Зульфия Сафина - Технология склеивания изделий из композиционных материалов

4. Невозможно сразу получить оптимальную прочность соединения, как это, например, можно сделать при сварке. Часто очень трудно обеспечить требуемый уровень контроля качества клеевых соединений.

5. Возможное ухудшение прочностных характеристик соединения при действии тепла, холода, биосреды, химических реагентов, пластификаторов, радиационного облучения и других эксплуатационных факторов, несовместимость клея с материалом склеиваемых элементов и, как следствие, возможность появления коррозии.

6. Трудность демонтажа соединения при необходимости полной разборки или ремонта конструкции.

7. Тенденция к ползучести под постоянной нагрузкой, характерная для термопластичных клеев; низкая прочность при отслаивании, присущая многим термореактивным клеям; часто неизвестная величина долговечности клеевых соединений в условиях воздействия жестких эксплуатационных факторов.

8. Некоторые конструкции более экономично изготавливать, используя другие методы сборки, особенно в тех случаях, когда для этих целей имеется необходимое оборудование [5].

В зависимости от вида склеиваемых материалов и условий эксплуатации к клеям предъявляются различные требования, но некоторые требования общие для всех клеев.

Ко всем клеевым соединениям предъявляются требования равнопрочности (равенства прочности клеевой прослойки и склеиваемых материалов), монолитности (соединенные клеем элементы должны быть единым монолитным элементом), долговечности и надежности. Долговечность и надежность клеевого соединения зависят от устойчивости адгезионных связей, вида клея и его качества, качества обработки склеиваемых поверхностей, технологии склеивания, условий эксплуатации.

Клеевой шов должен обеспечивать прочность соединения, не уступающую прочности соединяемых материалов на скалывание.

В зависимости от условий эксплуатации к клеям могут предъявляться требования водостойкости (сохранения прочности при воздействии влаги), теплостойкости (сохранения прочности при воздействии повышенных температур) и биостойкости (стойкости против гниения).

Клеи классифицируют по следующим основным признакам: по клеевой основе, по термическим свойствам основы, по консистенции, по назначению и т.д. [6]. Полная классификация клеев приведена на рис. 3.

По природе клеевой основыклеи разделяются на органические и неорганические . Первые в свою очередь могут быть природные : животного или растительного происхождения. Исходными материалами для клеев животного происхождения являются: ткани, кости, кровь и молоко животных. Из указанного сырья получают клеи глютиновые, казеиновые, альбуминовые. Сырьем для клеев растительного происхождения являются: белок семян бобовых растений, крахмал, природные смолы, каучук, декстрин. синтетические, полученные химическими методами – поликонденсацией, полимеризацией или реакциями в цепях полимеров.

Если основа клеев неорганическая, например цемент, гипс, растворимое стекло, то такие клеи называются неорганическими . Смешанные клеи получают при одновременном использовании органических и неорганических связующих. Например, клей, содержащий мочевиноформальдегидный олигомер и растворимое стекло, является смешанным.

Синтетические клеи – клеи, полученные химическими методами: поликонденсацией, полимеризацией или реакциями в цепях полимеров. Для изготовления клеев на основе синтетических полимеров используются синтетические каучуки и смолы.

Рис. 3. Классификация клеев

По термическим свойствам основыклеи подразделяются на термореактивные и термопластичные.

Термореактивные клеи – клеи на основе немодифицированных и модифицированных фенол-формальдегидных, полиэфирных, эпоксидных смол и т.д. Общим для этой группы является то, что отверждение клея происходит за счет процессов поликонденсации и полимеризации. Оно может сопровождаться усадкой и повышением хрупкости смолы. Во избежание этого в клеи на основе термореактивных смол вводят наполнители.

Термореактивные клеи могут быть однокомпонентными. Они образуют клеевой шов при отверждении под действием повышенных температур. Двух- или много компонентные термореактивные клеи отверждаются под действием катализатора или отвердителя при нормальной или повышенной температуре.

Как известно, термореактивные смолы в результате химических реакций отверждаются, превращаются в трехмерные сшитые твердые вещества. При нагревании они не плавятся, в растворителях не растворяются, а при перегревании разлагаются. К таким смолам относятся эпоксидные, полиэфирные, фенолоформальдегидные, мочевиноформаль-дегидные, полиуретановые, кремнийорганические и др. Они обладают невысокой молекулярной массой (200-6000), и поэтому их называют олигомерами.

Повышения эластичности термореактивных смол достигают совмещением их с термопластами или эластомерами, а теплостойкости – введением минеральных наполнителей. Отверждение может происходить без нагрева и с нагревом. В последнем случае клеевые соединения приобретают большую прочность и теплостойкость.

Клеи на основе термореактивных смол применяют для соединения деталей, работающих в нагруженных конструкциях из металла и неметаллических материалов.

К группе термопластичных клеев относятся композиции на основе полиэтилена, поливинилхлорида, полистирола, полиамидов, полиметилметакрилата и др. Эти клеи обладают хорошей эластичностью,но невысокими прочностными показателями и низкой теплостойкостью, что ограничивает область их применения. Обычно клеи на основе термополастов применяют для склеивания ненагруженных деталей из неметаллических материалов.

Термопластичные клеи могут быть в виде раствора. Они образуют клеевую пленку вследствие выделения из раствора воды или растворителей. Тормопластичные клеи в виде дисперсий становятся твердыми вследствие всасывания воды в подложку. К термопластичным относят также клеи-расплавы, которые склеивают после охлаждения склеиваемых друг с другом деталей до температуры ниже температуры размягчения клея.

Клеи на основе термопластичных полимеров, как правило, имеют большую молекулярную массу (выше 10000), при нагревании размягчаются, становятся вязкотекучими, а при охлаждении переходят в твердое состояние практически без изменения первоначальных свойств.

По условиям склеиванияклеи делят на контактные (склеивание идет без давления) и липкие (склеивание происходит под давлением мгновенно).