Лако-красочные материалы — производство

В результате взаимодействия фенолоформальдегидных смол с каучуками образуются эластичные теплостойкие продукты, об­ладающие хорошими адгезионными свойствами и представляющие исключительный интерес для изготовления на их основе конструк­ционных клеев.

Впервые фенолокаучуковый клей был разработан в 1938 г. Под маркой Сайклвелд и применен для приклеивания изолирующих материалов к крышам кузовов автомобилей. В 1940 г. модифици­рованный клей Сайклвелд нашел применение при изготовлении ко­жухов вентиляторов, частей предохранительных сеток в пассажир­ских железнодорожных вагонах, в производстве чемоданов и т. д. Начиная с 1941 г., клей применяется в авиационной технике США. В настоящее время известен ряд фенолокаучуковых клеев, разрабо­танных в СССР и за рубежом, обладающих высокой теплостой­костью, достаточными выносливостью и длительной прочностью. Клеевые соединения на этих клеях характеризуются высокой проч­ностью при неравномерном отрыве.

Строение продуктов взаимодействия фенолоформальдегидных смол с каучуками до сего времени точно не установлено. Счита­ют, что фенолоспиртьт являются вулканизующими агентами для каучуков [15]. В ряде случаев, например при сочетании феноло­формальдегидных смол новолачного типа с бутадиен-нитрильными каучуками, образуются блок-сополимеры, обладающие высокой прочностью [16].

Для изготовления клеев наиболее широко применяются феноль — ные, крезольные, феиолофурфурольные и резорциновые смолы в со­четании с нитрильными каучуками [14]. Клеи н. а основе крезоло — формальдегидных смол не обеспечивают достаточной стойкости клеевых соединений к действию повышенных температур. Лучшие клеящие свойства имеют композиции на основе фенолоформаль — дегидной смолы и каучука, содержащего не менее 40% акрилонит — рила. Кроме нитрильных каучуков в качестве компонентов феноло­каучуковых клеев применяется полихлоропрен (неопрен) в сочета­нии с полиамидом. Клеевые композиции, содержащие хлоропре — новый каучук, менее теплостойки, чем композиции с нитрильным каучуком.

Существенное влияние на процесс взаимодействия каучука со смолой оказывает соотношение скоростей отверждения смолы и вулканизации каучуков. Скорость отверждения смолы обычно больше скорости вулканизации каучука. При слишком большой разнице в скоростях в конечном продукте будет преобладать смесь полимера и вулканизованного каучука. Такой клей не обеспечива­ет достаточной прочности склеивания. При меньшей разнице в ско­ростях происходит взаимодействие смолы с каучуком с образова­нием продуктов, на основе которых получаются клеевые соедине­ния с высокой прочностью и теплостойкостью [17, 18]. Ниже при­ведены данные о прочности клеевых соединений металлов на клеях из нитрильного каучука (продолжительность вулканизации рези­новой смеси при 150°С— 70 мин) и различных фенолоформальде­гидных смол:

Резорциноформ — альдегидиая смола

Температура отверждения клея,

"С……………………………………………

Продолжительность отвержде­ния клея, с

Разрушающее напряжение кле­евого соединения при сдви­ге, кгс/см2 при 20°С…… .

140 10

150 85

150 300

160 20

210 90

200 80

» 200 °С…………………………………….

Большое влияние на свойства композиций оказывает соотноше­ние компонентов. По мере повышения содержания каучука сверх

О 25 50 75 100 Содержание СКН-Щ %

Оптимального прочность (рис. 1.1) и жест­кость клеевого соединения снижаются. При увеличении содержания феноло- формальдегидной смолы прочность кле­евого шва при повышении температуры снижается незначительно, но при этом увеличивается хрупкость клеевой пленки, что отрицательно сказывается на показа­телях прочности при комнатной темпера­туре (табл. 1.5).

Рис. 1.1. Влияние содержания бутадиен-нитриль — ного каучука СКН-40 в фенолокаучуковой клее­вой композиции на прочность при сдайте клее­вых соединений алюминиевого сплава при раз­личных температурах.

Таблица 1.5. Зависимость прочности клеевых соединений дуралюмина от содержания феиолоформальдегидной смолы в феиолокаучуковом клее [17, 18] Содержание феиолоформаль­дегидной смолы в клее, вес. ч. на 1 вес. ч. каучука Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см® Уменьшение проч­ности прк 200 °С, % При 20 °С При 200 "С 0,6 213 67 65,5 1,2 183 67 63,5 1,8 138 56 59,4 3,6 116 62 46,5

Клеи ВК-32-200, ВК-3, ВК-4, ВК-13, КВ-13М [14, 17-!-21] при­меняются для склеивания металлов, стеклопластиков и других ма­териалов. Клей ВК-32-200 предназначается для крепления при обычной температуре стекловолокнистых теплоизоляционных мате­риалов к металлам. Клеи состоят из двух компонентов, которые смешиваются перед употреблением. Состав и свойства фенолокау — чуковых клеев приведены в табл. 1.6.

Технологический процесс склеивания конструкционными клея­ми сводится к нанесению на склеиваемые поверхности двух и бо-

Таблица 1.6. Состав и свойства фенолокаучуковых клеев Марка клея Компоненты Вязкость по ВЗ-1, с Фенольная смола Рези овая смесь Жизнеспо­собность клея, ч Марка Срок хране­ния, мес. Состав Срок хране­ния, мес. ВК-32-200 Лак ИФ 3 Нитрильный каучук с 3 Не менее 15—70 ВК-3 Лак ИФ Отвердителем 24 3 Модифицированный 3 6—24 15—100 ВК 4 Нитрильный каучук Резол 300 6 Нитрильный каучук с 3 24 Не более Минеральным напол- 350 ВК-13 Нигелем Резол 300 6 Карбоксилсодержащий 4 24 Не более ВК-13М Каучук 200 Резол 300 6 То же с минеральным 4 . 24 200 Наполнителем И более

Таблица 1.7. Технологические режимы склеивания металлов Фенолокаучуковыми клеями Марка клея Расход клея Открытая выдержка Режим Склеивания Чнсло наноси­мых слоев Расход на каждый слой, Г/М2 Температура, °С Продолжи­тельность, ч Давление, КГС/СМ2 ВК-32-200 Не более 150—300 Не менее 30 мин при 15— 175±5 1 6-20 2 30 °С после нанесения Первого и последую­ Щего слоев; не менее 30 мин при .15—30 °С и 1,5 ч при 60—65 °С Шосле нанесения по­ Следнего слоя ВК-3 2 и более 150—300 То же 165+5 1 6-20 ВК-4 2 200—300 » 200+5 2 10—20 ВК-13 2 200—250 20 мин при 20 °С и 1,5 ч 200 2 6-8 ВК-13М .при 65 °С 2 150—200 То же 150 2 3—6

Лее слоев клея, причем после нанесения каждого слоя требуется открытая выдержка, а затем производится выдержка под давлени­ем при 150—200 °С (табл. 1.7). Для достижения максимальной прочности клеевых соединений рекомендуется склеиваемые поверх-

Температура, °С Рис. 1.2. Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений алюминиевого сплава на конструкционных фенолокаучуковых клеях от температуры.

«г § §1 а; Ол оГ ИЗ си 3 з §

* S Й-55- с S?, ч 300 I?* Э C4U 3 c^j

. 200

100

°100~

Температура, °c

Рис. 1.3. Зависимость прочности при равномерном отрыве клеевых соединений дуралюмина на конструкционных фенолокаучуковых клеях от температуры.

-g si

-50 О 50 100 150 200 Температура,°С

Рис. 1.4. Зависимость прочно­сти при неравномерном отрыве клеевых соединений дуралюми­на на клее ВК-3 от темпера­туры.

Ности предварительно обрабатывать шкуркой или гидропеско — струить.

Фенолокаучуковые клеи характеризуются высокой прочностью при сдвиге, равномерном (рис. I.2 и 1.3) и неравномерном отрыве (табл. 1.8 и рис. 1.4). Данные о длительной прочности клеевых со-

Таблица 1.8. Прочность при неравномерном отрыве клеевых соединений Металлов на фенолокаучуковых клеях Марка клея Прочность при неравномерном отрыве, кгс/см При 60 °С При 20 "С При 80 "С При 160 "С При 200 "С При 250 "С При 300 "С ВК-32-200 20 30 _ 17 10—12 10 5 Вк-з 38 65 50 28 16—20 — — ВК-4 25 32 — — — 9,5* 6 ВК-13 33 45 — — 16 12 8 ВК-13М 60 45 35 16 10

* Прв 275 °С.

Единений дуралюмина на фенолокаучуковых конструкционных кле­ях при 20 СС представлены ниже:

		Напряжение	Время до
		Сдвига, кгс/см2	Разруше­
			Ния, ч
ВК-32-200		140	500
ВК-3 , ,	# » а *	90	1000
ВК-4 , .	> f I,	130	500
ВК-13 , „		125	1000
ВК-13М	, . — »	115	500

Длительная прочность клеевых соединений на фенолокаучуко­вых клеях при повышенных температурах вполне удовлетворитель-

ЗООг — 20 °С 1 10 100 1000 Продолжительность испытания, ч Рис. 1.5. Длительная прочность клеевых соединений стали на клее ВК-32-200 при Различных температурах.

На, как это можно видеть из данных, приведенных на рис. 1.5 и ниже:

ВК-13 BK-13M

(с галь 30ХГСА) (дуралюмин)

Температура испытаний, °С 250 300 200

Напряжение сдвига, кгс/см2 46 30 -27 10 5 43

Время до разрушения, ч . . 1000 1500 80 50 1000 500

Данные об усталостной прочности при сдвиге клеевых соедине­ний дуралюмина при 20 °С приведены ниже:

Максимальное напряжение цикла, кгс/см2 105 циклов 106 циклов 107 циклов

75 90 95

55 82 85

37 75 75 105 85

ВК-32-200 ВК-3 ВК-4 ВК-13 . ВК-13М

Фенолокаучуковые клеи обладают высокой стойкостью к дейст­вию повышенных температур. На рис. 1.6—1.8 и в табл. 1.9—1.13 приведены данные о термостабильности клеевых соединений метал­лов на конструкционных фенолокаучуковых клеях.

Рис. 1.6. Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений стали иа клеях ВК-3 (———- ) и ВК-32-200 ( ) от продолжительности старения при 80 °С (температуры испытания 20 и 200 °С).

Продолжительность старенияч

Продолжительность старения, ч

Hi1*1 А ® ^ ЗЙ* аГ Я ё.,3 J?1 t^o А1?? A; ^

Рис. 1.7. Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений на клее ВК-4 от продолжительности старения при 200 °С (температуры испытания 20, 275 и И 300°С).

Рис. 1.8. Зависимость прочности при неравномерном отрыве клеевых соединений на клее ВК-4 от продолжительности старения пои 200 (/) и 80 °С (2) (темпе­ратуры испытания 20, 80 и 200 °С).

Таблица 1.9. Прочность клеевых соединений стали ЗОХГСА На клее ВК-13 после старения при повышенных температурах Темпера­тура, °С Продолжи­тельность старения, ч Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/сма Прочность при неравномерном отрыве, кгс/см При 20 °С При 200 °С При 260 "С При 300_°С При 20 °С При 200 "С При 2Б0_°С При 300 °С 200 0 207 80 _ 57 21 _ 1000 218 142 — — 29 8 — — 2000 171 119 — — 18 8 — — 3000 155 81 — — 12 11 — — 5000 87 56 — — — — — — 250 0 217 — 73 — 57 — 16 — 500 140 — 90 — 10 — 5 — 1000 93 — 45 — 8 — 5 — 1500 62 .—. 30 — 8 — 5 — 2000 — — — 7 — 4 — 300 0 217 .— — 37 43 — — 7 50 146 — — 67 6 — — 5 100 141 — — 62 6 — — 5 500 85 — — 40 3 — — 3 1000 63 — — 30 3 — — 2

Таблица 1.10. Прочность прн сдвиге клеевых соединений металлов На клее ВК-13М после старения при повышенных температурах Температура Продолжи­ Разрушающее напряженке Склеиваемое материалы Тельность При сдвиге, кгс/смЕ Старения, Of Старения, Ч При 20 °С При 150 °С При 200 °С Алюминиевый сплав Д16 До старения __ 176 80 Плакированный 150 1 000 228 78 — Анодированный 150 3 000 182 88 — 5 000 150 58 — 10 000 159 50 ____ 20 000 125 40 ____ 30 000 110 40 — Сталь ЗОХГСА (дробе­ До старения — 214 — ‘ 57 Струйная обработка) 200 2 000 373 — 132 3 000 256 — 103 5 000 197 — 127 10 000 117 — 101

Таблица 1.11. Прочность при неравномерном отрыве клеевых соединений металлов на клее ВК-13М после старения при повышенных температурах Температура Продолжи­ Прочность при неравномерном Склеиваемые материалы Тельность Отрыве, кгс/см Старения, °С Старения, Ч При 20 °С При 80 °С При 200 °С Алюминиевый сплав Д16 80 0 42 33 500 48 30 — 1000 52 32 — 2000 38 31 — Сталь ЗОХГСА 200 0 47 — 14 500 48 — 13 1000 48 — 11 2000 41 — 10

Таблица 1.12. Прочность при сдвиге клеевых соединений металлов на клее ВК-32-200 после старения при повышенных температурах Склеиваемые материалы Температура Продолжи­тельность Разрушающее напряжение при сдвиге, КГС/СМ2 Старения, °С Старения, Ч При 20 °С При 150 °С При 200 °С При 250 °С При 300 °С

До старения		180	150
150	5 000	190	40	___	___	—
150	10 000	135	80	—	—	___
	25 000	100	40	___	—	—
До старения	—	200	—	100	65	20
200	500	260	___	145	___	—
	1 000	240	___	110	—	___
	2 000	195	—	.—	—	—
	3 000	123	___	—	___	—
	5 000	100	___	75	___	—
250	500	85	___	.—-	65	___
	1 000	40	—	___ .	20	___
300	300	65	—	—	—	20
	500	80	—	—	—	30

Алюминиевый сплав Д16 плакированный анодированный Сталь ЗОХГСА (дробе струйная обработка)

Таблица 1.13. Прочность при сдвиге клеевых соединений металлов на клее ВК-3 ________________________________ после старения при повышенных температурах

Температура старения, °С

Склеиваемые материалы

Алюминиевый сплав Д16 ■плакированный ■анодированный

Сталь ЗОХГСА (дробе­струйная обработка)

	При 20 °С	При 15. °С	При 200
_	247	46
5 000	249	106	—
10 000	228	77	____
15000	192	101	____
20000	217	74	____
25 000	182	50	.—
—	210	—	70
500	350	—	146
1 000	390	—	149
2 000	224	—	118
3 000	139	—	108

Продолжи­тельность старения,

До старения 150 150

До старения 200

Разрушающее напряжение при сдвлге, кгс/см2

Данные, приведенные в табл. 1.14, характеризуют стойкость кон­струкционных фенолокаучуковых клеев к циклическому воздейст­вию переменных температур.

Таблица 1.14. Прочность при сдвиге клеевых соединений дуралюмина на клее ВК-3 прн действии переменных температур Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см2 Число Перепад температур. Циклов "С При 20 °С Прн 80 °С При 200 °С 0 От —60 до +80 243 143 10 224 150 — 30 195 131 — 0 От —60 до +200 183 — 51 20 264 — 80 30 271 — 103

По стойкости к действию воды и различных атмосферных фак­торов фенолокаучуковые клеи являются лучшими из известных конструкционных клеев [22—28] (рис. 1.9 и табл. 1.15).

Таблица 1.15. Прочность при сдвиге клеевых соединений металлов на фенолокаучуковых клеях после длительной выдержки в различных климатических условиях* Температура Снижение прочности, % Марка клея Склеиваемые материалы Испытания, -с В складских На открытом Условиях Стенде ВК-32-200** Сталь ЗОХГСА (дробе­ 20 15 10 Вк-з** Струйная обработка) 200 23 23 Алюминиевый сплав Д16 20 5 5 ВК-13** Анодированный 80 25 25 То же 20 13 14 300 25 14 BK-13M*** То же 20 12 7 Зашкуренный 200 30 15

* Приведены средние показатели снижения прочности во влажной субтропической зоне, средней полосе Европейской части СССР и Северном Приморском крае. ** Продолжительность экспозиции Б лет. *** Продолжительность экспозиции 3 года.

Ниже приведены данные о водостойкости клеевых соединений на фенолокаучуковых клеях:

TOC o "1-3" h z Уменьшение прочности ‘ ■

После действия воды в течение 30 сут при 20 °С, %

ВК-32-200 …………………………………………………………………………. О

ВК-3………………………………………………………………. 15—20

ВК-4………………………………………………………………. 5—7

ВК-13 …………………………………………………………… Ю—15

, ВК-13М……………………………………………………….. 3—10

4—2591 49

Данные о стойкости клеевых соединений дуралюмина на клее ВК-4 к действию различных сред [23—25] приведены ниже (про­должительность выдержки 5 сут): Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см2 При 20 "С При 275 Контрольный образец 172 65 Бензин ароматизирован­ 78,6 Ный……………………………….. 175 Гидрожидкость типа 60,8 АМГ10Ф 177 Керосин…………………………. 166 60 Топливо Т-2 •…………………. 174 74 Трансформаторное масло 185 75,2

Кроме стали и дуралюмина фенолокаучуковые клеи хорошо склеивают также титановые сплавы и стеклотекстолиты (табл. 1.16) Фенолокаучуковые клеи широко применяются для склеивания со-

I 40 Hs

О; о

CD CD О) з; сц

1Ы

О з з

Е

£ *

О,

"0 1 г з 4 5 в

Продолжительность Выдержки, мес.

Рнс. 19. Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений дуралюмина на клее ВК-3 от продолжительности пребывания в камере искусственного тропиче­ского климата (1) и продолжительности действия 3%-ного раствора поваренной

Соли (2) (температуры испытания 20 и 80 °С).

Рис. 1.10. Зависимость прочности при равномерном отрыве сотового заполнителя

От обшивки (клей ВК-4) от температуры.

Товых конструкций из металлов и стеклопластиков. Клеевые со­единения сотовой конструкции характеризуются достаточно высо­кими прочностными показателями (рис. 1.10 и табл. 1.17).

’20

I I I . 1 ‘ I__________________ I 100 ZOO 300 400 Температура,°С

Конструкционные фенолокаучуковые клеи выпускаются также в виде пленок, что позволяет в некоторых случаях упростить тех­нологию склеивания и обеспечить высокую надежность клеевого со­единения [29]. Для получения большинства пленочных клеев без подложек пригодны машины различных систем, в частности маши­ны ленточного типа, в которых поверхностью для формования плен­ки обычно служит бесконечная металлическая лента, охватывающая два барабана. Для обеспечения съема пленки с ленты послед­няя предварительно покрывается подслоем, не имеющим адге­зии к материалу пленки; для этой цели можно использовать же-

Таблица 1.16. Прочность клеевых соединений различных материалов на фенолокаучуковых клеях

Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см2

ВК-4

Вк-з

BK-13

BK-13M

ВК-32-200

Склеиваемые материалы

При 20 °С

При 275 °С

При 300 °С

Прч 20 °С

При ■250 °С

При 300 °С

При 20 °С

При 80 °С

При 200 °С

При 80 °С

При 20 СС

• при 200 °С

При 20 °С

Сталь ЗОХГСА (опеско-

■струенная) Алюминиевый сплав Д16 зачищенный шкур­кой

236 220 210

175 145

55-65 43

200 200 190

160—240

115—160

70

700 73 68

45 44 40

180—220 160—200 150—200

70—110 60—95 60—90

170 160 160

70 55 45

160—240

115—160

Г 200—230 " 65—90*

155 125*

55 25*

170—200 66—90*

105—145 30—68*

233 117*

75 32*

60 31*

251 88*

70—110 15—23*

171 75*

80 36*

Анодированный с хромпиковым напол­нением Титановый сплав Стеклотекстолит

* Разрушение по стеклотекстолиту.

Таблица 1.17. Прочность клеевых соединений обшивки из сплава Д16 с сотовым заполнителем из фольги толщиной 0,05 мм (размер ячейки 5 мм) на клее ВК-4 Материал сотового заполнителя Условия испытаний Разрушающее напряжение При равномерном отрыве, кгс/см2 Разрушение по фольге, О/ /о Разрушающее напряжение При равномерном отрыве, кгс/см2 Разрушение по фольге, о/ /0 При 20 °С При 275 °С Фольга из алюминиевого спла­ Исходные данные 30,4 75 17,4 60 Ва АМг После выдержки в течение 21.2 73 12,5 53 50 ч при 275 °С Фольга из спеченной алюмини­ Исходные даяные 29,7 40 18,2 Разрушение по Евой пудры Клею После ■ выдержки в течение 17,7 Разрушение по 13,6 То же 50 ч при 275"С Клею

Латин, воск, ацетилцеллюлозу, полиэтилен, некоторые кремнийор — ганические соединения, фторопласты и др. Пленка-подслой при­клеивается или наносится в виде раствора, который равномерно распределяется по поверхности ленты с помощью специального устройства. В некоторых случаях для получения пленок могут быть использованы шпрединг-машины и другие устройства.

Для изготовления пленки в лабораторных условиях используют­ся литейные столы. Пленки отливают на стекле (с антиадгезион­ным подслоем) или на полиэтилене, политетрафторэтилене. Пленоч­ные клеи с подложками чаще всего получают на вертикальных или горизонтальных пропиточных машинах.

Поскольку концевые части клеевого шва, выполненного вна­хлестку, работают не только на сдвиг, но и на неравномерный от­рыв,- применяют клеящую пленку, состоящую по краям из относи­тельно менее прочного, но высокоэластичного, например феноло — каучукового, клея, а в средней части — из жесткого высокопрочно­го (эпоксидного) клея. Сравнительные данные о прочности клеевых соединений на жидких и пленочных фенолокаучуковых клеях при­ведены в табл. 1.18—1.20.

Таблица 1.18. Прочность при сдвиге клеевых соединений дуралюмина на жидких и пленочных фенолокаучуковых клеях Марка клея Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см2 При —60 °С При 20 "С При 80 °С 1при 200 °С При 300 °С ВК-32-200 Жидкий 180 170 — 70 35 Пленочный 230 160 — 60 22 Вк-з Жидкий 350 170 110 60 — ■пленочный 300 150 100 50 — ВК-4 Жидкий 280 150 — 70 30 Пленочный 240 125 — 60 35*

* При 275 °С.

Таблица 1.19. Прочность при неравномерном отрыве клеевых соединений Металлов на клее ВК-3 Вид клея Склеиваемые материалы Прочность при неравномерном отрыве, кгс/см При —60 "С При 20 °С При 80 °С При 150 °С При 200 °С При 250 °С Жидкий Алюминиевый с-плав Д16Т 32 50 28 20 — — Пленочный Сталь ЗОХГСА 38 65 50 28 16 — Алюминиевый сплав Д16Т 25 55 35 25 — 12 Сталь ЗОХГСА 55 65 45 28 12 12

Таблица 1.20. Прочность при неравномерном отрыве клеевых соединений Металлов на клее ВК-32-200 Прочность при неравномерном отрыве, кгс/см Вид клея Склеиваемые Материалы При При Прн При При При При —60 "С 20 °С 150 "С 200 — С 250 °С 275 "С 300 "С Жидкий Алюминиевый сплав 20 30 17 10 _ __ Д16Т Сталь ЗОХГСА — 32 — 16 10 — 5 Пленочный Алюминиевый сплав 20 38 22 12 10 10 6 Д16Т Сталь ЗОХГСА — 50 — 18 15 — 7,5

Клей ПФК-19 представляет собой раствор фенолоформальдегид — ной смолы ПФ-27, модифицированной каучуком. Клей применяет­ся для склеивания при нагревании (125—130 °С) металлов и не­металлических материалов, а также в производстве фольгирован — ных материалов для печатных схем. Клей представляет собой мут­ную жидкость светло-коричневого цвета с вязкостью (по ВЗ-1) 30—50 с при 20°С; концентрация клея 11—15%. Разрушающее на­пряжение клеевых соединений дуралюмина при сдвиге при 20 °С не менее 130 кгс/см2, при 200 °С — не менее 40 кгс/см2 [30].

Клей КПФ-250 предназначается для работы при 250°С. Кле­евые соединения имеют исходную прочность при сдвиге около 200 кгс/см2; после старения при 250 °С в течение 1000 ч прочность при сдвиге снижается до 55—80 кгс/см2 (при испытании при 20 и 250 °С). Клей рекомендуется для изготовления фольгированных ма­териалов [30].

Новая фенолокаучуковая композиция, модифицированная ре­зорциновой смолой ГР, рекомендуется для склеивания алюминие­вой фольги при изготовлении сотового заполнителя [31]. Клеевые соединения на ее основе отличаются повышенной прочностью.

Высокой теплостойкостью и исключительной термостабиль­ностью обладают клеевые соединения на основе модифицированной карборансодержащей фенолоформальдегидной резольной смолы [32].

Клей ВК-32-2 применяется для приклеивания стекловолокни — стых теплоизоляционных материалов к металлу [33, 34]. Он пред­ставляет собой жидкий продукт черного цвета, приготовляемый смешением двух компонентов — резольной смолы и резиновой сме­си. На соединяемые поверхности его наносят мягкой кистью, расход клея от 200 до 300 г/м2. После нанесения клея для удаления части растворителя нанесенный слой выдерживают на воздухе (до отли — па), затем на поверхность металла накладывают теплоизоляцию и слегка прижимают или прикатывают ее резиновым роликом. Склеивание осуществляется при 20-—25 °С в течение 3 сут. Мон­тажные работы могут производиться через сутки после склеива­ния, так как прочность при отслаивании к этому времени достига­ет 20—30 кгс/м, а через 5 сут составляет 65 кгс/м и далее не изменяется.

Зависимости прочности при отслаивании клеевых соединений теплоизоляционного материала с дуралюмином или сталью от тем­пературы испытания приведена ниже:

Температура испытания,

°С……………………………………………….. —55 20 60 150 200 300

Прочность при отслаива­нии, кгс/м……… 49* 73* 20** 15** 23** 32**

* Разрушение по клею.

** Разрушение по теплоизоляционному материалу.

Повышение прочности при 200—300 °С обусловлено тем, что при этих температурах происходит дополнительное отверждение клеевой композиции, в результате чего прочность клеевого соеди­нения превышает прочность теплоизоляции, и разрушение образцов происходит полностью по теплоизоляционному материалу. Такое же явление наблюдается и при более длительном воздействии тем­пературы 150°С на клеевые соединения стали и стекловолокнисто — го теплоизоляционного материала:

Продолжительность нагревания при

150 °С, мин………………………………………………………. 10 30 60 180

Прочность при отслаивании при

150 °С, кгс/м…… 11* 28** 34** 46**

* Разрушение по клею.

** Разрушение по теплоизоляционному материалу.

Клеевые соединения стекловолокнистых материалов с металлом на клее ВК-32-2 устойчивы к действию керосина, бензина, мине­рального масла, воды.

За рубежом известны различные марки фенолокаучуковых пле­ночных клеев: РА-101, AF-6, AF-31, AF-32, Метлбонд 4021 и 4041, Сайклвелд, Сайклбонд К-183, Сайклтейп, Пластилок 601, 608, 620, 635, 636, 638 и 650 и др. [29, 35, 36]. Жидкие клеи выпускаются под марками Н2Р, Пластилок 605, 618 и др. Как правило, в лите­ратуре приводятся лишь примерные рецептуры клеев этого типа (табл. 1.21). Склеивание этими клеями производится в течение 20— 120 мин при 150—200 °С и давлении 3,5—10 кгс/см2. Данные о проч­ности при сдвиге клеевых соединений металлов на клеях указанных в таблице рецептур приведены ниже:

Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см2 при —55 °С при 24 °С при 126 "С при 150 °С при 260 °С

Алюминиевый сплав 2024-ТЗ…. 140—280 210—420 70—210 35-175 —

Сталь 17-7РН…. 280—420 210—420 140—210 — 70—140

Сравнение прочностных показателей зарубежных клеев на осно­ве фенолоформальдегидных смол и бутадиен-нитрильного каучука показывает преимущества клеев Пластилок 635 и 636 [35]: разру­шающее напряжение при сдвиге клеевых соединений составляет

Таблица 1.21. Составы зарубежных фенолокаучуковых клеев Для склеивания металлов Компоненты Содержание, вес. ч. Компоненты Содержание, веч. ч. Пленочный клей Жидкий клей Пленочный клей Жидкий. клей Нитрильный каучук 100 100 Окись цинка 5 5 (около 30% акрило- Сера 1—3 1-3 Нитрила) Ускоритель 0,5—1,0 0,5-1 Фенолоформальдегидная 75—100 0—200 Антистаритель 0—5 0—5 ■смола (новолачная) Фенолоформальдегидная — 0—200 Стеариновая кисло­ 0—1 0—1 Смола (резольная) Та Сажа 0—20 0—50 Наполнитель 0—100 0—100 Пластификатор 0—10 — Растворитель — 20—50% От массы Компонен­ Тов

80 кгс/см2 при 250 °С. Температурные зависимости прочности кле­евых соединений алюминиевых сплавов на зарубежных фенолокау­чуковых клеях представлены на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений алюмини­евого сплава на различных клеях от температуры: / —AF-30; 2 ■ — AF-31 (пленка); 3 — Нарм — тэйп 103-45 (пленка); 4 — Метлбоид 4021;

5 — Пластилок 635-636.

Температура,°С —

Данные о прочности клеевых соединений алюминиевых сплавов на фенолокаучуковых клеях AF-6, AF-32 и Метлбонд 4041 приве­дены ниже:

Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см2 при 20 °С при 80 "С при 150 "С при 200 "С

TOC o "1-3" h z AF-6 ………………………………………. 230 78 62 —

AF-32 …………………………………….. 225 141 95 —ь

Метлбонд 4041 … 207 107 95 90

Клей РА-101 представляет собой двухкомпонентную компози­цию на основе бутадиен-нитрильного каучука и фенолоформальде — гидной смолы следующего состава (в вес. ч.).

Компонент I Каучук бутадиен-нит- Рильный (OR-25ST) . 100 Сажа………………………………. 50 Стеариновая кислота 1 Окись цинка. . . . 5 Смола Эджерайт . , . 1 Продукт Бутил 8 . « , 7

Компонент II

Смола фенолоформальде-

Гидная Бакелит 18773 50 Смола фенолоформальде-

TOC o "1-3" h z гидная Дурец 7031А 50

Каятакс 2

Сера 3

В качестве растворителя компонента I применяют метилэтилке — тон; компонент II представляет собой порошок. Перед употребле­нием 12,5 вес. ч. компонента II смешивают с 100 вес. ч. компонен­та I. Смесь имеет ограниченную жизнеспособность.

Клей наносят с помощью кисти или пульверизатором. Раство­ритель удаляют при кратковременной открытой выдержке. Отверж­дение клея рекомендуется производить при 93—149 °С под давле­нием 3,5—14 кгс/см2.

Данные о прочности при сдвиге клеевых соединений металлов на клее РА-101 при различных температурах приведены ниже:

Температура испытания, °С —54 23 ‘ 82 Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/см2 370 304 176

Длительная прочность при сдвиге клеевых соединений металлов на клее РА-101 в течение 200 ч составляет более 57 кгс/см2; раз­рушающее напряжение при сдвиге после действия воды в течение 30 сут составляет 279 кгс/см2. Выдержка в течение 7 сут в масле и в жидком топливе практически не снижает прочности склеивания. Клей применяется и в виде пленок.

Фенолокаучуковые клеи рекомендуются для склеивания резины с металлами, дерева с металлами, стекла и керамики. Описано применение клеевых пленок на основе фенолоформальдегидных смол и нитрильных каучуков с алюминиевым порошком в качестве наполнителя, предназначенных для склеивания стекла и металла [37]. Клей состоит из 100 вес. ч. нитрильного каучука, 5 вес. ч. оки­си цинка, 1 вес. ч. серы, 1 вес. ч. меркаптобензотиазола, 20 вес. ч. алюминиевого порошка, 150 вес. ч. фенолоформальдегидной смолы и 12 вес. ч. гексаметилентетрамина.

Смеси растворов каучуков и фенолоформальдегидных смол в неполярных органических растворителях с добавками перекиси бен — зоила, бензохинона или бензохинондиоксима предложены в каче­стве клеящих составов для соединения каучуков, металлов, стек­ла, дерева и др. [38].

Отверждающийся при нагревании фенолокаучуковый клей, пригодный для соединения каучука и металла, может быть приготовлен следующим образом [39]: 100 вес. ч. натурального каучука вальцуют с 3 вес. ч. окиси цинка, 8 вес. ч. серы и 1 вес. ч. бензотиазолсульфида и растворяют полученный продукт в кси­лоле. Смесь нагревают при 100—110 °С до тех пор, пока 12%-ный раствор не бу­дет иметь вязкость 5 сП при 25 °С. Одновременно готовят фенолофурфуроло — формальдегидную смолу путем конденсации 23 вес. ч. фенола с 23 вес. ч. фур­фурола и 200 вес. ч. 1%-иого водного раствора едкого натра в течение 1 ч. при кипячении. К образовавшемуся продукту добавляют 50 вес. ч. 10%-ного форма­лина и кипятят еще 1 ч. После охлаждения смолу подкисляют соляной кислотой и подогревают до кипения. Отделившуюся смолу промывают водой и сушат. Отвердителем служит гексаметилеитетрамин.

Раствор смолы используют в качестве подслоя на металле. Склеивание про­изводят с помощью указанного выше деполимеризованного каучука в ксилоль — ном растворе 25%-ной -концентрации. Склеивание ведут под давлением 5— 10 кгс/см2 при 155 °С.

Описан модифицированный нитрильным каучуком фенольный клей марки Сайклбонд К-183, предназначенный для склеивания ме­талла, эбонита, термореактивных пластмасс, древесины, керамики, стекла. Клеевые соединения на этом клее отличаются высокими ударной вязкостью, теплостойкостью и эластичностью. Клей не дает усадки, хорошо растекается и быстро высыхает. Разрушающее напряжение при сдвиге клеевых соединений алюминиевых сплавов при комнатной температуре составляет 140 кгс/см2; разрушающее напряжение при сдвиге клеевых соединений стали [40] при 200 °С превышает 77 кгс/см2.

Разработан конструкционный клей для металлов, состоящий из смеси фенольной смолы с эластомером. Соотношение фенольной смолы и эластомера (по массе) составляет от 80: 100 до 500: 100. В качестве эластомеров могут быть использованы полибутадиен, бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный и полихлоропреновый каучуки, полиизобутилен и др. [41].

Фенолокаучуковый клей, содержащий пятиокись мышьяка, мо­жет эксплуатироваться в течение 10 мин при 525’°С или 1000 ч при 260 °С в закрытых соединениях [42].

В последние годы некоторыми зарубежными фирмами выпуще­ны новые марки фенолокаучуковых клеев. Фирма «Narmco» произ­водит клей Метлбонд 303 на основе фенолоформальдегидной смо­лы и неопрена. Клей представляет собой пленочный материал с полиамидной подложкой. Эта же фирма производит неарми- рованную клеящую пленку FM-238 на основе фенолоформальде­гидной смолы, модифицированной нитрильным каучуком. Фирмой «Narmco» выпускаются также фенолокаучуковые клеи М-402 (не — армированный) и N-102 (армированный), а фирмой «Minnesota Mining Manufacturing» — неармированные пленочные клеи AF-10, AF-30 и AF-33 (фенолоформальдегидная смола и нитрильный каучук). Большинство клеев применяется с подслоем-грунтом, обес­печивающим сохранность от повреждения и коррозии металличе­ских деталей, подготовленных для склеивания. Свойства клеевых соединений на некоторых из перечисленных клеев приведены в табл. 1.22.

Описаны клеи на основе феноломеламиноформальдегидной смо­лы, модифицированной нитрильным каучуком, предназначенные для склеивания различных материалов, применяемых в строительстве и в машиностроении [65].

Таблица 1.22. Режимы отверждения некоторых зарубежных Фенолокаучуковых пленочных клеев и свойства клеевых соединений на их основе Показатели Метлбонд 303 FM-238 М-402 N-102 Режим отверждения 162 162 Температура, °С 165 177 Продолжительность, ч 45 мин 1 1 1 Давление, кгс/см2 2,8 2,8 7,0 0,7—3,5 Разрушающее напряжение при Сдвиге, кгс/см2 При,—55 °С 380 290* 231** 252 » 20 °С 205 288 315 134 » 80 °С 113 198 225 79 Прочность при отдире Т-образ­ Ных образцов, кгс/см При —55 °С — 0,75 4,1 — » 20 °С — 8,1 10,8 2,7 » 80 °С — 4,1 — — » 162 °С — 3,3 — —

* При 162 °С—98 кгс/см2. ** При 138 °С—154 кгс/см-2.