Лако-красочные материалы — производство

При длительном действии воды на клеевое соединение происхо­дит уменьшение его прочности. Эффект уменьшения прочности зависит от "вида клея, склеиваемых материалов, технологии склеивания и т. д., а также от отношения площади клеевого соединения к его периметру, открытого действию воды [9]. Механизмы снижения прочности могут значительно различать­ся. В большинстве случаев конечный эффект определяет разви­тие напряжений при увлажнении или сушке независимо от характера разрушения — адгезионного, когезионного или по склеиваемым материалам. Ряд клеев подвержен гидролитиче­ской деструкции, некоторые клеи при длительном действии воды растворяются. Устойчивость адгезионных связей в воде колеб­лется для разных систем, причем, если клей находится в высо­коэластическом состоянии, разрушение связей может иметь об- ратимый^арактер, и после сушки прочность восстанавливается. Это свойственно, например, соединениям резины с древесиной и другими материалами на клее 88НП.

. При определении водостойкости необходимо знать, прони­кает ли вода в клеевой шов по капиллярному или диффузион­ному механизму, каковы поверхностные силы, действующие в клеевом соединении, а также какова смачиваемость клеевого соединения. При этом следует различать проникновение воды по клею (а в некоторых случаях и склеиваемому материалу) и по границе клей — склеиваемый материал.

Ниже рассматривается водостойкость соединений на различ­ных синтетических клеях, главным образом описанных выше. Наиболее подвержены гидролитической деструкции карбамид — ные клеи (УКС, КС-68М и др.). Являясь клеями средней водостойкости при действии холодной воды, они быстро гидро — лизуются пр. и нагревании. Их водостойкость можно повысить модификацией меламином, резорцином или соответствующими смолами [7].

Сравнительно легко гидролизуются полиамидные клеи, по­этому их целесообразно применять для соединения негигроско­пичных материалов. Эпоксидные смолы сравнительно стойки к гидролизу, но присутствующие в отвержденном продукте слож — ноэфирные группировки могут омыляться в присутствии щело­чей. Имеются также данные о возможности гидролиза и других связей в макромолекулах эпоксидных смол [15]. Однако при сопоставлении действия воды на эпоксидные клеи в свободном виде и в клеевом соединении можно сделать вывод о том, что •причиной снижения прочности в основном является не гидролиз полимера, а разрушение адгезионных связей. Клеи на основе ненасыщенных полиэфирмалеинатов (смола ПН-1 .и т. п.) гид­ролитически достаточно устойчивы в большинстве соединений, однако, если склеиваются .материалы щелочной природы, на­пример асбестоцемент и бетон, то может происходить гидролиз полиэфиров. Следует отметить, что в эпоксидно-полиэфирных клеях (К-153 и др.) пониженная водостойкость соединений ме­таллов при длительном действии воды объясняется гидролизом полиэфиракрилата МГФ-9 или разрушением связей полиэфира со склеиваемым материалом. Удаление полиэфира из клеев К-153, К-115 и др. резко повышает водостойкость [9].

Водостойкость соединений металлов зависит от природы са­мого металла и способа подготовки его поверхности. Изменение прочности клеевых соединений при сдвиге после их выдержки в воде в течение 30 сут, камере тропического климата (30—35 °С; 95%-ная влажность) и в других условиях характеризуется дан­ными, приведенными в табл. II. 5 и II. 6.

Обычно соединения стали несколько более водостойки, чем соединения алюминия. Оксидирование, особенно электрохими­ческое, алюминия и травление или опескоструивание стали по­вышает водостойкость соединений на эпоксидных клеях. При

Использовании большинства других клеев правильная подго­товка поверхности этих металлов также влияет на водостой­кость, но в гораздо меньшей степени. Повышенную водостой­кость обеспечивает окисление поверхности титана перед склеи­ванием [16, 17]. Снижение прочности всегда пропорционально температуре воды. Повышенная влажность воздуха также влияет на прочность, однако в меньшей степени, чем вода. В тех случаях, когда вода пластифицирует клей, напряжения распре­деляются по-другому и прочность может даже повыситься. Та­ким образом, вода влияет и на остаточные напряжения в клеях, о чем можно судить на примере эпоксидных клеев [9].

Некоторые данные о действии воды на соединения алюмини­евого сплава Д-16 после выдержки его в воде, камере тропиче­ского климата (30—35°С; 95%-ная влажность), в складских условиях и на открытой площадке приведены в табл. II. 7.

Соединения бетона и асбестоцемента на эпоксидных клеях водостойки. Очевидно, это является результатом особенностей химического состава бетона, а не его пористости. Соединения такого пористого материала, как древесина, на эпоксидных клеях ограниченно" водостойки. Достаточно высокой водостой­костью независимо от природы склеиваемых материалов отли­чаются соединения на эпоксидных клеях, отвержденных низко­молекулярными полиамидами (ПО-ЗОО, Л-20 и т. п.), в то время как избыток алифатических аминов против стехиометрического количества приводит к снижению прочности и переходу от коге — зионного разрушения к адгезионному [9]. Модификация эпо­ксидных клеев кремнийорганическими полимерами увеличивает их водостойкость. Достаточно привести в качестве примера эпоксидно-кремнийорганические клеи [29], Клеи-герметики на основе кремнийорганических эластомеров тем не менее без применения специальных грунтов дают ограниченно водостой­кие соединения металлов.

Вообще применение при подготовке склеиваемых материалов грунтов на основе полимеров или особым образом подобранных

Поверхностно-активных веществ является эффективным сред­ством повышения водостойкости клеевых соединений. Это объ­ясняется тем, что энергия взаимодействия указанных веществ с субстратом превышает энергию взаимодействия воды с субст­ратом, и при эксплуатации вода не может попасть на границу раздела. Причем имеется в виду, что грунт достаточно активен по отношению к клею и эксплуатационные характеристики со­единений не ухудшатся. Эффективность подобной операции неодинакова для клеев разных типов. Довольно значительно водостойкость повышается при обработке стекла при нанесении полиэфирных и эпоксидных клеев, алюминия при нанесении эпоксидных клеев, при соединении полиэтилена со сталью, тио — коловых герметиков с алюминием и др. Фенольные, фенолокау — чуковые и некоторые другие клеи менее чувствительны к приме­нению грунтов. Помимо полимеров в качестве грунтов можно использовать и такие вещества дифильного характера, как стеа­риновая и олеиновые кислоты, октадециламин, и кремнийорга- нические соединения (ЭС-1, ГВС-9 и т. д.) [9, 19, 20, 41]. Если при добавлении подобных веществ в клей энергия его взаимо­действия с субстратом превысит энергию взаимодействия субстрата с водой, то таким клеем можно склеивать под водой [21, 22].

В ряде случаев клеевые соединения работают в жидких агрессивных средах. В целом стойкость клеевых соединений больше определяется стойкостью клея и склеиваемого мате­риала к действию данной среды и меньше — адгезией. Соедине­ния на термореактивных клеях (ВК-3, БФ-2, К-153, ВК-9 и др.) стойки к большинству углеводородов (топливам, маслам и т. д.). Каучуковые и полиэтиленовые клеи в этих средах ведут себя хуже [9, 39]. Довольно кислотостойкими (до определенной кон­центрации) являются фенольные (в том числе модифицирован­ные) ,’ кремнийорганические, эпоксидные и некоторые другие клеи. Значительно менее стойки клеи к действию щелочей.

Таблица II. 8

В табл. II. 8 приведем данные об изменении прочности кле — ‘ евых соединений различных материалов при длительном дей­ствии воды.