Свойства эпоксидных клеев, отверждаемых аминами, зависят от природы и количества отвердителя. Количество введенного аминного отвердителя существенно сказывается на жизнеспособности клея, режиме его отверждения, прочности, теплостойкости, диэлектрических характеристиках и других свойствах клеевых соединений.
Клеи холодного отверждения в большинстве случаев получаются смешением компонентов непосредственно перед применением. Поскольку сразу лее после введения в смолу отверждающего агента начинается процесс образования пространственного полимера при постепенном нарастании вязкости системы с последующим превращением клея в неплавкий и практически нерастворимый продукт, не пригодный для склеивания, то время, прошедшее с момента приготовления клея до момента его применения, должно быть сравнительно невелико.
При использовании алифатических аминов количество отвердителя устанавливается в каждом отдельном случае в зависимости от эпоксидного числа смолы или для каждого отвердителя вводится соответствующий поправочный коэффициент* Расчет производится ПО формуле2’3, приведенной на стр. 35,
В большинстве случаев алифатические амины вво* дят в количестве 8—16 вес. ч. на 100 вес. ч. смолы. Прочностные характеристики клеев в этом случае достигают максимальных величин. Зависимость теплостойкости эпоксидной клеевой композиции от содержания в ней полизтиленполиаминов приведена на рис. 22.
Перед отверждением клея эпоксидную смолу ваку — умируют при 25—30 °С для удаления пузырьков воздуха, после чего тщательно перемешивают с отвердителем. При отверждении гсксаметнлснполиамином перемешивание обычно проводят при 50—60 DCt используя расплавленный амин. Можно применять также спиртовый раствор гексаметилсннолнамина или тщательно растереть его со смолой в течение 10—12 мин. При использовании полиэтиленололиаминов их перемешивают со смолой в течение 5—7 мин.
Жизнеспособность клеевых композиций после введения алифатического амина колеблется обычно в пределах от 2 до 8 ч (в редких случаях — больше 8 ч).
Примеры рецептур и некоторые свойства отечественных эпоксидных клеев, отверждаемых алифатическими аминами, приведены в табл. 23.
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|
||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|
|
|
|
|
Склеивание черных и цветных металлов, керамики, пластмасс, пенопластов и других неметаллических материалов
Склеивание асбестоцемсн та и металлов в строи тельных и других конструкциях
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|||||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|
||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|
||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
Предел прочности при 20°С, кгс/сма |
|||
при сдвиге |
при равномерном отрыве |
Назначение |
Примечание |
150 |
Изготовление трехслоимых панелей с алюминиевой обшивкой и сердцевиной из пенопласта; склеивание пеностекла с железобетоном и другими материалами |
Жизнеспособность при 20° С не менее 2 ч |
|
80 |
‘ |
То же |
То же |
150 |
250 |
Склеивание стали, алюминиевых сплавов, конструкционных неметаллических материалов, а также для клеесварных соединений |
Клей содержит активный растворитель |
Склеивание поливинилхлорида с металлом, деревом, бетоном и другими неметаллическими материалами |
Клей содержит растворители— метиленхлорид и циклогексанон |
||
Прочность клеевых |
Склеивание винипласта, |
То же |
|
соединений нахо- |
поливинилхлоридных |
||
дится |
на уровне |
пластикатов друг с |
|
прочности ПОЛИ- |
другом, а также с дур- |
||
ВИНИЛХЛОрИДНЫХ |
алюмином, нержаве- |
||
І1Л |
астиков |
ющей сталью, бетоном, тканями и декоративными материалами |
|
Склеивание поливинилхлоридных пластикатов между собой, с металлами и пенопластами |
Клей содержит растворители—циклогексанон и толуол |
||
30-80 |
80 (бетон + +бетон) |
Склеивание слоистых пластиков, древесины, металлов и других материалов |
Основные параметры режимов отверждения эпоксидных клеев алифатическими аминами приведены в табл. 24.
Таблица 24. Режимы отверждения эпоксидных клеев алифатическими аминами3»3»4»5
|
Клей Л-4—типичный представитель группы клеев6, являющихся композициями на основе смол ЭД-5, ЭД-б или Э-40, пластифицированных дибутилфталатом (клеи Д-6, Д-9, Д-9а), не относится к конструкционным клеящим материалам, так как при комнатной и в особенности при повышенных температурах его прочностные характеристики относительно невысоки (табл. 25).
Дополнительное нагревание клеевого соединения при 120 °С в течение 4 ч значительно увеличивает его теплостойкость (табл. 25). Клеевые соединения на клее Л-4
устойчивы к действию разбавленных кислот и щелочей, бензина и масла.
Ниже показано, как влияют температура, влажный воздух и термическое старение на прочность клеевых соединений на клее Д-9 (относящемся к той же группе клеев, что и Л-4)2:
До испытания……………………………………..
После пребывания в атмосфере с относительной влажностью 98% при 20 °С
30 суток………………………………….
90 суток………………………………….
при 40 °С
30 суток………………………………….
90 суток………………………………….
После термического старения в течение 90 суток
при —40 °С…………………………………
при 50 °С…………………………………….
при 70 °С…………………………………….
при 100 °С…………………………………..
После 5 циклов изменения температуры от —60 до 100 °С
Данные о химической н атмосферной стойкости клеевых соединений на этом же клее приведены в табл. 26.
Таблица 26. Химическая и атмосферная стойкость3 клеевых соединений стали и дуралюмииа на клее Д-9
• Без защиты торцов клеевых соединений лакокрасочными покрытиями. |
Клей ЭПЦ-1 представляет собой композицию на основе компаунда К-115. Компаунд К-П5 получается путем модификации смолы ЭД-5 полиэфиром МГФ-9, Длительная термическая обработка клеевых соединений на клее ЭПЦ-1 при 150 °С (для сравнения приведены аналогичные данные для клеев К-153 и К-147) показала, что в течение 13 000 ч при этой температуре относительная прочность (сдвиг при сжатии) практически не изменяется. Первоначальный рост прочности объясняется7 дополнительным отверждением системы (рис. 24).
Водостойкость клеевых соединений алюминиевого сплава на клее ЭПЦ-1 зависит от способа оксидирования металла. По-видимому, в результате образования окисных пленок различной толщины и, вероятно, раз
личной структуры изменяется их адсорбционная способность и, следовательно, водостойкость клеящих пленок7’®:
Без обработки………………………………
Электрохимическое оксидирование Хромовокислое оксидирование. [6] Хромовокислое оксидирование с наполнением хромпиком
изменяется после 100 циклов, каждый из которых включает: пребывание в воде при 20°С (18 ч), замораживание при —20 °С (6 ч), оттаивание при 20 °С (18 ч) и нагревание при 80°С (6 *)»•« При действии атмосферных факторов в течение 90 месяцев прочностные характеристики (сдвиг при растяжении) клеевых соединений на клее ЭПЦ-1 снижаются только в начале испытаний, после чего сохраняются практически без изменения.
Клей К-153 представляет собой композицию на основе смолы ЭД-5 и различных отвердителей. Ниже показано, как влияет тип отвердитсля и режим отверждения на прочность клеевых соединений на клее К-153 (в ка
честве наполнителя в клей введено 100 вес ч. портланд цемента марки 500):
Сложные амины |
40 АГ |
40 АФ |
|
Отверждение при 20 °С |
в течение 72 ч |
||
Предел прочности при сдвиге, |
|||
кгс/смг |
|||
при 20 °С……………………………………… |
140 |
160 |
135 |
при 60 “С………………………………. |
50 |
152 |
150 |
при 100 °С…………………………………… |
15 |
14 |
14 |
Прочность при неравномерном от- |
|||
рыве, кгс/см |
|||
при 20 °С………………………………. |
12 |
10 |
— |
при 60 °С… …………………………………. |
14 |
28 |
-— |
при 100 °С…………………………….. |
5 |
5 |
— |
Отверждение при 100 °С в течение 4 ч]
Предел прочности при сдвиге, кгс)слр
Прочностные характеристики клеевых соединений |
стеклотекстолита с алюминиевыми сплавами, сталью и других материалов на клее К-153 приведены ниже:
Предел прочлосірт при сдвиге,
кге/см*
—60 X 20X СОХ
Дуралюмин-Ь стеклотекстолит. , |
69—83 105—*128 67—84
Дуралюшш…………………………………. Магниевый сплав МА-8………………. Латунь……………………………………….. Сталь ЗОХГСА…………………………….. Дуралюмин+стеклотекстолит * . Сталь ЗОХГСА (с подслоем клея БФ-2) +стеклотекстолит. . , . |
Предел прочности ftp и равномерной 108 13$ 125 82 107 106 136 174 І34 — 258 170 96—114 91—’113. 101—117 95—117 100^109 98—115 |
76—97 96—123 58—69
Прочность клеевого соединения дуралюмина со стеклотекстолитом не снижается после старения в течение 500 ч при 100 X:
Предел прочности прн сдвиге*
кгс/см2
—60 °С 20 °С Є0°С
Исходные данные…………………………. 91—117 97-—119……………………………………………………. 90—104
После старения в течение 500 ч при 100 °С 95—ПО……………………………………………….. 105—133 89—108
ТС л с і Ї К-153 обладает хорошими диэлектрическими свойствами:
Условия испытания |
Удельное электрическое сопротивление |
Электрическая прочность» |
|
ооъсыное, ОМ’см |
подо рх костное, ом |
кв/мм |
|
Исходные данные. . . При относительной влаж- |
3,6-10* |
3,0.10м |
24,9 |
иости 98% и 20 °С. . |
1,2* 10м |
1,6.10м |
23,2 |
При 60°С…… . |
2,6*10“ |
3,9-101* |
17,6 |
Прн 100 °С……………………. |
7,2-10й |
3.10» |
13,6 |
При 1S0 “С…………………… |
3,8-10* |
1.9-10* |
1,49 |
Клеевые соединения на клее К-153 устойчивы к действию атмосферных условий, топлив, минеральных масел
я ацетона.
Клей КЛН-1 представляет собой композицию на основе смолы ЭД-6, отверждаемой ПЭПА11*12*13. Клей готовится путем смешения компонентов; удовлетворительная прочность достигается через 7—10 суток. Теплостойкость клеевых соединений не превышает 60—80 °С (рис, 25), Отверждение при повышенных температурах позволяет достигнуть более высоких показателей прочности (рис. 26). Прочность клеевых соединений возрастает также в процессе нагревания при 100 °С в течение 24 ч. Прн нагревании прочность сначала увеличивается, а затем (через 1000 ч) при 150 °С снижается на 30—35 %:
Предел прочности прн сдвиге после
Условия отверждения видержки при 150 ЪС, квс/см*
0ч 100 ч 30D Ч 600 ч 1000 ч
При комнатной, температуре 166 334 323 247 212
При нагреваний при 100 °С 289 337 336 265 203
Длительная прочность клеевых соединений при 20 °С и напряжении сдвига 80 кгс/смг я при 80 °С при напряжении 8 кгс/см2 — более 500 ч. Усталостная прочность
при 20 °С и напряжении 50 кгс/см2 составляет 0,2-10® циклов. После действия воды в течение 30 суток прочность клеевых соединений снижается на 16—30%:
Предел прочности при сдвиге после Условия отверждения выдержки в воде, кгс/см2
0 суток 5 суток 15 суток 30 суток
При комнатной температуре. . 166 173 141 118
При нагревании при 100 °С. . 289 290 258 241
Клеевые соединения на клее КЛН-1 стойки к действию топлива, трансформаторного масла и этилового спирта.
При склеивании этим клеем образуются наиболее прочные (по сравнению с другими клеями холодного отверждения) соединения анодированного дуралюмина. Предел прочности при сдвиге клеесварных соединений дуралюмина при 20 СС составляет 524 кгс/см2, при 80 °С — 63 кгс/см2.
Ниже приведены данные по усталостной прочности клеевых соединений дуралюмина и стали (при 20 °С) на эпоксидных клеях холодного отверждения’’:
Максимальное напряжение
цикла, кгсісм2
105 ЦИКЛОП 10е циклов 107 циклов
Л-4……………………………………… 25 18 10
К-153*……………………………….. 105 90 70
КЛН-1………………………………… — 50 —
• Клеевое соединение стали ЗОХГСА.
Клей не вызывает коррозии алюминиевых анодированных сплавов, оцинкованной стали. При склеивании дуралюмина плакированного и травленого в фосфорной кислоте торцы клеевых соединений должны быть защищены лакокрасочными покрытиями.
Клей ПЭД-Б на основе смолы ЭД-5 с добавкой пер — хлорвиниловой смолы хорошо склеивает винипласт и поливинилхлоридные пластикаты друг с другом, а также с дуралюмином, нержавеющей сталью, сталью-3, бетоном, штукатуркой, кирпичом, гипсолитом, льняной, хлопчатобумажной и перхлорвиниловой тканями, дерматином, капроном, фенопластом и т. д.14. Прочность склеивания клеем ПЭД-5 поливинилхлоридного пластиката снижается с увеличением количества пластификатора в пластикате.
Клей Г1ЭД-Б с успехом применяется для склеивания поливинилхлоридной пленки с листовым металлом. Такой двухслойный материал выгодно сочетает в себе свойства металла и пластмассы, имеет красивый декоративный вид. Его можно подвергать всем видам механической обработки: сверлить, резать, фрезеровать, изгибать, штамповать, подвергать глубокой вытяжке и т. п.
Клей ПЭД-Б хорошо приклеивает поливинилхлоридный пластикат к металлу, бетону, штукатурке, дереву и т. п. Предел прочности при равномерном отрыве клеевых соединений пластиката с различными материалами составляет (в кгс/см2):
ПВХ-f бетон…………………………………………….. 4,6
ПВХ-1- металл…………………………………………. 5,5
ПВХ+ПВХ……………………………………………….. 7,8
Клен БОВ-1 готовится смешением лака и отверди — теля15>lfi. Лак получают путем одновременного растворения в клеемешалке смолы ЭД-5, мономера ФА и стирола при комнатной температуре или при 40—50 СС при тщательном перемешивании в течение 20—30 мин. Готовый лак может храниться 2—3 года. Клей готовят путем перемешивания лака и отверднтеля при температуре не выше 30 °С. Исходные продукты не должны содержать воды, которая замедляет процесс отверждения клея. Воду удаляют путем выпаривания при 105— ПО °С.
В зависимости от назначения клея в него добавляют различные наполнители: песок, цемент, графит, слюдяную, кварцевую и асбестовую муку, аэросил, сажу, алюминиевую пудру. Соотношение лака и наполнителя обычно не превышает 1 :1 или 1 :2. Соотношение лака и наполнителя 1: J наиболее целесообразно, так как таким клеем можно покрывать большие поверхности с помощью щелевого пульверизатора. Вязкость клея по вискозиметру БЗ-4 составляет 21—60 сек..
Клей БОВ-1 применяется для склеивания слоистых пластиков, древесины, бетона, ферритов, латуни, стали, алюминия, меди и других материалов, его рекомендуется применять для антикоррозионной защиты узлов из стали, латуни и алюминия, подвергаемых гальванической отделке. Склеивание материалов осуществляется при температуре не ниже 16 °С. Жизнеспособность клея 4—6 ч, отверждается он в течение 24 ч при давлении 0,1 — 0,5 кгс}смг. Клей водостоек; является удовлетворительным диэлектриком. Ниже приведены данные по прочности клеевых соединений различных материалов на клее БОВ-1.
при равномерном отрыве |
при сдвиге |
|
Стеклопластик……………………. |
45 |
28 |
Древесностружечная плита Стеклопластик •-древесное?- |
J6 |
30 |
ружечная плита………………. |
30 |
12 |
Бетон…………………………………. |
80 |
— |
Лат’пь……………………………….. |
— |
30—40 |
Медь…………………………………. |
—- |
До 60 |
Алюминий…………………………. |
До 80 |
|
Сталь 10 …………………………… |
76 |
|
Ферриты…………………………… |
— |
30—40 |
Склеиваемые материалы |
Предел прочности при 20 °С* XKfCM* |
Примечание — Древесностружечные плиты. бетон, ферриты разрушались по материалу. |
Клей БОВ-3 получают на основе модифицированной эпоксидной смолы с применением отвердитсля аминного типа1®* Его можно использовать для склеивания при комнатной температуре фторопластов и полиэтилена без предварительной химической обработки их поверхности. Клей наносят тонким слоем па склеиваемые поверхности фторопласта или полиэтилена, предварительно обезжиренные ацетоном, бензолом, толуолом и др.
Ниже приведены показатели прочности клеевых соединений различных материалов на клее БОВ-3:
Предел Предел
прочности прочности
при сдвиге при сдвиге
при 2D СС, при 20 еС,
кге/смЪ кгс/см*
Полиэтилен… До 17 Алюминий … 30
Фторопласт… 8 Текстолит . . , , 35
Латунь……………….. 20
Клей устойчив к агрессивным средам и после отверждения не растворим в ацетоне, керосине, поде, спирте, дихлорэтане и в минеральных маслах. Давление при склеивании 0,1—0,5 кгс{см2 клей отверждается в течение 3—4 ч. Теплостойкость клея 170 °С.
Клеевые композиции из эпоксидной смолы УП-563 (на основе олигодиэтиленгликольсебаципага и смолы ЭД-5), отверждаемые ПЭПА и другими соединениями17, рекомендуются для склеивания металлов, керамики и других материалов. Ниже приведены данные по прочности соединений различных материалов при склеивании композициями на основе смолы УП-563:
Предел прочности при равномерном отрыве при 20 кге/см*
|
Клеи холодного отверждения на основе эпоксидных смол и окситерпеновых производных, отверждаемые ПЭПА или кубовыми остатками ГМДА, обладают хорошей водостойкостью н стойкостью к действию атмосферных условий. Прочность соединений алюминия*8 на
91
этих клеях находится в пределах 64—103 кгс/см2 при 20 °С и превышает 28 кгс/см2 при 80 °С.
Клеевая композиция на основе олигодиенэпоксида ПДИ-ЗА (100 вес, ч.), смолы ЭД-5 (200 вес, ч.), отвержденная ПЭПА (20 вес. ч.) в течение 2—4 ч при 20 °С, имеет жизнеспособность, равную 30 мин она может быть применена для склеивания ферритов, лавсана и других материалов. Прочность клеевых соединений59 не менее 20 кгс/см2.
Отвердителямн эпоксидных смол кроме алифатических аминов могут быть также диметиламиномстилфе — нол и три-(диметиламинометил)-фенол (не более 10% от массы эпоксидной смолы).
Высокой эластичностью обладает клеевая композиция на основе полиэпоксидов, совмещенных с сополимером хлоропрена с 5—25% акрилонитрила, отвержденная диметиламянометилфенолом и другими аминами. Композиция применяется для склеивания металлов, резины, древесины и тканей36. Используя в качестве отвердителя три — (диметиламинометил) — фенол в композиции, состоящей из полисульфида LP-З и жидкой эпоксидной смолы5, удается получить высокие показатели прочности при равномерном отрыве клеевых соединений при соотношении смолы и полисульфида 1 г 2 (продолжительность отверждения композиции 7 суток при 25 °С)1;
Количество полисульфида LP*3, вес. ч. на 100 вес. ч. смолы. . О 25 33 50 75 100 200
Предел прочности при равномерном отрыве при 20 °С, кгс/см* , . . 246 387 457 506 213 162 10,5
Ниже приведен состав (в вес. ч.) некоторых зарубежных эпоксидных и эпоксидно-полисульфидных клеев холодного отверждения:
КОМПОНЕНТЫ клея |
PPL-828 |
PPL-852B |
FPL-85Z |
Эпоксидная смола…………………………. |
100 |
100 |
100 |
Полисульфид……………………………….. |
10* |
20** |
— |
Резорцин……………………………………. |
— |
20 |
20 |
Диметиламиноэтиловый спирт. . . |
4 |
— |
— |
Триэтиламин………………………………… Раствор гекса метилен тетрамина |
4 |
||
(45%-ный) ……………………………….. Наполнитель (измельченное стекло- |
25 |
25 |
|
волокно)………………………………….. |
10 |
— |
— |
* Полисульфид марки LP-3. Полмсулъфад МАРИЯ LP-2. |
Таблица 27. Зависимость свойств резорцино-эпоксидных клеевых композиций от типа отверди теля*
* Приведенные в таблице данные получены при склеивании алюминиевого сплава. |
шглицндилового эфира резорцина с эпоксидной смолой ; ,| основе резорцина (диглицидиловый. эфир резорцина лужит реактивным растворителем) пригоден для склеи — |.;игия металлов без нагревания^* В качестве отвердите — uni этого клея предложены2* различные ароматические л мины (табл. 27) * |