СКЛЕИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Эластомеры

Эластичные полимеры, или эластомеры, примером которых слу­жат натуральные и синтетические каучуки, часто используются и качестве основного связующего в клеях для металлов и в каче­стве модифицирующих агентов для термореактипных смол в составе конструкционных клеев. В последнем спучае применения они осо­бенно ценны тем, что понижают хрупкость клеев на основе феноль­ной смолы, повышая ударную вязкость, прочность па изгиб и отдир. Часто эластомерные клеи резинового типа не имеют жесткости, необходимой для применения в силовых конструкциях.

Натуральный каучук характеризуется структурой, образованной из большого числа молекул изопрена:

CH*=C—СН = СН,

I

I

сн3

Сопряженные двойные связи, т. е. чередующиеся двойные связи, разделенные одной простой, обеспечивают ненасыщенность, необхо­димую для удлинения цепи реакцией полимеризации в положении 1,4. Доказано, что полимерная молекула натурального каучука состоит приблизительно из 1000 изопреновы. х единиц и обладает следующей структурой:

СНоС — СНС11. (СНоС - CHCH2)„C11пС=снсн, —

"I 'I 'I

сн3 СН3 сн3

За последние годы химикам удалось синтезировать большое ко личество каучукоподобных материалов. Некоторые из этих замени­телей обладают лучшими свойствами, чем натуральный «каучук. Каучук типа Буна играет большую роль в промышленности. Поли­меризация 1,3 бутадиена дает несколько синтетических каучуков такого же типа:

CII,—СН—сн=сн2

1,3-бутадиен

Этот ненасыщенный углеводород раньше полимеризовался в при - * сутствии натрия в качестве катализатора. Отсюда его название

«Буна» от начальных слогов слов «бу» — тадиен и «иа»—тріїїі В настоящее время техника располагает и другими методами поли­меризации, в частности, эмульсионным с применением перекиеиых - катализаторов.

Сополимсршация явилась средством получения многих бутадие­новых каучуков. Буна N (или пербунан) является сополимером бутадиена и акрилонитрила. Сополимер дисна со стиролом дает ■каучук Буна S. Свойства их могут до некоторой степени меняться с изменением соотношения реагентов.

Бутилкаучуки являются сополимерами диепа (например, бута диены) с олефином (изобутилен). Неопрсновый каучук про­дукт, полученный полимеризацией хлоропрена; последний является в свою очередь продуктом реакции ацетилена и хлористого водо­рода.

Полисульфидиые каучуки изготовляются из тетрасульфід а нат­рия, хлора и отработанных олефииовых газов из крекингустановок и содержат в своей структуре атомы серы. Различные полисульфид- ■ иые каучуки обладают различными свойствами, они могут быть жидкими или вязкими резиноподобными материалами в зависи­мости от недостаточного или избыточного количества полпсульфида в реакторе.

Схема получения этих типичных синтетических каучуков пока­зана на фиг. 33. Прв синтезе буна-каучуков отношение количеств бутадиена и акрилонитрила (Буна N) или стирола (Буна S) со­ставляет чаще всего 4:1.

Иолисилоксановые эластомеры приготовляются способом, сход­ным с изготовлением соответствующих смол; который описан ранее. Основное различие заключается в том, что для получения линей­ного полимера применяются не трифуикциональные, а дифункцио- нальные реагенты. Применение эластомеров в клеях ограничивается использованием ИХ при изготовлении клеев с полисиликоновыми смо­лами или без них, которые употребляются для склеивания силико­новой резины с различными материалами, включая металл (см., гл. III).

Свойства натуральных и синтетических каучуков общеизвестны. Как было указано выше, эти материалы состоят в основном из длинных молекул, представляющих собой цепочки' атомов углерода с различными заметающими или боковыми группами, которые ока­зывают заметное влияние на химические и физические свойства каучука. Например, чем больше размер или чем более нолярны бо­ковые группы, например, —Cl, —CN, тем менее гибкими будут моле­кулы каучука, при этом повысится температура хрупкости. Циклиза­ция каучука сильными кислотами приводит к такому же результату. В данном случае может произойти или возникновение химических поперечных связей, или перепугывание цепеобразных молекул. При этом происходит скорее механическое, нежели химическое взаимодей­ствие цепей, что мешает свободному движению молекул вокруг звень­ев С-С главной цепи и, таким образом, снижает гибкость. Чем силь­нее взаимодействие между сложными цепями, тем меньше гибкость.

Некоторая степень такого взаимодействия необходима для обеспе­чения прочности и способности растянутых материалов возвра­щаться к их первоначальной форме (упругость).

/гСН2С1—CHSC1 - j-«Na—S —S —Na -»

II II

s s

Дихлорэтан Те і расул ьфмд

натрия

( СН2 — СП2 — S — S — )„ + 2/tN*Cl

! II

S S

Тиокол А (1) Полнсульфидный каучук

сп3 сн8

I I

яС = СН, + иСНгС — СН = сн2 ->

I

сн3

Изопрен

Изобутилен

сн3 сн3

[- СН, —С=СН —СН,—С —СН,]„ CHS

Бутил

(2) Бутилкаучук

лСН,— СН + яСНа=СН—СН —СНо—

CN 1,4-бутадиен Акрилонитрил

[ —СНа —СН—СН —СН2—СН,—СН —]„

Буна CN

(3) Буна-каучк

Фиг. 33. Получение некоторых синтетических каучуков, исполь­зуемых в клеях.

Поперечное связывание эластомера через непредельные двойные связи углерод-углерод, часто называемое вулканизацией, обычно осуществляется реакцией с серой или с соединениями, содержащи­ми серу. В главе III эти вопросы рассматриваются более подробно, , особенно в отношении состава клеев.

В дополнение к натуральному и искусственным каучукам, рас­смотренным выше, в последнее время было получено несколько спе­циальных синтетических эластомеров для использования их в со­ставе клеев. Хлоросульфонировапный полиэтилен, особенно когда он смешан с сополимерами бутадиен-акрилонитрила, сополимеры бута­диена и метакриловых эфиров, сополимеры винилиденхлорида и акрилониггрила, сложные полимеры бутадиена, акриловой кислоты и. некоторых соединений винила, эфиры полиакриловой кислоты, а также смеси 'этих и различных других эластомерных материалов представляют фактически неограниченные возможности самого разнообразного применения их, в частности, в клеевых композициях.