на предыдущую страницу



*

Плёночные эпоксидные клеи

*


Все возрастающее значение приобретают эпоксидные пленочные клеи, использование которых дает не только ряд существенных технологических преимуществ, но позволяет получить клеевые соединения с очень высокими прочностными характеристиками и стойкие к термоокислительной деструкции. Это особенно важно при изготовлении coтовых конструкций с большим сроком службы.Для получения пленочных эпоксидных клеев используются преимущественно модифицированные смолы. В качестве модификаторов наибольшее значение приобрели различные каучуки, ацеталиполивинилового спирта, полиамиды, полиэфиры и другие термопласты, эластомеры и их многочисленные сочетания. При разработке пленочных эпоксидных клеев основная трудность заключается в выборе отверждающей системы, пригодной для изготовления пленок с удовлетворительным сроком хранения. Многие пленочные клеи требуют особых условий хранения при пониженных температурах.Известны два типа пленочных эпоксидных клеев — армированные и неармированные. В качестве армирующих материалов используются в большинстве случаев различные ткани — полиамидные, стеклянные и другие синтетические ткани. Для производства армированных пленочных материалов могут быть использованы пропиточные машины различных типов: неармированные пленки изготовляются на поливочных, шпрединг-машинах, экструзионных и других устройствах. Основой ряда пленочных клеев являются эпоксиноволачные смолы. Так, совмещением эпоксиноволачных смол с поливинилбутиралем получены пленочные клеи, пригодные для склеивания металлов при 180 град.С. Пленки получаются экструзией гранулированного порошка, изготовленного при смешении и вальцевании порошкообразной смолы с поливинилбутиралем при 140—160 °С. Показатели прочности при сдвиге клеевых соединений стали на эпоксиноволачных смолах, совмещенных с поливинилбутиралем, приведены ниже:

Введение в композицию БЭН-50 дибутилсебацината (5—10%) приводит к увеличению пластичности при одновременном снижении прочности клеевых соединений стали при сдвиге до 367 кгс/см2 при20°С [247].
Описаны вспенивающиеся пленочные клеи марок ВКВ и ВКВ-2 на основе модифицированных эпоксидных смол. Отверждение проводится при 175±5°С в течение 2 ч под давлением 0,5 кгс/см2. Назначение клеев — склеивание coтовых конструкций, крепление coтового заполнителя к оснастке и каркасу, склеивание сотоблоков между собой и др. [248].
Известны эпоксидно-фенольные модифицированные полиамидом клеящие пленки, состоящие из смеси 5—65 вес. ч. спирторастворимого полиамида, 25—75 вес. ч. эпоксидной смолы с молекулярным весом около 400 и 3—5 вес. ч. фенолоформальдегидной смолы. Отверждается пленка в течение 90 мин при 121 °С и давлении 2,8 кгс/см2. Рабочая температура клея не превышает 84 °С. Назначение — склеивание металлов и трехслойных coтовых конструкций [249].

Клеящая пленка на основе эпоксидной смолы (Эпон 828, 1001 и др.), совмещенной с растворимым в водно-спиртовой смеси полиамидом, пригодна для склеивания алюминия и трехслойных конструкций, работающих в интервале температур от —60 до 80 град.С. Композиция готовится путем растворения 85 вес. ч. полиамида в 268 вес. ч. метанола и 55 вес. ч. воды в течение 2 ч при 66 град.С. К раствору добавляют тщательно перемешанную смесь 15 вес. ч. эпоксидного олигомера или эпоксидированного новолака с 3,6 вес. ч. 2,4-дигидразин-6-метиламина-5-триазином (отвердитель). Режим отверждения — 90 мин при 121 град.С под давлением 2,8 кгс/см2. Прочность клеевых соединений при сдвиге — 470 кгс/см2 при 20 °С, 266 кгс/см2 при 82 °С, 98 кгс/см2 при 121 °С и 343 кгс/см2 при —55 °С. После пребывания в течение 30 сут в воде прочность соединений составляет 413 кгс/см2 [250].

Известен эпоксидно-полиамидный пленочный клей марки FM 000, образующий клеевые соединения с очень высокими прочностными показателями. Прочность при сдвиге клеевых соединений стали на этом клее с подслоем жидкого клея и без него практически одинакова:

Клеевые соединения устойчивы к действию топлив и антифризов, но имеют невысокую водостойкость.
Фирма «Whittaker Corp.» (отделение «Narmco») выпускает два пленочных клея, предназначенных для соединений обшивок с заполнителями в трехслойных конструкциях, выдерживающих действие температур до 260 °С, — Метлбонд 302 и Метлбонд 306. Оба клея представляют собой модифицированные фенолоформальдегидной смолой эпоксидные композиции на подложке из стеклоткани. Метлбонд 306 можно применять для склеивания радиотехнических деталей, так как в состав его не входит какой-либо металлический наполнитель. Клей Метлбонд 302 может отверждаться при 107 °С с выдержкой всего лишь 3 ч под давлением 0,7—3,5 кгс/см2. Клей Метлбонд 306 можно отверждать при 135 °С в течение 3 ч под давлением 0,7—3,5 кгс/см2, однако, оптимальный режим отверждения— 1 ч при 162—177 град.С. Прочность при сдвиге клеевых соединений на клее Метлбонд 302 может значительно изменяться в зависимости от продолжительности выдержки при повышенных температурах. Так, после 30 мин пребывания при 230 град.С клей имеет прочность при сдвиге 136 кгс/см2, при повышении температуры испытаний до 260 °С прочность при сдвиге уменьшается всего на 3,5 кгс/см2, однако, увеличение продолжительности выдержки при этой температуре до 192 ч приводит к снижению прочности до 63 кгс/см2. Клей Метлбонд 306 имеет несколько более высокую прочность при 260 °С — 112 кгс/см2, а при 315 °С — 63 кгс/см2 [251].

Армированный синтетической тканью пленочный клей на основе модифицированной эпоксидной смолы Метлбонд 329 (фирма «Whittaker Corp.») отверждается в течение 1 ч при 177 °С под давлением 1,0—3,5 кгс/см2. Разрушающее напряжение при сдвиге соединений алюминиевых сплавов составляет 210 кгс/см2 при 20 °С и 126 кгс/см2 при 205 град.С. Клей применяется для изготовления coтовых конструкций. Модифицированный эпоксидный пленочный клей Метлбонд 329-7, армированный трикотажной синтетической тканью, представляет собой модификацию клея Метлбонд 329. Клеевые соединения металлов и coтовых конструкций на этом клее обладают высокой прочностью и могут эксплуатироваться при температурах от —55 до 215 °С. Клей отверждается в течение 1 ч при 177 °С и давлении 0,7—3,5 кгс/см2. При склеивании алюминиевого сплава этим клеем прочность при сдвиге при 185 °С составляет 217 кгс/см2, после выдержки в течение 3 ч при 215 °С прочность снижается до 133 кгс/см2.Этот клей можно использовать также и для склеивания титановых сплавов: соединения при 215 град.С имеют прочность при сдвиге 126 кгс/см2, после выдержки в течение 18 ч при 185 °С прочность составляет 224 кгс/см2. Соединения на клее Метлбонд 329-7 характеризуются высокой стойкостью к действию солевого тумана и воздуха с температурой до 215 град.С и повышенной влажностью. Этой же фирмой разработан опытный пленочный модифицированный эпоксидный клей Метлбонд 1510. Клей можно эксплуатировать в диапазоне температур от —55 до 177 °С. Он может применяться в радиопрозрачных конструкциях. Кроме того, он обеспечивает хорошую защиту алюминиевых и титановых сплавов от воздействия высокой влажности и соляного тумана при повышенных температурах. Клей отверждают в течение 1 ч при 177 град.С и давлении 0,7—3,5 кгс/см2. Прочность при сдвиге соединений неплакированного алюминиевого сплава при 177 °С после старения в течение 500 ч при этой же температуре составляет 147 кгс/см2, а прочность при комнатной температуре после длительного термостарения — 196 кгс/см [251]. Теплостойкость пленочного эпоксидного клея FM-96 составляет 177 °С. Клей отверждается при 177 °С в течение 1 ч под давлением 1,0—3,5 кгс/см2. Разрушающее напряжение при сдвиге клеевых соединений на этом клее при 20 °С составляет 303 кгс/см2, а при 177°С — 122 кгс/см2 [251].Основные характеристики других пленочных клеев на основе модифицированных эпоксидных смол, выпускаемых фирмой «Whittaker Corp.», приведены в табл. 1.55. Интересно проследить влияние режима отверждения на прочность клеевых соединений на эпоксидном пленочном клее Метлбонд 225 (фирма «Narmco») (табл. 1.56). Зависимость свойств модифицированного эпоксидного пленочного клея 227 (фирма «Narmco») от массы пленки показана в табл. 1.54.

Клеящую пленку на эпоксидно-фенольном клее FPL-710 получают при погружении стеклоткани толщиной 0,25 мм в жидкий клей [155]. Пленка после сушки (сначала на воздухе, а затем при 80 °С) пригодна для применения в течение года. Соединения металлов, полученные с помощью клеящей пленки, обладают по сравнению с клеевыми соединениями на жидком клее более высокой прочностью при 315 °С. Еще большее повышение прочности достигается при использовании в качестве подложки для нанеее-ния клея стекломата, предварительно пропитанного фурфуролом. Длительная термообработка клея FPL-710 приводит к снижению прочности клеевого соединения при сдвиге при 20 град.С до 47 кгс/см2. Исследование различных стабилизаторов термического старения клея FPL-710 (200 ч при 290 °С) показало, что лучшими являются оксихинолин и триацетилацетонат алюминия. Эпоксидный клей Хидакс 1197 (фирма «Ciba») выпускается в виде пленки с подложкой из стеклоткани. Его применяют для склеивания металлов, в частности coтовых конструкций. Пленка выпускается в рулонах шириной 30 см с полиэтиленовой прокладкой. Жизнеспособность клея — 3 мес. Склеивание производится при 145—155 °С в течение 30 мин при давлении 0,7—7,0 кгс/см2. Прочность при отрыве клеевых соединений обшивки с coтовым заполнителем при 20 °С составляет 33,8, а при 250 °С — 16,2 кгс/см2. Пленочный армированный эпоксидно-фенольный клей М-302 отверждается при 107—177 °С в течение 3—1 ч под давлением 1— 3,5 кгс/см2. Разрушающее напряжение при сдвиге клеевых соединений алюминиевого сплава в интервале температур от —55 до 260 °С составляет 161—133 кгс/см2 [204].

Описан способ получения клеевой пленки нанесением на обе стороны подложки из полиамидного волокна толщиной 0,01— 0,5 мм композиции, состоящей из глицидилового простого эфира новолачной смолы и амина (о-фенилендиамин, аддукты полифункциональных аминов с жидкой эпоксидной смолой и др.). Пленка обладает удовлетворительной жизнеспособностью, отверждается в течение 25 с при 224 °С под давлением 7 кгс/см2 [252].

Клей Эпон 961Х — эпоксидный прозрачный пленочный клей на полиамидной подложке [253] предназначен для склеивания металлических конструкций (в том числе coтовых) самолетов и ракет, в основном деталей фюзеляжа, крыльев и стабилизаторов самолетов. Клей не содержит растворителя и не требует применения грунта. Клеевые соединения отличаются высокой прочностью при сдвиге и неравномерном отрыве. При склеивании клеем Эпон 961Х при 120 °С требуется отверждение в течение 1 ч, при 107 °С — 1,5 ч. Отверждение в автоклаве проводят под давлением от 1,75 до 2,8 кгс/см2, в вакуумном мешке - от 0,7 до 1 кгс/см2. Срок хранения клея 2 мес. при 18 °С. Перед применением клей нагревают до комнатной температуры, затем осуществляется сборка, которая может продолжаться до 5 сут или более при температуре 24—32 град.С. Интервал рабочих температур клея Эпон 961Х от —55 до 120 °С; разрушающее напряжение при сдвиге при 120 °С составляет 154 кгс/см2. Клей устойчив к действию большинства растворителей. Прочность при сдвиге после воздействия солевого тумана в течение 30 сут при 25°С и воздуха с 95—100%-ной относительной влажностью при 50 град.С составляет более 350 кгс/см2 (температура испытания 20 °С). На основе этого клея получают клеевую пленку толщиной 0,3—0,4 мм с защитным полиэтиленовым покрытием. Масса одного м2 пленки 400 г.Термостойкий пленочный эпоксидный клей Аэробонд 3030 [254] применяется для склеивания металлов и coтовых конструкций. Клей сохраняет высокую прочность при 260—290 °С. Продолжительность отверждения клея при 180°С — 10 мин, при 150град.С — 30 мин, при 120 °С — 2 ч. Разрушающее напряжение при сдвиге соединений внахлестку, выполненных с применением пленочного клея, 190 кгс/см2 при 54 град.С и 56 кгс/см2 при 430 град.С. Масса одного см2 пленки составляет 0,4—0,5 г при толщине пленки 0,2— 0,3 мм. Клей Фильмекс — пленочный эпоксидный клей, предназначенный для склеивания фторопластов (пленок, листов и прессованных изделий) между собой, с другими пластмассами и металлами. Клееевые соединения фторопластов на этом клее отличаются хорошими электрическими и механическими свойствами, влаго- и водостойкостью, стойкостью к действию растворителей; могут эксплуатироваться при температурах до 150—190 °С.

Фирмой «McDonnel Aircraft Corp.» разработан клей для склеивания обшивки с заполнителем в трехслойных панелях. Клей представляет собой пленку, состоящую из полиамидной подложки, на одну сторону которой нанесена пленка из термостойкой модифицированной эпоксидной смолы, предназначаемая для приклеивания к заполнителю, на другую — нитрилфенольная пленка для приклеивания к обшивке. На поверхность металла перед склеиванием необходимо наносить грунт; клеевые соединения имеют теплостойкость 180°С [255].

Предложен пленочный эпоксидный клей Аэробонд 3041 для использования при низких температурах. Основное назначение клея — соединение металлов в авиационной и космической технике [256]. Температура отверждения клея 80—120 град.С.

Для coтовых конструкций, широко используемых в самолете «Тристар L 011», фирмой «American Cyanamid Co.» выпускается пленочный клей на основе модифицированной эпоксидной смолы марки FM 37 [257].Фирмой «Dow Chemical» (США) разработаны трифенилметаи-эпоксидные клеи марки XD-7342, предназначенные для силовых соединений, работающих при температурах 176—260 град.С. Отличительной особенностью этих клеев является повышенная жизнеспособность. В промышленном масштабе они пока еще не выпускаются [229]Описаны и другие пленочные клеевые композиции на основе различных модифицированных эпоксидных олигомеров для склеивания металлов, пластических масс, керамики, дерева, бумаги и других материалов

Богдыль В.В.
03.08.2008



*


к оглавлению

·