СКЛЕИВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Термопластичные смолы

Термопластичные смолы часто используют при изготовлении клеев для металлов главным образом вследствие их хорошей адге­зии к металлам. Для непосредственного использования в качестве конструкционных «леев для металлов эти материалы без сочетания с другими связующими непригодны, так как постоянно находятся в плавком и растворимом состоянии. Термопластичные смолы полу­чают из дифункциональных молекул, которые при полимеризации образуют линейные полимеры. Этот полимерный твердый материал размягчается при нагревании и затвердевает при. охлаждении. Ука­занный процесс можно возобновлять многократно, если полимер не будет нагрет выше температуры его разложения.

Поливиниловые смолы

Поливиниловые эфиры. Образование поливинилацетата типично для всех других виниловых смол. Винилацетат изготовляется реак­цией уксусной кислоты с ацетиленом (фиг. 30) Это соединение

О Н II О

# I I

Н—С=С~Н + Н3С — С ОН > С=С О-С СНз

I

Ацетилен Уксусная И

кислота Мономер шшилацетага

Фиг. 30. Приготовление мономера пишілацетата

представляет собой жидкость, кипящую приблизительно при 72 . Полимеризация, в которой участвует двойная связь углерод-углерод, дает линейный полимер (фиг. 31). Механизм полимеризации такого

Н Н Н Н

С С - с—с - Н | Н I

о о

I

с=о с=*о! I

сн3 сн3

Поливинилацетат Фиг. 31. Схема получения поливинилацетата.

типа был предметом обширных исследований. Имеются доказатель­ства того, что при полимеризации этих материалов происходит частичное ответвление цепочек и образование поперечных связей.

Полимеры с низким молекулярным весом представляют собой совершенно мягкие и липкие смолы, которые при достаточно низких температурах оказываются хрупкими при ударе. Смолы с большим молекулярным весом более вязки и стойки к нагреву. Поливинил - ацетаты проявляют значительную склонность к ползучести, поэтому •їх никогда в чистом виде не используют в конструкционных целях, но очень часто применяют в качестве неконструкционных клеев, связующих и для покрытий металлов и других материалов.

Рассмотрение структуры молекулы поли винил ацетата позволяет Понять ряд его свойств. На фиг. 31 видно, что к каждому второму атому углерода присоединен высокополярный радикал ацетата. Так же как и у фенолов, высокая полярность приводит в данном случае ж хорошей адгезии. Линейная цепь атомов углерода в главной цепи дает возможность поворачиваться этим боковым полярным группам, и смола легко электрически ориентируется по отношению к склей ваемой поверхности. Прочность рассматриваемого полимера, как и других термопластичных полимеров, достигается в основном за счет «перепутывания» длинных цепей-—линейных макромолекул. Следовательно, чем выше степень полимеризации, т. е. молекуляр­ный вес, тем больше степень переплетения молекулярных цепей и выше прочность. При нагружении переплетенные молекулярные цепи могут разъединяться и необратимо перемещаться относительно друг друга. Этим можно объяснить большую склонность термопла стичных смол к ползучести.

Иногда в клеях для Металлов используются и другие поливини­ловые эфиры, в частности, поливинилбутират.

Поливинилацетали редко используются непосредственно как клеи для металлов, но их применяют для покрытий, особенно в сочетании с другими смолами. Широко известно применение их в «небьющих - ся» стеклах, триплексе и прозрачной броне. При оклеивании метал­лов поливинилацетали часто используются в составе «лея как модификаторы термореактивных смол.

Поливинилацетали, из' которых самыми важными являются поливинилбутираль и >полнвинилформаль, получаются па основе поливииилацетата. Схемы реакций получения их (показаны на фиг. 32.

Поливинил ацетат сначала реагирует с щелочью и образует поливиниловый спирт, который затем вступает во взаимодействие с альдегидом и образует соответствующий ацеталь. В последней реакции обычно остается - небольшое количество непрореагировав ших гидроксильных групп-—от 10 до 20%, если рассчитывать исходя ив поливинилового спирта. Это обстоятельство позволяет поливинилацеталям активно реагировать с фенольными и другими термореактивными смолами, с которыми они вполне совместимы. Такие материалы применяют для покрытий консервных банок, электропроводов и маркировки металлов. Примесь поливинилбути-
ральной смолы к те р м о реакти в но й обеспечивает покрытию улучшен­ные свойства: гибкость, адгезию, сопротивление удару.

Поливинилацеталевые смолы в виде порошка изготовляют в США химические компании Монсанто, Бакелит и Шоуииган Про-

дактс.

Другие поливиниловые смолы. Поливиниловые эфиры, кетоны. фенолы, поливилилпиридин, поливинилхлорид являются примерами других поливиниловых смол, которые могут применяться в составе клеев или покрытий для металлов. Смесь полимеров винилметило - вого эфира и винилэтилового эфира с парафином и битумом при меняется в качестве «лея для металлической фольги. Растворы (юлившгализобутплового эфира применяются при склеивании стекла с металлом.

Свойства клеевых составов с применением поливиниловых смол могут значительно изменяться в зависимости от выбранной поливиниловой смолы, ее молекулярного веса (обычно чем выше молекулярный вес, тем выше предел прочности при растяжении и стойкость к растворителям), выбранной гер мореактивной смолы и пропорций, в которых вчяты оба вида смол. При использовании состава в качестве покрытий ею можно подобрать так, чтобы полу чиїть либо временные — отслаиваемые — либо постоянные — неот - слаиваемые — прочные покрытия.

Л К р и л о в ы е С М О Л U

Самая ранняя из известных работ по акриловым смолам отно­сится к 1873 г. В 1880 г. Кальбауму удалось полимеризовать метил - акрилат. Роом, немецкий химик, в 1901 г. посвятил свою доктор­скую диссертацию вопросу получения полимеров из акриловых эфиров. В 1927 г. была создана фирма Роом и Хааз в Дармштадте по производству полиметил акрилата под торговыми названиями «■акрилоид» и «плексигум».

Были1 исследованы различные методы изготовления мономера метилакрилата. Схематически процесс приготовления акрилового эфира можно представить следующим образом:

QH4+'HC10 СН2ОН—СН2С1 СН2ОН—CIIgCK-NaCN -*• CH2OI1—СН2—CN СН2—СН—CN - V ch2=chcn

I I

он п

Этилен реагирует с хлорноватистой кислотой и дает этиленхлоргид - рин. Последний вступает во взаимодействие с цианистым натрием, образуя циангидрин. При отщеплении воды из этиленциангидрина остается акрилопитрил, который для получения акриловой кислоты следует гидролизовать. Циангидрин можно этернфицировать, при­меняя серную кислоту в качестве катализатора, и получить акри­ловый эфир соответствующего спирта. Если вместо этиленциангид­рина применить ацетонциангидрин, то получится соответствующий метакриловый эфир. Применение более высоких кетонов даст дру­гие эфиры этого типа. Полимеризация мономеров акриловых и метакриловых эфиров происходит по типу цепной реакции путем раскрытия двойных связей валентнонасыщенных молекул мономера и образования свободных радикалов. Активация мономеров вызы­вается действием света, нагреванием или перекисными катализато­рами, например, такими, как перекись бензоила. Часто применяется эмульсионная полимеризация. Свойства акриловых эфиров изменя­ются с изменением молекулярного веса. По мере повышения моле­кулярного веса, т. е. степени полимеризации, материал постепенно становится все более вязким и упругим. Высокополярные замещаю­щие группы в цепи углерод-углерод придают материалу прекрасные ■адгезионные свойства.

Другие термопластичные смолы

Полистирол, полиизобутилен, полиамиды, кумарон-инденовые смолы и производные целлюлозы используются в рецептах клеев для металлов. Применение многих из них ограничено группой клеев, чувствительных к давлению, и они более детально рассмотрены в главе III.

Полистирол характеризуется прекрасными электроизоляционны­ми свойствами и изготовляется путем реакций, сходных с реакциями для других полимеров винилового ряда.

Полиамидные смолы, например, найлон,— изготовляются из двухосновных кислот и диаминов. Этот полимер конденсационного гипа, вода является побочным продуктом реакции его образо­вания. Полиамидные смолы, получаемые конденсацией «енаоыщеп - з ных жирных кислот с этиленднамином, поставляются фирмой Дже - нерал Милз. Такие материалы применяются для водостойких покрытий. Совместимость полиамидов с многими другими С. М0Л0 подобными материалами сделала их пригодными в качестве моди­фикаторов как в конструкционных, так и в неконструкционных клеях.