Лако-красочные материалы — производство

Несмотря на то что химия высокотемпературостойких конструкционных клеен, no — видимому, является наиболее исследованной из всех рассматриваемых систем, про­мышленное использование этих материалов было довольно ограничено. Поэтому в данной работе рассматриваются лишь некоторые характерные особенности химиче­ской структуры и свойств этих материалов.

Клеи на основе полиамидов представляют большой интерес для исследователей и химиков, специализирующихся в данной области. Субрахманиан (23| привел сле­дующие требования к высокотемисрату рос гонкому полимеру.

1. И таких полимерах должны присутствовать исключительно самые прочные химические связи. Предпочтительными элементами являются ароматические соединения: целесообразно исключать алкиловые и алкиленовые звенья.

2. Структура полимера должна находиться в минимальном энергетическом состо­янии и пс проявлять признаков какой-либо температурной ие|>егруппнровки.

3. Должны быть получены структуры с максимальной резонансной стабилизаци­ей (высокоароматнчсские связи).

4. Химические связи в структуре должны находиться в наиболее стабильной кон­фигурации. чтобы при термическом разрушении эти связи могли легко восста­навливаться.

5. В системе должны быть максимально использованы лестничные полимеры (которые рассмотрены ранее) с кратными связями в главной цени макромоле­кулы, чтобы разрушение одиночной связи не приводил» к уменьшению моле­кулярной массы.

К этим требованиям добавлены следующие:

6. Полимер должен перерабатываться при возможно более низкой температуре.

7. 1 Іолпмер должен обладать достаточно низким пределом текучести, чтобы поли­мер сам мог поглощать энергию разрушения и повышать ударную прочность.

Два последних требования находятся в іі|м»тиворечіні с пятью первыми, и меха­низм, необходимый для приведення этих требований в соответствие, до сих нор не разработан.

В случае полиимидов предложены два основных направления создания кон­струкционных клеен. Первое направление заключается в синтезе ангидридов и диаминов, которые могли бы позволить несколько повысить уровень гибкости основной полимерной цепи, сохраняя в то же время окислительную стабильность. Процесс получения таких клеев возможен до некоторой степени при использовании таких мономеров, как бис(3.4-днкарбоксифенилэфнрлиангидрид) или 1,3-6ис(3,4- дикар6оксифенил)гексафторііропанднангидрнд, атакже4,4′-днаминоднфеннлзфнр. Большинство исследований по созданию таких материалов были выполнены в NASA и Air Force Materials Laboratories и опубликованная ими литература может быть ис­пользована для оценки конструкционных свойств этих клеев [24J.

Проблемы, связанные с применением полиимидов, относятся к выделению лету­чих в процессе отверждения и необходимости сшивания клея для получения стой­кости к воздействию растворителей и сопротивления ползучести. Специалисты NASA [25] синтезировали термопластичные, способные к кристаллизации полинми — ды, которые в процессе склеивания не выделяют летучих. За счет кристаллизации для этих материалов характерна такая же стойкость к воздействию растворителей и сопротивление ползучести, которые получают в случае использования полиэфир эфнркетонов (ПЭЭК, РЕЕК).

Другими стойкими к воздействию высоких температур материалами являются термостойкие клеи на основе полифенилхиноксалина, который! представляет со­бой продукт полимеризации 3.3′-диаминобензидина и р. р’-оксидибеизила. Этот материал представляет особый интерес благодаря его очень высокой прочности при сдвиге при испытаниях нахлесточных образцов при температурах даже выше 232 *С. В случае титана, анодированного в хромової! кислоте, прочность при сдвиге нахлестанных образцов при комнатной температуре при использовании полнфе- нилхииоксалинов составляет более 34,5 МПа и при 232 *С прочность при сдвиге на образцах с нахлесткой оказывается около 19,3 МПа. Отличительной особенностью этих материалов, как и полиимидов, является то, что они сохраняют значительную величину предела прочности при сдвиге при испытании нахлестанных образцов при высокой температуре даже после того, как клеевое соединение подвергалось воздействию такой высокой температуры, как 232 ’С в течение нескольких тысяч часов.

Так же, как и в случае рассмотренных выше конструкционных клеев, были пред­приняты попытки повышения ударной прочности высокотемпературостойкнх конструкционных клеен путем введения эластомеров. Эти исследования были направлены на повышение ударной вязкости иолиимила. известного под маркой LtRC-13, при использовании различных эластомеров, в том числе кремнинсодср — жатих соединений, например, HYCAR-RLP’s [26]. Лаже несмотря на то, что обра­зуется фазоразделенная структура, наблюдали лишь незначительное повышение ударной вязкости, которое объясняется несомненно отсутствием пластичности но — лиимидной матрицы. Была также предпринята попытка повышения ударной вяз­кости бне-малеинимидов с помощью HYCAR-RLP’s. Повышение ударной вязкости в данном случае можно было бы получить, но только после добавления такого ко­личества RLP. которое приводило к довольно существенному уменьшению модуля упругости.

8.4. Выводы

В данной главе были рассмотрены некоторые типы распространенных конструк­ционных клеев. Описаны химическая структура, физическое состояние до отвер­ждения и физико-механические свойства в отвержденном состоянии. Обычно акриловые клеи являются наиболее предпочтительными для применения, однако их использование ограничено из-за их термопластичной природы и запаха. Феноль­ные клен обеспечивают получение обладающих долговечностью клеевых соедине­ний, однако технология их применения довольно сложна. Полиимидные клеи об­ладают очень высокой термостойкостью, но их применение требует использования очень сложного технологического процесса. Эпоксидные клеи являются наиболее универсальными и имеющими широкий спектр химической природы продуктами. Все материалы, использованные в качестве матричных полномеров, являются хруп­кими и должны быть модифицированы для получения оптимальных свойств. Такую модификацию обычно осуществляют введением в рецептуру клея какого-либо эла­стомерного материала. Механизм действия таких эластомеров требует, чтобы ма­трица обладала соответствующей вязкостью, обеспечивающей поглощение энергии материалом клеевого слоя.