Лако-красочные материалы — производство

Сочетание материалов, значительно Отличающихся коэффициентами линейного расширения, например металлов и полимерных пленок клея, неизбеж­но приводит к возникновению внутренних напряжений, вызывающих ослабление клеевого соединения. Чтобы сни­зить эти напряжения, в клей вводят наполнители. Кроме того, при помощи наполнителей уменьшают усадку, зна­чительную в клеях на основе термореактивных полиме­ров, улучшают заполнение зазоров, регулируют вязкость, электро — и теплопроводность и, наконец, уменьшая рас­ход смолы, снижают стоимость клеев.

В качестве наполнителей применяют тонкодисперсные или волокнистые минеральные и органические вещества: пылевидный кварцевый песок, искусственный пылевид­ный кварц, молотое кварцевое стекло, фарфоровую пыль, сланцевую муку, окись алюминия, слюдяную муку, тальк, двуокись титана, асбест, стеклоткань, алюминиевую пуд­ру, бронзовый или чугунный порошок, цемент, каолин, гипс, карбонильное железо, графит, титанат кальция, древесную муку, целлюлозу и др.

Клеи с наполнителями представляют собой активные композиции, а не просто механическую смесь. Обладая большой свободной поверхностью, наполнители вступают в контакт с функциональными группами полимеров. При этом проявляются силы адгезии, обеспечивающие проч­ное соединение зерен наполнителя с полимером. Иссле­дования показывают [16, 98], что молекулы полимеров адсорбируются на поверхности частиц наполнителя, об­разуя оболочки толщиной до нескольких сотен А с упо­рядоченной структурой макромолекул. Прочность этих оболочек и связь их с наполнителем выше прочности са­мого полимера (в блоке). При достаточно близких рас­стояниях между зернами наполнителя (300—500 А) со­держание оболочек в композиции возрастает, что также повышает прочность наполненных систем.

Для снижения внутренних напряжений в отверждаю — щихся клеевых прослойках иногда вводят поверхностно- активные вещества, уменьшающие поверхностное натяже­ние смолы на границе с поверхностью наполнителя (например, синтетические мыла или алкамон в дифенол- кетоновые клеи) [47, 55].

Наполнители в синтетических клеях вызывают и не­которые отрицательные явления. Органические наполни­тели, например, набухают, снижают водостойкость клее­вых соединений. Высокопрочные минеральные порошки резко повышают абразивный износ режущих инструмен-

При обработке клееных изделий Нестойкие к кисло — Т°м и щелочам наполнители могут вступать в реакцию с лпугими компонентами клея, например кислым катализа — опом и в связи с этим ускорять или замедлять процесс отверждения. Выделяющиеся при реакции газы образуют поры в клее, снижая прочность и герметичность соедине­ния. Крупные зерна наполнителя препятствуют проникнО’ вению клея в микроуглубления и тем ограничивают его взаимодействие с поверхностью.

Наиболее целесообразно использовать наполненные композиции при склеивании пористых, шероховатых ма­териалов, для заполнения раковин, трещин и т. п., а так­же, чтобы устранить растекание клея по поверхности, т. е. повысить его тиксотропность *.

При составлении композиций учитывают некоторый оптимум содержания наполнителя **, устанавливаемый обычно опытным путем. Этот оптимум определяется наи­большим значением какого-либо отдельного или несколь­ких показателей свойств клеевого соединения. Показа­тели других свойств достигают наибольших значений уже при ином содержании наполнителя. Таким образом, вводя определенное количество наполнителя, улучшают одно из свойств клея, например электропроводность, но ухудша­ют другое, например прочность.

Критериями необходимого количества наполнителя, как правило, служат вязкость наполненного клея и прочность полученного соединения. Разумеется, для каж­дого клея существует свой оптимум наполнения.

Свойства наполненных композиций зависят от тонко­сти и однородности помола наполнителя.

К природным минеральным наполните­лям относятся в первую очередь формовочные кварце­вые пески, применяемые для эпоксидных, полиэфирных и других клеев. Они содержат до 2% глинистых частиц, не менее 97% кремнезема, 0,5—2% окислов щелочнозе­мельных и щелочных металлов, 0,75—1 % окислов железа. Чаще всего используют пылевидный кварцевый песок,

Проходящий через сито с размером ячейки 0,068 мм, а

Также природную кварцевую муку (маршалит) после рассева по фракциям и высушивания.

Для клеящих мастик часто применяют сепарирован­ный порошкообразный мел, получаемый из природного мела дроблением, высушиванием, размолом и отвеивани­ем в воздушных сепараторах. Тонкость помола мела должна быть такой, чтобы остаток на сите с размером ячейки 0,16 мм составлял не более 0,5%. Так как мел взаимодействует с кислотами, его не применяют в соста­вах, содержащих кислые отвердители. Мастики на основе индено-кумароновой смолы наполняют тальком, представ­ляющим собой продукт механического измельчения гор­ной породы талькита.

В числе природных минеральных наполнителей для клеев и мастик следует назвать также барит (тяжелый шпат), гипс, доломит, каолин, магнезит, слюду молотую, охру, белую сажу, графит.

Из искусственных минеральных наполните­лей широкое распространение получили цементы, среди которых в первую очередь необходимо назвать портланд­цемент, пуццолановый цемент и шлакопортландцемент.

Портландцемент — это продукт тонкого измельчения мелких кам — невидных зерен — клинкера. Его получают обжигом (до спекания) сырьевой смеси глины и известняка. Этот состав сырьевой смеси обес­печивает преобладание в конечном продукте силикатов и алюмина­тов кальция, способных при взаимодействии с водой образовывать коллоидные системы. Тонкость помола портландцемента должна обес­печивать прохождение 85% от его пробы через сито с размером ячей­ки 0,08 мм.

Пуццолановым цементом называют продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с активной минеральной добавкой при­родного происхождения (вулканический пепел, туф, пемза, диатомит, трепел и др.). По тонкости помола и активности пуццолановый це­мент почти не отличается от портландцемента.

Шлакопортландцемент представляет собой продукт тонкого из­мельчения портландцементного клинкера и гранулированного домен­ного шлака коксовой плавки.

Эффективным искусственным наполнителем является алюминиевая пудра, т. е. тонкоизмельченный, а затем подвергнутый специальной полировке алюминий, части­цы которого имеют форму чешуек. В пудре содержите^ 8—8,8% жировых веществ, предохраняющих частицы алюминия от окисления. Для удаления жировых просло­ек, препятствующих сцеплению смол с наполнителем, алюминиевую пудру прокаливают.

R технологии клеев и мастик применяют и органиче — наполнители природного происхождения, в основном СКИкомолотый каменный уголь (антрацит) и древесную т0Н Тонкомолотый каменный уголь используют в би — но-каучуковых и полиизобутиленовых мастиках, дре — ТУсную муку — в феноло-формальдегидных и карбамид­ах клеях. Древесную муку изготовляют из высушенных НЬпужек или опилок хвойной древесины, которые не дол — С ны содержать примесей измельченной коры, гнили и их примесей. В некоторых случаях для наполнения используют молотую скорлупу орехов и муку фруктовых косточек, получаемых из отходов пищевой промышлен­ности.

Качество клеящих составов зависит от влажности ми­неральных и органических наполнителей, например влажность древесной муки должна быть не выше 6%. Чтобы повысить адгезию полимеров к зернам наполните­ля, адсорбированную из воздуха влагу удаляют высуши­ванием при 100—105° С и выше. Минеральные наполни­тели перед введением их в композицию прокаливают.