Лако-красочные материалы — производство

Как уже было сказано выше, после травления и анодного окисления металлов их следует сразу же склеивать. Хранение анодированных изделий в течение, например, 30 сут приводит к снижению прочности клеевых соединений при сдвиге на 15— 25%, при неравномерном отрыве и отслаивании — примерно в 2 раза [258]. В производственных условиях проводить склеи­вание непосредственно после обработки поверхности в ряде слу­чаев бывает сложно, поэтому весьма эффективно использование адгезионных грунтов, которые наносят непосредственно поел1 анодного окисления. Адгезионные грунты предохраняют подго товленные к склеиванию поверхности во время промежуточно! обработки, транспортирования и хранения, удлиняют допусти мый промежуток времени между окончанием подготовки поверх ности и началом склеивания, позволяют увеличить партию де талей, одновременно проходящих подготовку поверхности, спо собствуют смачиванию поверхности деталей клеем, защищаю склеиваемые детали от коррозии, образуют защитный промежу точный слой, препятствующий нежелательному воздействии клея на склеиваемую поверхность, и др. [252, с. 41J. В то ж< время при использовании грунтов появляется лишняя техноло гическая операция, а, следовательно, требуется дополнительное оборудование, производственные площади, возрастает трудоем кость процесса, поэтому грунты следует применять только в те? случаях, когда это совершенно необходимо.

При правильном выборе грунта повышается длительна* прочность клеевых соединений, уменьшается их ползучесть обеспечивается водонепроницаемая защита склеиваемой по­верхности, повышается эластичность клея. Однако необходи­мо отметить, что все-таки наибольшей долговечностью облада­ют клеевые соединения металлов без грунта, подвергнутых анодной обработке в фосфорной кислоте [295]. Грунт следует выбирать с таким расчетом, чтобы режим его окончательного отверждения совпадал с режимом отверждения клея.

Большинство адгезионных грунтов представляют собой растворы различных олигомеров и полимеров, являющихся ос­новой конструкционных клеев. В состав адгезионных грунтов вводят модифицирующие добавки—цинкхроматные или строн — цийхроматные соединения, защищающие от коррозии, а часто также пигменты, служащие наполнителями. Известны, в част­ности, грунты, представляющие собой 3%-ные растворы поли­винилацеталя (грунт СПМ-21 «а») или поливинилового спирта (грунты СПМ-70 «а» и СПМ-70 «б») с отвердителем и инги­биторами коррозии [89, с. 4].

После нанесения слоя грунта на поверхность его подвер­гают воздушной сушке или частичному отверждению. Как правило, срок хранения склеиваемых деталей, покрытых грун­тами, не превышает 30 сут. Попадание масел и других за­грязнений на загрунтованную поверхность может влиять на свойства клеевых соединений, поэтому детали следует (если это возможно) заворачивать в полиэтилен или пергаментную бумагу. В некоторых случаях перед склеиванием допус­кается активация («освежение») слоя грунта, который проти­рают растворителем. Смачивать растворителем надо не слиш­ком обильно во избежание растворения грунта.

Необходимо помнить, что идеальных грунтов, отвечающих всем требованиям, нет, и иногда, улучшая один показатель клеевого соединения, можно ухудшить другой. Так, повышая

эластичность термостойких клеев за счет применения эластич­ных подслоев, мы снижаем их термостойкость, а грунты, улуч­шающие термостойкость клея, снижают эластические характери­стики соединения. В табл. 4.10 представлены данные о влиянии некоторых грунтов на свойства клеевых соединений алюминиево­го сплава Д16АТ.

Применение грунта, наносимого на металл, при склеива­нии металла с резиной обеспечивает сохранение свойств кле­евых соединений при воздействии корродирующих агентов, на­пример солевого тумана. В отсутствие грунтовки разрушение клеевых соединений происходит по границе раздела клей— металл [296]. Нанесение адгезионного грунта А-187 на поверх­ность стали улучшает водостойкость клеевых соединений, выпол­ненных эпоксидным клеем на основе диановой эпоксидной смо­лы, отверждаемой третичными аминами (рис. 4.2) [297].

Характер связей, образующихся между поверхностью ме­талла (сталью) и различными грунтами, был исследован с применением методов рентгеновской фотоэлектронной спект­роскопии и статической вторично-ионной масс-спектроскопии. При обработке стали грунтом А-187 на ее поверхности обна­ружены свободные радикалы, что свидетельствует о химическом взаимодействии оксида железа с полисилоксаном. Очевидно, об­разуются связи Fe—О—Si, которые и способствуют повышению лрочности клеевых соединений [297].

Адгезионные грунты можно наносить и на поверхность не­металлических материалов. Так, для повышения адгезии кле­ев к поливинилиденфториду на его поверхность наносят рас­твор полиуретана в полярном растворителе, например в диме — тилформамиде, диметилацетамиде, циклогексаноне, гексаме — тилформамиде и т. д. Концентрация полиуретана в растворе может быть от 1 до 50%. После нанесения раствора раство­ритель удаляют при 120—300°С. Обработанный таким обра­зом поливинилиденфторид обладает адгезией к полиэфирам, эпоксидам, фенолоформальдегидным смолам, хлорированно­му каучуку и полиуретанам [298].

Рис. 4.2. Влияние адгезионного грунта на основе у-глицидоксипропилтриметон
сисилана на стойкость к горячей воде клеевых соединений малоуглеродисто
стали B99EN3B, выполненных эпоксидным клеем:

1 — поверхность с грунтом; 2 — поверхность без грунта.

Рис. 4.3. Влияние толщины слоя клея на прочность клеевого соединения, вы
полненного кремнийорганическим клеем Genusil NG-3800.

Одним из видов грунтов являются силановые аппреты, илг праймеры. К ним относятся вещества, имеющие два типе функциональных групп, один из которых может взаимодейст­вовать с клеем, второй — с субстратом. Аппреты используют в виде сильноразбавленных растворов (до 1%), их наносят на субстрат, удаляют растворитель, после чего проводят скле­ивание [299, 300]. Применение таких веществ позволяет улуч­шить адгезию не только при воздействии влаги, но и при по­вышенных температурах. Так, нанесение на поверхности не­ржавеющей стали Х18Н9Т и титанового сплава аппретов по­зволило обеспечить стойкость клеевых соединений, выполнен­ных полиимидным клеем, при 300 °С в течение 1000 ч [6, с. 13].

Для улучшения адгезии эпоксидных клеев к титановому сплаву его поверхность обрабатывают грунтом А-187. Обез­жиренные детали из титанового сплава погружают на 2 мин в 1%-ный раствор грунта, затем сушат 20 мин при ПО °С и склеивают. Прочность клеевых соединений в исходном состоя­нии повышается примерно на 20%, после кипячения в воде а течение 24 ч — на 64% [301].

Нанесение праймеров под клеи на основе кремнийоргани­ческих каучуков позволяет повысить их адгезию к большинст­ву субстратов. Применение RTV-силиконов в качестве клеев; без праймеров практически невозможно, поскольку прочность клеевых соединений очень низка. При нанесении праймеров, прочность клеевых соединений составляет 3—5 МПа прт 100%-ном когезионном разрушении [300].

Применение аминоэтоксисиланов и подобных им соедине­ний позволяет обеспечить адгезию клеев-герметиков (напри­мер, У-2-28) к полиимидной пленке, в то время как без них. склеить ее не удается [302, с. 203].

Универсальным способом повышения адгезионной прочное і различных неметаллических материалов является обработ — з их поверхности стабильными органическими радикалами 149, с. 55]. К таким соединениям относятся иминоксильные 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил и др.), гидразильные [.І’-дифенил^^’-пикрилгидразил, 1,Г-дифенил-1, 3,5-три — цетоксифенилгидразил), углеводородные (перхлортрифенил — етил), феноксильные [ди (бифенил-3,5-диизопропил-4-оксил)- іенил], вердазильные (трифенилвердазил). Их наносят на клеиваемые поверхности в виде 20%-ных растворов в раз — ичных органических растворителях, сушат на воздухе в те — ение 1,5—2,0 ч при 30—40 °С, после чего наносят клей. Такая бработка поверхностей приводит к повышению прочности :леевых соединений, например, поливинилхлорида на 50— 15%, капролона не менее чем в 4 раза (с дуралюмином в!—2,5 раза, со сталью на 15—65%), стеклотекстолитов — на 5-60%.