Лако-красочные материалы — производство

Выбор клеев для каждого конкретного материала следует проводить с учетом условий его эксплуатации — температуры, возможных нагрузок, требуемого ресурса работы соединения, среды, в которой будет работать соединение, и т. д. [131, с. 31]. Необходимо напомнить, что когда речь идет о температуре эксплуатации, то имеется в виду фактическая температура в клеевом соединении, а не температура окружающей среды или на поверхности изделия. Как правило, температура в клеевом шве ниже, чем температура окружающей среды, особенно при циклическом или кратковременном нагревании клееных конст­рукций в процессе эксплуатации. По термостойкости клеи мож­но расположить в следующий ряд: неорганические > элементо­органические > модифицированные фенолоформальдегидные > > гетероциклические > эпоксидные > полиуретановые > кау­чуковые.

Необходимо помнить, что, как правило, чем более термо­стойким является клей, тем хуже его эластические свойства. Этот фактор необходимо учитывать при конструировании соеди­нения. Исключением являются клеи на основе элементооргани­ческих каучуков, сочетающие термостойкость до 300—350 °С с высокой эластичностью, однако они обеспечивают невысокие прочностные характеристики клеевых соединений (на уровне 2—3 МПа).

Прочность клеевых соединений, работающих при повышен­ных температурах, в процессе эксплуатации снижается. Терми­ческая деструкция полимерных клеев протекает с меньшей ско­ростью, чем окислительная, поэтому клеевые соединения, клее­вой шов которых находится в контакте с кислородом воздуха (сотовые конструкции, соединения пенопластов, рыхлых тепло­изоляционных материалов и др.), при использовании одного и того же клея будут иметь меньший ресурс работы при по­вышенных температурах, чем закрытые [46, с. 7J.

Весьма важен правильный выбор клеев для соединений, экс­плуатируемых при криогенных температурах. Хорошо зареко­мендовали себя при работе в этих условиях клеи полиурета­новые и на основе ароматических полимеров, содержащих гетероциклы. При этом для последних характерен более широкий интервал рабочих температур (от криогенных до 300—500°С вместо 80—150°С для полиуретановых). Прочность при сдвиге соединений на полиуретановых клеях находится в пределах 12 МПа при комнатной температуре и возрастает до 31, 34 и 55 МПа соответственно при температурах — 73, —195

и —253 °С. При необходимости сочетания работоспособнее™ при криогенных температурах с вакуумной плотностью целе­сообразно использовать эпоксидные клеи [89, с. 85]. Работо­способность клеевых соединений при криогенных температурах зависит от состава композиций, в частности от природы ис­пользуемого для отверждения эпоксидной смолы отвердите — ля. Наилучшими свойствами характеризуются клеевые соеди­нения, полученные с использованием полиэтиленполиамина:

Разрушающее на­пряжение при равно­мерном отрыве, МПа

20 °С —196 °С

Полиэтиленполиамин………………………………

Малеиновый ангидрид…………………………….

Низкомолекулярный полиамид Л-20 . .

Цианэтилированный полиамин УП-0633М

Работоспособность клеевых соединений при криогенных температурах зависит также от природы используемого в со­ставе клея наполнителя. Хорошим наполнителем является нит­рид бора [89, с. 85].

Для работы при криогенных температурах можно использо­вать некоторые анаэробные составы. Так, составы марок Уни — /герм-4ПР, Унигерм-1 и 1|К, Унигерм-2Н и 2С работоспособны в интервале температур от —253 до 200 °С, составы Анатерм-1, Анатерм-5М, Анатерм-10 и ДН-2 — в интервале температур от —193 до 150 °С, Анатерм-6В — от —100 до 150 °С [89, с. 61].

При работе с клеями на основе каучуков необходимо пом­нить, что при низких температурах они охрупчиваются. Наибо­лее работоспособны при низких температурах полиуретановые эластомеры. Кремнийорганические каучуки, содержащие фе­нильные группы, имеют более низкую морозостойкость, чем метилсилоксановые. Для работы при криогенных температурах следует использовать клеи на основе кремнийорганических кау­чуков, содержащих в молекуле до 30% (мол.) фепильных групп. Температура стеклования таких клеев — от —123 до — 130 °С [356].

Для работы при криогенных температурах можно также ис­пользовать акриловые клеи, особенно так называемые клеи «второго поколения». Клеевые соединения на этих клеях обла­дают исключительно высокой прочностью при расслаивании, сдвиге и ударе при температурах до—107 °С; прочность при сдвиге клеевых соединений стали при этой температуре дости­гает 9 МПа [70].

Для правильного выбора клея необходимо знать, какие статические и динамические нагрузки будут действовать на клеевое соединение, какова будет скорость нагружения и т. д. [357]. Не рекомендуется применять в силовых конструкциях термопластичные клеи, так как они разрушаются при воздейст­вии даже небольших постоянных нагрузок. Термореактивные

пей целесообразно использовать в соединениях, от которых эебуется высокая прочность и стойкость к действию усталост­ях нагрузок. Так, прочность клеевых соединений алюминие­эго сплава при воздействии на них постоянной нагрузки Э МПа уменьшается на 40—50% через 103 ч в случае приме- ения модифицированных эпоксидного и фенольного клеев и а 30—40% через 104 ч в случае использования полиимидного лея [351].

При испытаниях клеевых соединений на выносливость при двиге установлено, что под периодической нагрузкой, меняю — хейся во времени по закону, близкому к синусоидальному при агружении клеевых соединений с частотой 25—30 Гц, клее — ое соединение выдерживает 107 циклов нагружения при нагруз — е, составляющей 15—20% от исходного значения прочности, олученного при статических испытаниях. Поэтому при расчете рочности клеевых соединений в конструкциях, подвергающихся лительным динамическим нагрузкам, необходимо уменьшить начения прочности, полученные в результате испытаний на іастяжение, на 80—90%.

При выборе клея для соединений, работающих в агрессив­ных средах, необходимо помнить, что в любом случае более іьісокой стойкостью характеризуются клеи, отвержденные при ювышенных температурах (в отличие от клеев холодного от — іерждения). Высокой стойкостью к агрессивным средам оглича — отся полиуретановые, эпоксидные и полиароматические клеи, і также клеи на основе фторопластов.