеи; для склеивания с бетоном, асбестоцементом, кирпичом — латексцементные, для склеивания с металлом — перхлорвиниловые, полиамидные.

Древесно-слоистые пластики перед склеиванием обрабатывают абразивными инструментами или строгают. При этом с поверхности удаляют пленку фенолформальдегидного полимера, препятствующую склеиванию. Для склеивания используют резорциновый и фенольный клеи; для крепления пластика к другим материалам— эпоксидный клей. Детали склеивают при удельном давлении запрессовки 0,3 … 0,4 МПа.

Листовой и профилированный жесткий поливинилхлорид (винипласт) склеивают перхлорвиниловым или эпоксидно-перхлорвини-ловым клеем. Поверхность деталей зачищают перед склеиванием наждачной бумагой и обезжиривают. Затем наносят 2… 3 слоя клея, каждый из них подсушивают, детали соединяют и выдерживают в запрессованном состоянии (давление около 0,1 МПа) в течение 24 ч при нормальной температуре. К металлическим, бетонным. деревянным деталям винипласт приклеивают перхлорвинил-каучуковым, полиакриловым или эпоксидно-перхлорвиниловым клеями. Последний представляет собой композицию эпоксидного олигомера ЭД-22 с перхлорвинилом примерно в соотношении 1:1. Для отверждения вводят 10 мае. ч. полиэтиленполиамина.

Этот же клей применяют 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 производят под давлением до 0,2 МПа горячим или холодным способом. Чтобы повысить прочность клеевого соединения, поверхность металлов обрабатывают абразивными инструментами.

Для склеивания поливинилхлоридных пленок с древесиной применяют латексные клеи, например полихлоропреновый, полиметил-метакрилатный, а также композицию из перхлорвинила и полйэфирмалеината (соотношение 1:2) в растворе стирола, от-верждаемую гидроперекисью изопропилбензола и нафтенатом кобальта при нормальной температуре в течение 24 ч.

Склеивание полиэтилена как материала строительных конструкций затруднено с связи с неполярностью его поверхности. Для придания полиэтилену адгезионных свойств его поверхность травят смесью серной кислоты и бихромата калия, растворенных в воде, или обрабатывают горячими (80 °С) растворителями (трихлорэти-лен, толуол). Прочность склеивания после такой обработки не превышает 2 … 3 МПа.

Существует способ крепления полиэтилена к поверхности металла, бетона через подслой полиизобутилена. Для этого сначала сдваивают (дублируют) листы или пленки полиэтилена и полиизобутилена, а затем производят склеивание каучуковыми (88-Н, «Гермопрен» и др.) клеями.

Для склеивания пленок полиэтилентерефталата применяют растворы эпоксидных, полиэфирных или полиуретановых смол в кетонах с добавкой дивинилнитрильного каучука, клеи на основе хлоркаучука и полихлоропрена, а также вещества, растворяющие полиэтилентерефталат (бензиловый спирт, трикрезол, органические кислоты). Растворяющие вещества дают более прочный и теплостойкий клеевой шов.

Для склеивания полиамидных пленок используют перхлорвини-ловый клей. Такие пленки используют в трехслойных ребристых конструкциях для гидроизоляции пористых утеплителей — пенопла-стов, древесно-волокнистых плит. К металлическим деталям полиамидные пленки приклеивают раствором акриламида в формамиде Добавкой порошков соответствующих металлов (до 2%).

Полиамидные листовые, профильные и фасонные детали склеивают фенолметилолполиамидным клеем. Этим же клеем склеивают полиамидные плёнки с тканью. Часто в качестве клея применяют концентрированную муравьиную кислоту (95 …98%) или раствор полиамида в ней. Высокую прочность получают в случае применения полиуретанового клея ПУ-2.

Органическое стекло (полиметилметакрилат) склеивают при нормальной температуре органическими растворителями или растворами полиметилметакрилата в дихлорэтане или 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 получают при помощи поли-эфиракрилатного клея, наносимого на обе склеиваемые поверхности с расходом 100…150 г/м2. Через 3…5 мин детали соединяют и запрессовывают под давлением 0,01…0,05 МПа.

Для склеивания полистирола применяют раствор блочного полистирола в толуоле и бутилацетате при 20 °С (вязкость 8… 9 МПа-с) или 10%-ный раствор сополимера стирола и акрилонитрила в изоамилацетате. С другими материалами полистирол склеивают полиуретановым клеем при температуре не ниже 20 °С.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум