Справочник по композиционным материалам

Прочность (жесткость) склейки

Термин «жесткость» имеет несколько смыслов, когда он приме­няется к адгезивам. Обычно под этим термином понимается сопро­тивление адгезионного слоя разрушению при определении ударной вязкости. В случае сандвичевых конструкций этот термин определяет тот уровень нагрузок (статических или динамических), которые нужно приложить для разделения облицовоч­ных (несущих) пластин и заполнителя. Как было показано экспериментально, большая жесткость клеевого слоя обыч­но совпадает с большей прочностью композита и с его большим сроком экс­плуатации.

Существует описание большого ко­личества методов испытаний для опре­деления параметра жесткости, но наи­более распространенным является метод «раздира» на барабанном зажиме (рис. 21.10). Зажим представляет со­бой цилиндры разного диаметра, один из которых прикреплен ременными тягами к подвижной траверсе уни­версальной разрывной машины, другой является барабанным зажимом для несущей пластины. Такое устройство позволяет легко переходить при испы­таниях от одного вида образцов к другому.

Проведение испытаний по этому методу имеет двойной смысл, так как может определяться не только проч­ность склейки, но и качество других технологических процес­сов. Величина жесткости (прочности) склейки может быть весьма значительной в зависимости от следующих факторов: жесткости самого адгезива; количества используемого адгезива; плотности заполнителя;

Направления отрыва (вдоль или поперек направления несущей пластины);

Однородности подготовки поверхности; разрушения поверхности, на которую нанесен адгезив. При таком числе переменных факторов материалы с одним и тем же адгезивом могут иметь разные прочности склейки. Если используется этот метод, то он должен обязательно сравниваться с результатами всех других испытаний.

Т*

Рис. ного

21.10. Зажим барабан - типа для определения свойств адгезивов в сандви­чевых конструкциях испыта­нием на отрыв пластин

Испытания на отрыв используются для контроля качества склейки при производстве сандвичевых структур. При фиксиро­ванном нанесении связующего и определенном виде заполнителя данные испытаний на отрыв дают информацию об оборудовании и процессе отверждения, а также о качестве подготовки поверхности к операции соединения (склейки). Этот же метод исполь­зуется и при изучении влияния внешних условий на сандвичевую структуру. В этом случае композит между производством и испы­танием подвергается действию повышенной температуры и влаж­ности. Метод, однако, предназначен для не очень широкого класса материалов несущих пластин. Слишком тонкие или слишком жесткие покрытия этим испытаниям не поддаются.

Как можно видеть из вышеизложенного, имеется большое число различий между свойствами адгезивов в сандвичевых структурах на основе обычных связующих. Однако существует целый ряд материалов, удовлетворяющих требованиям как к адгезивам для сандвичевых структур, так и просто к связующим. Такие типы адгезивов будут рассмотрены ниже.

Фенольные связующие, модифицированные винильными соединениями, каучуками или эпоксидными смолами

Все перечисленные в заглавии параграфа виды связующих в процессе отверждения выделяют воду. Они используются в тех случаях, когда необходима высокая прочность, хорошие усталост­ные характеристики и сохранение механических свойств при по­вышенных температурах. Так как выделение газообразных про­дуктов процесса отверждения требует вентиляции, что приводит к необходимости перфорации материала заполнителя, то объем использования связующих этого типа в последние годы снижается. Одновременно возрастает число связующих, не выделяющих газо­образные продукты в процессе отверждения.

Эпоксидные смолы, модифицированные найлоном или

Другими полиамидами

Адгезивы этого типа были первыми, обладающими высокими механическими свойствами при повышенной температуре и высо­кой прочностью склейки наряду с хорошо контролируемой теку­честью. К недостаткам следует отнести высокую чувствительность композитов к влажности. Существует также возможность двух­сторонней обработки, когда наружная сторона несущей плоскости обрабатывается винилфенольным связующим, а на внутреннюю, соединяющуюся с заполнителем сторону наносят модифицирован­ное эпоксидное связующее, имеющее очень высокие показатели прочности на отрыв. ,