СКЛЕИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

ОСНОВНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ МЛТГ. РИАЛЫ КЛЕЕВ ДЛЯ МЕТАЛЛОВ

§ 6. Составные части клеевой композиции

Основные компоненты кле я и их назначение

Типичный клей — это состав, представляющий собой комбинацию нескольких веществ, из которых по крайней мере одно обладает «связующей способностью», т. е. совокупностью адгезионных и коге­зионных свойств. В клеевую композицию входят следующие важней­шие составные части, называемые компонентами или ингредиентами: основные связующие материалы, растворители, наполнители, ката - іизаторн или отвердители.

Основные связующие материалы можно определить как веще­ства, которые обладают клеящими свойствами, обеспечивают необ­ходимую прочность соединения и составляют обычно большую часть массы клея. Иногда их называют просто основными клеевыми материалами или связующими.

Растворители применяются главным образом для регулирования вязкости клея. Они не обладают клеящими свойствами. Существен­ным фактором при выборе растворителя является скорость его испарения. Иногда с целью регулирования вязкости к клею добав­ляются смолы [2] с низким молекулярным весом, обладающие теку­честью.

Наполнители в виде порошков минералов, окислов металлов или волокон (например, стеклянных) вводят в клей, чтобы увеличить прочность клеевой прослойки, уменьшить величину усадки И коэф' фициепта термического расширения. Наполнители также служат для повышения вязкости, особенно если требуется клей в виде пасты. Tax как наполнители почти всегда дешевле основных клеевых мате­риалов, то введение их в рецептуру клея снижает его стоимость. В этом смысле наполнители называют «разбавителями» смол.

Катализаторы или отвердители употребляются главным образом и клеях, основным материалом которых являются термореактнвные смолы Катализаторы ускоряют реакцию отверждения и делают применение клея более удобным. В качестве катализаторов в зави­симости от рода основного клеевого материала используются различные кислоты, основания, соли, перекиси и соединения, содер­жащие серу При выборе их следует исходить из механизма хими­ческих реакций — полимеризации, поликонденсации или вулканиза ции, приводящих к образованию вязких, твердых и прочных клеевых швов или покрытий г.

В настоящей книге не ставится целью дать строгое разграниче­ние функций различных каталитических и отверждающих агентов. Термин «катализатор» применяют и к истинным катализаторам, не входящим в состав образующихся окончательных продуктов, и к инициаторам полимеризации, ускорителям вулканизации и другим отвердвтелям в том смысле, что они интенсифицируют протекание реакции. Термин «катализатор» применяют чаще в тех случаях, когда речь идет о процессах смолообразования. Ряд этих же ката­лизаторов, вулканизующие агенты и другие вещества, обусловли­вающие или ускоряющие процессы отверждения клеев, могут быть отнесены к разряду «отвердиггелей». Более широким понятием является понятие об отверждающих агентах, включающих в себя наряду с химикалиями и физические факторы, например, нагрев.

О классификации клеев

Клеи для металлов можно подразделить в зависимости от их назначения на две большие группы: конструкционные клеи и некон струкционные.

К конструкционным, или силовым клеям относятся клеи, которые можно применять в случаях, где требуются прочные соединения, например, для приклейки фрикционных облицовок тормозных коло­док, в авиационных конструкциях с легким заполнителем и т. п. Клей в подобных соединениях должен обладать способностью вы­держивать большие напряжения, стремящиеся разъединить скреп­ленные элементы.

Неконструкционные, или несиловые клеи дают соединения, кото­рые не в состоянии выдержать значительных усилий и предназначены лишь для удержания на месте каких-либо ненагружеипых детален в изделии, например, металлических табличек, резиновых подкладок на металлических подставках и пр. Неконструкционные клеи часто применяются там, где желательно только временное соединение. Герметики и клеевые покрытия могут относиться к любой из двух групп.

Такая классификация помогает установить, какие клеи будут удовлетворять данному назначению. Однако если бы мы ограни-

чішісі. укнщіщіов К'ііім:ііі|мікііііііі ft, ні ми цесьма мало знали бы об усДоПшіх. і(»« ґ»уі«*імпчгн л*'і»і ОТіифЖдеііпн клея,— температуре, дав-

МЧІІШІ, ІІрЛМ-ПІІІ ҐЧЧІІЇІ Іі'ІІчЖО иЬчтн ничего не было бы известно о причині ні ftit-fliiiinuiitt, нол. чучссги, теплостойкости или других фц, іірігскіііХ м хііміічснкіш свойствах данного «лея.

/І ні пбііим/ііііін особенностей процесса производства и примене­ния клеои, их поведения в соединениях при эксплуатации изделии необходимо хорошо знать физико-химические свойства материалов, испсльаусмых в рецептуре «лея. Это особенно важно, если учесть, что многие клеи для металлов включают в себя два или больше основных связующих материалов. В некоторых случаях, - например, в полившшлацетатных или в полиуретановых клеях, используется толыаГодин тип ’основного клеевого материала. Но в клеевых ком­позициях, пригодных для конструкционных применений, важную роль шрают многокомпонентные смеси основных материалов. Один тип основного связующего материала придает клею в клеевом соединении прочность и жесткость, в то время как другой снижает хрупкость, И т. II.

Рациональная классификация клеев не может игнорировать упомянутые признаки [29].

Типы связующих, и с п о л ь з у с м ІЛ х в клеевых композициях

Почти все клеи, применяемые в промышленности для склеивания металлов с металлами и другими материалами, изготовляются на основе ‘трех типов связующих: термореактивных смол, термопла­стичных смол и эластомеров.

Термореактивные смолы — это синтетические органические со единения, которые путем химической реакции можно превратить в практически нерастворимое и неплавкое твердое вещество. Ука­занные смолы представляют собой полимеры высокого молекуляр­ного веса. При дальнейшей реакции полимеризации или поликон­денсации они образуют линейную с поперечными связями, так называемую трехмерную молекулярную структуру. Эта реакция называется «отверждением» клея.

Окончательным продуктом является твердое вещество, обладаю­щее высокой прочностью и жесткостью. Эти отвердевшие материалы имеют относительно высокий модуль упругости (например, порядка 70 000 кг/см2 при 25°), не поддерживают горение и стойки к дей­ствию большинства химикалиев.

Термопластичные смолы являются высокополимерами, но они не имеют большого числа поперечных связей. Их молекулы довольно длинные, линейные. Поэтому такие смолы можно расплавить при нагревании и размягчить воздействием соответствующих раствори­телей. Реакция является обратимой — при охлаждении или высы хании материалы снова затвердевают. Термопластичные смолы ч обычно менее жестки, менее прочны и имеют более низкий модуль упругости, чем термореактивные.

Эластомеры сходны с термопластичными смолами по структуре и свойствам. Эластомерные материалы отличаются гибкостью, эла­стичностью. В эту категорию входят натуральный и различные синтетические каучуки. І Іолисилоксановьіе эластомеры тоже можно отнести к этой категории, хотя имеются кремнийорганические соеди­нения, которые обладают термореактнвноегью и высокой жесткостью.

Чтобы составить представление о свойствах, присущих этим материалам, надо иметь по крайней мере элементарные понятия - из области химии высокомолекулярных соединений.