Лако-красочные материалы — производство

Снлоксановые клеи типа RSA были рассмотрены в разделе 9.2.1. Силоксаны также находят применение в трех других важных разделах науки об адгезии: эластомер­ные клеи, герметики н антиадгезионные покрытия. Эластомерные клеи, обладаю — щис свойствами, которые аналогичны свойствам клеев RBA, могут быть получены, используя химизм силоксанои. Действитсльио. невероятно широкий температур­ный диапазон эксплуатационных свойств силоксановых эластомеров делает их идеальными материалами для использования в критических ситуациях, когда нет необходимости в обеспечении конструкционной прочности. Например, н одном из вариантов корабля Space Shuttle теплостойкие плитки крепили к поверхности фю­зеляжа при помощи силоксанового клея.

Снлоксаны, благодаря присущей им химической с тойкости и стойкости к воз­действию окружающей среды, находят широкое применение в качестве герметиков. Герметики представляют собой клеящие материалы с различными уникальными свойствами. Во-первых, герметик должен хорошо прилипать к разнородным суб­стратам Во вторых, герметик должен обладать значительной деформационной спо­собностью. Например, в строительных швах герметик может подвергаться дефор­мациям свыше 100% из-за сезонных изменений температуры. В-третьих, герметик не должен проявлять остаточную деформацию или гистерезис основных свойств Другими словами, герметик должен оставаться эластичным в течение всего срока эксплуатации.

Существует ряд ситуаций, когда потребитель хочет, чтобы прочность прилипа­ния клея к поверхности была незначительной, гг клей сохранял способность к его удалению п был пргглипаемым в каком-либо другом месте. Это является функцией ашпиадге. тонною или абгезиошю/о материала. Одним из примеров использования абгезионпого материала является повсеместно распространенная гильза из анти — алгезиошгого глоя склеенного картона, применяемая хгя клеен PSA. Эти гильзы представляют собой материалы одноразового применения, которые используют для транспортировки клея PSA Гильзу покрываютабгезионным материалом, позво­ляющим легко удалять клей PSA. Примером такого продукта является переводная липкая лента, липким слоем которой является просто часть клея PSA на абгезион — ггог’г облицовке. Низкая поверхностная энергия силоксанои п ггх несовместимость со многими материалами прелставляют основу для создания многих абгезионных облицовочных материалов.

Основная структура силоксановых смол и жидкостей была гі|іедсгавлена па рис. 9.1 Для тот чтобы превратить силоксанопую смолу или жидкость п эластомерный клей, необходимо изменить структуру силоксана таким образом, чтобы он содержал реак — инонмосггособные группы, которые позволили бы клею химически сшиваться. Суще­ствуют два основных механизма вулканизации (сшивания) силоксанов: конденсация и присоединение.

Сшивание силоксанов по механизму конденсации происходит в результате ре­акции силоксанового диола или полиола с вулканизующим агентом и присутствии катализатора. Один из примеров такой реакции приведен на рис. 9.19. В данном случае силоксановой жидкостью является лиол полидггмстгглсилоксана (PDMS). Сшивающим агентом является мстгглтриагитокспсгглан гг катализатором — олово- органичсскос сосдіигеїгне (например, дибутилоловодплаурат). В присутствии воды ацетокегггрупиы гидролизуются с образованием силанола. Силаполы конденсиру­ются с другим еиланолом (например, присутствуюшггм в сгглоксаіговой жидкости), ггрггводя к сигиванню. Уксусная кислота улетучивается. Эта реакция известна мно-

гим потребителям, которые применяют одноупаковочные герметики — ТЛЯ ванных комнат. Запах уксуса появляется н результате выделения уксусной кислоты но вре­мя отверждения. Эти материалы известны также как RTV-силиконы. т. е. силиконы. вулканизующиеся при комнатной температуре.

Самым первым видом отверждения силоксанон по реакции присоединения явля­ется использование пероксидиых катализаторов. Отверждение но атому способу си — локсапов осуществляется в результате отщепления протона пероксида при высокой температуре. Этот способ обычен для получения многих силоксановых каучуков. Однако данная технология редко используется в случае силоксановых клеев.

В современной химии силоксанов используется реакция отверждения присоеди­нением силангидрида с присоединенным катализированным платиной винилом к винилсилану. Химическая особенность этой реакции показана на рис. У.20. Гидрид силана будет |>еагировать с вин плен ланом при комнатной температуре п на самом деле это может быть экзотермическая реакция. Процесс отверждения замедляется при введении ингибитора, который препятствует действию платинового катализа­тора. Ингибитор также приводит к увеличению продолжительности отверждения. При введении достаточного количества ингибитора может быть получен стабиль­

ный при хранении однокомпонентний клей и для его отверждения необходимо нагревание. Этот химический механизм используют при производстве различных герметизирующих материалов.

Силоксановыс клеи являются самыми низкопрочными из серии полуконструк­ционных клеев. Например, типовое значение прочности при сдвиге нахлесточных образцов для этих клеев при склеивании алюминиевых субстратов составляет 200­300 фунт/кв. дюйм. Интересно отметить, что прочность на отслаивание для этих клеев может быть очень высокой и достигать порядка нескольких десятков фунтов на дюйм ширины соединения. Удлинение при растяжении также является очень высоким и деформация при обычном разрушении составляет несколько сотен про­центов.

От ворждгн н ы й силе іксам

ИзС—— Si—СИ.,

СИз

1*ис.920. Химическая природа силоксана. сшивающегося по механизму присоединения.

Этот химический механизм является основным при отверждении некоторых типов склоксановых герметиков и для получения футсромочных материалов на основе силоксановых клеем

9.4. Выводы

Существуют два основных типа клеев на основе эластомеров липкий клей (PSA) и клей на основе каучуков (КВЛ). Рецептура этих двух типов клеев практически одинакова, так как исходный эластомер определяет их основные эксплуатационные свойства и эти свойства улучшаются в результате введения в рецептуру веществ, повышающих липкость, и сшивающих агентов. Основным различием между этими двумя материалами является то, что PSA представляет собой материал, содержа­щий 100% нелетучих веществ и готовый к употреблению в состоянии поставки, в то время как клей RBA обычно поставляют в смеси с растворителем или водой, ко­торые должны удаляться до того, как произойдет эффективное соединение. Также рассмотрен один из особых типов эластомерных клеев — силоксановый клей. Этот абсолютно несолержаший летучих веществ материал отверждается непосредствен­но при нанесении на поверхность субстрата с образованием эластомера.

Удельная прочность склеивания клеем PSA существенно меньше, чем в случае применения клея RBA. который по своей природе должен считаться полуконструк — циоинмм клеем. В данной главе были подробно рассмотрены эксплуатационные свойства клея PSA, главным образом относящиеся к динамическим механическим характеристикам. В частности, такие свойства, как липкость и прочность при отсла­ивании. были оценены с учетом динамических механических характеристик клея.