Лако-красочные материалы — производство

Клеевые композиции, отверждаемые дициандиамидом (ДЦД), в большинстве случаев представляют собой твердые продукты, вы­пускаемые в виде прутков или порошка с наполнителем (чаще все­го алюминиевая пудра) или без него. К таким клеям относятся отечественные композиции Д-22, Д-23, Д-54, Эпоксид П и Пр, МАТИ К-2, а также Аральдит 1 (фирма «Ciba») и др. Составы клеев Д-22, Д-23 и Д-54 приведены в табл. 1.51.

Склеивание этими клеями проводится при давлении 0,5— 3,0 кгс/см2 при следующих режимах:

Температура, °С. . . 240 220 200 180 150 120 Продолжительность вы­держки, мин. . 5 15 40 120 300 600

Клеи Эпоксид Пр (пруток) и Эпоксид П (порошок) предназна­чаются для склеивания металлов и неметаллических материалов (стекло, фарфор, керамика, пластические массы, древесина и др.)- Жизнеспособность клеев не менее 6 мес. Клеевые соединения ме­таллов могут работать в интервале температур от —60 до 100 °С.

Таблица 1.51. Состав клеевых композиций Д-22/ Д-23 и Д-54

Примечание

Компоненты

Максимальная температура отверждения, °С

Смола ЭДЛ, ДЦД, алю­миниевая пудра

Смола ЭЛЛ, ДЦД, пы­левидный кварц

180—200 180—200 180—200

Смола ЭД-16, ДЦД, ме- тилцеллозольв

Алюминиевая пудра мо­жет быть заменена дру­гими металлическими порошками Алюминиевая пудра. мо­жет быть заменена фарфоровой мукой Вместо метилцеллозоль — ва может быть приме­нен этилцеллозольв

Это иллюстрируется рис. 1.40 и приведенными ниже данными о прочности клеевых соединений различных материалов. на клее Эпоксид Пр:

Разрушающее напряжение при сдвиге, кгс/сма

Дуралюмин анодированный. . Дуралюмин плакированный за­шкуренный

Сталь ЗОХГСА……………………………

Магниевый сплав МА-8 окси­дированный.

Дуралюмин + стеклотексдчмийг

Ири —60 "С	Прн 20 °С	При 60 °с	При 100 °С
97	123	136	139
161 312	211 342	223 355	245 316
86	88 94*	111	200 44*

* Разрушение по стеклотекстолиту.

При склеивании металла его поверхность предварительно на­гревают до 100—120 °С и посыпают порошком или натирают прут­ком; при этом клей плавится и легко растекается по поверхности. При склеивании больших поверхностей клей может быть нанесен горячим напылением.

Разрушающее напряжение при рав номерном отрыве, кгс/см2 при — 60 °С…. » 20"С. . , » 60°С. , . < » 100°С….

Ве, кге/см при 20 °С » 100 °С

Ниже приведены показатели прочности при отрыве клеевых со­единений металлов на клее Эпоксид Пр:

Дуралюмин Сталь Плакирован — ЗОХГСА ный зашкурен­ный У » 500 500 445 486 Ч к * 443 451 » . ч 445 372 Отры- 10 19 Ж ж к 32 58

Клеевые соединения выдерживают длительное (500 ч) нагрева­ние при 100 °С и устойчивы к циклическому воздействию перемен­ных температур (от.—60 до 100 °С), действию воды, топлива и масла. Предел выносливости при сдвиге клеевых соединений дур­алюмина (3-10е циклов) при 20 °С равен 40 кгс/см2. В табл. 1.52

Приведены данные о длитель­ной прочности соединений ме­таллов на клее Эпоксид Пр.

А ЗООг Tu gw tu g-S; A 200′ Щ" * ^ O.

20 4-0 ВО 80 100 120 № 160 Температура,°С

Рис. 1.40. Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений дуралю­мина на клее Эпоксид Пр от темпе­ратуры.

Выдержка образцов дур­алюмина, склеенных клеем Эпоксид Пр, в обычных атмо­сферных и тропических услови­ях в течение 6 мес. приводит к снижению прочности при сдви­ге клеевых соединений на 40— 50%. Стойкость клеевых соеди­нений к атмосферным факто­рам может быть повышена пу­тем защиты торцов специаль­ными лакокрасочными покры­тиями. Клей устойчив к действию микроорганизмов, не вызывает коррозии металлов и не токсичен.

Клеи Эпоксид П и Эпоксид Пр обладают хорошими диэлектри­ческими свойствами. На рис. 1.41—1.43 приведены зависимости тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницае­мости и удельного объемного электрического сопротивления этих

Таблица 1.52. Длительная прочность при сдвиге клеевых соединений металлов на клее Эпоксид Пр

Продолжи­тельность испытания, ч

Температура испытания, °С

Напряжение сдвига, кгс/см2

Склеиваемые материалы

Дуралюмин анодированный

Дуралюмин плакированный, зашку­ренный Сталь 20

60	100	344
100	90	200
60	110	245
100	90	400
60	180	150
100	80	400

Клеев от температуры. Для сравнения приведены данные о клеях ВК-32-ЭМ и J1-4. Клей J1-4, отверждающийся без нагревания, зна­чительно уступает по диэлектрическим свойствам клеям Эпоксид П, Пр и ВК-32-ЭМ.

Клей МАТИ К-2 применяется для склеивания стали и других металлов. Прочность клеевых соединений при равномерном отрыве при склеивании при 150—160 °С в течение 1 ч составляет

Рис. 1.41. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь (tg6) эпоксидных

Клеев от температуры: 1 — ВК-32-ЭМ; 2 — Эпоксид П и Пр; 3 — Л-4.

Рис. 1.42. Зависимость диэлектрической проницаемости (е) эпоксидных клеев от

Температуры:-

/ — ВК-32-ЭМ; 2 —Эпоксид П и Пр; 3 — Л-4,

, Е

Lim­its

С> U

Аэ

Taco u

Темпеоптира, °C

Mat a a; о О. аэ

Рис. 1.43. Зависимость удельного объемного электрического сопротивления (рс)

Эпоксидных клеев от температуры: / —ВК-32-ЭМ; 2 —Эпоксид П и Пр; 3 — Л-4.

Рис. 1.44. Зависимость прочности при равномерном отрыве клеевых соединений

Стали на клее МАТИ К-2 от температуры.

740 кгс/см2. Теплостойкость клеевых соединений стали на клее МАТИ К-2 характеризуется данными, приведенными на рис. 1.44. Составы клея МАТИ К-2 и его различных модификаций (в вес. ч.) приведены ниже:

МАТИ К-2М МАТИ К-2П

Эпоксидная смола ЭД-16 100 100 Фенольная фосфорсодержа­щая смола (ФНФ) … 20 — Тиокол жидкий (пластифи­катор) или алифатическая

Смола ДЭГ-1 ……………………………………………………….. 30—40 20—40

Дициандяамид (отверди­тель) ……………………………………………. 8 20

Кварцевая мука КП-1, КП-2

(наполнитель)…………………………………………………… 140—160 140—160

Цинковая пыль (наполни­тель) ………………………………………….. 50 50

При изготовлении клеев МАТИ К-2М и МАТИ К-2П эпоксидную смолу нагревают до 80 °С, добавляют жидкий тиокол или смолу ДЭГ-1, размешивают и нагревают до 100 °С. После этого в смесь при непрерывном перемешивании постепенно вводят дициандиамид. Температуру смеси доводят до 130 °С (ие выше) и непрерывно перемешивают ее в течение 15—20 мин. Затем смесь охлаж­дают до 120 °С и также при непрерывном перемешивании вводят смолу ФНФ (для получения клея МАТИ К-2М). Наконец, последовательно вводят-наполни­тели — цинковую пыль и кварцевую муку. Перемешивание необходимо продол­жать до тех пор, пока температура смеси не снизится до 18—20 "С.

Разработана композиция для склеивания статорного железа при 80—100°С. Клей представляет собой раствор эпоксидной смо­лы Э-41, дициандиамида, окиси алюминия и триэтаноламина в неллозольве. Прочность клеевых соединений достигает 236 кгс/см2 при 20 °С [162].

Клей Аральдит 1 представляет собой композицию, содержащую эпоксидную смолу на основе дифенилолпропана и дициандиамид в качестве отвердителя. Клей используется для склеивания метал­лов и многих неметаллических материалов. Выпускается в виде прутка или порошка с наполнителем (алюминиевый порошок) и без него. Технология применения клея практически аналогична описанной выше для клеев Эпоксид П и Пр.

При нанесении клея Аральдит 1 горячим напылением рекомен­дуются следующие условия работы:

Давление, кгс/см2

TOC o "1-3" h z пропана……………………………………………………………………….. 0,6

Кислорода 1,5—2

Воздуха …. 1—1,5

Длина пламени, мм………………………………………………………… 5—10

Расстояние от пистолета до по­крываемой поверхности, см. 20—30

Склеивание клеем Аральдит 1 производится при давлении 1 кгс/см2 при следующих режимах:

Температура, °С………………………………….. 130 140 150 160

Продолжительность выдержки, ч.’ . 10—72 5—48 3—24 2—7

Температура, °С………………………………….. 170 180 190 200

Продолжительность выдержки 1,3—5,0 1,0—3,0 0,75—2,0 0,5—1,0

Толщина клеевых швов не должна превышать 0,1 мм.

Прочность при равномерном отрыве (цилиндрических образ­цов) клеевых соединений алюминиевого сплава Антикородаль В на клее Аральдит 1 при 20 °С достигает 900 кгс/см2. Клеевые со­единения сохраняют удовлетворительную прочность до 80 °С, при 100—120°С наблюдается резкое ее снижение.

Клеевые соединения стойки к длительному воздействию высо­ких температур. Уменьшение прочности при сдвиге образцов алю­миниевого сплава Авиональ М (25X170 мм, длине одинарной на­хлестки 10 мм), склеенных клеем Аральдит 1, после старения при 100 и 150 °С в течение 1 года составляет соответственно 15 и 18%.

При хранении образцов алюминиевого сплава Антикородаль В, склеенных Аральдитом 1, в лабораторном помещении прочность при сдвиге клеевых соединений в течение первого года уменьшается примерно на 12—28%. При дальнейшем хранении прочность изме­няется незначительно. Клеевые соединения стойки к действию во­ды, масла, бензина, метанола и ацетона.

Клей Аральдит AZ-15 является двухкомпонентной системой, со­стоящей из раствора эпоксидной смолы и раствора отвердителя, которые смешивают друг с другом перед применением в соотноше­нии 100:30. Отвердитель представляет собой раствор дицианди — амида в метил — или этилцеллозольве. Клей отверждается при на­гревании.

Вязкость готового клея при 20 °С составляет 300—400 сП, плот­ность (при 20 °С) 1,1 г/см3, концентрация около 60%- Компоненты могут храниться в течение 6 мес. при 40 °С и около года при 20 °С. Клей предназначается для склеивания металлов и неметалличе­ских материалов. Его наносят на соединяемые поверхности с по­мощью кисти, пульверизатора или поливом. При использовании пульверизатора клей разбавляют ацетоном. Расход клея составля­ет 100—150 г/м2. Продолжительность открытой выдержки при раз­личных температурах следующая:

Температура, °С. . . 5—10 20—25 50 10 150.

Продолжительность вы­держки. … Не менее 7 ч Не менее 3 ч 1—3 ч 10—30 мин 2—10 мин

Продолжительность выдержки под давлением также зависит от температуры:

Температура, °С…………………………………..

Продолжительность выдержки, ч

Температура, °С…………………………..

Продолжительность выдержки, ч

120	130	140	150	160
24 ч	14 ч	5 ч	3 ч	2 ч
170	180	190	200	220
1,5 ч	1 ч	45 мин	30 мин	10 мин

Для получения утолщенной клеевой пленки можно использовать комбинацию жидкого клея Аральдит AZ-15 с порошком Араль-
дит 1. Клеевые соединения на клее Аральдит AZ-15 сохраняют прочность в интервале температур от —60 до 100 °С:

Температура испытания, °С. . . —60 20 100 120

Содержание резольной смолы, °/о Рис. 1.45. Зависимость прочности при равномерном отрыве клеевых соединений на эпоксидно-феноль — ном клее от содержания резоль­ной смолы.

Разрушающее напряжение при сдвиге*, кгс/см2 …… 314—345 312—335 203—252 71—96

* Образцы алюминиевого сплава Авиональ М размером 1,5x25x170 мм с длиной нахлестки 10 мм.

Клей Аральдит AV-8 — однокомпонентный пастообразный клей, выпускаемый фирмой «Ciba» и применяемый для склеивания ме­таллов и неметаллических материалов. Срок хранения клея 6 мес. Клей наносят на соединяемые поверхности с помощью шпателя; расход 150—200 г/м2. Отверждение производится в течение 4 ч при 150 °С или в течение 1 ч при 180 °С. Прочность клеевого соеди­нения при сдвиге 200—330 кгс/см2, теплостойкость — до 130 °С.

Клей ChS Эпокси 1001, выпускаемый в Чехословакии, представ­ляет собой твердый продукт [153] с температурой плавления 70— 80 °С. По-видимому, он близок по составу к клею Аральдит 1. На­значение клея — соединение металлов и неметаллических материа­лов. Продолжительность выдержки при склеивании зависит от тем­пературы:

Температура, °С… 110 140 170 190 220 280 Продолжительность вы­держки 48 ч 7 ч 1,5 ч 50 мин 15—30 мин 3—5 мин

Разрушающее напряжение при сдвиге клеевых соединений ста­ли на этом клее достигает при комнатной температуре 600 кгс/см2; при 100 и 120 °С разрушающее напряжение равно соответственно

300 и 150 кгс/см2 (приведенные дан­ные относятся к образцам толщиной 2 мм с длиной нахлестки 5 мм, от — вержденным в течение 1 ч при 180 °С). Технология применения это­го клея аналогична технологии при­менения клея Аральдит 1.

Клей МЭ-1 представляет собой эпоксидную смолу, модифицирован­ную поливинилбутиралем (1 :1), от — вердителем является дициандиамид [154]. Клей выпускается в виде рас­твора и в виде пленки, армирован­ной сеткой из полиамидного волок­на. Срок хранения — 1 год.

В случае употребления клея в виде раствора его наносят на обе склеиваемые поверхности (расход 150—200 г/м2). После нанесения первого слоя образец выдерживают на воздухе в течение 45 мин, затем последовательно по 30 мин при 60, 80 и 105 °С. После ох­
лаждения до комнатной температуры наносят второй слой клея и сушат по режиму для первого слоя. Продолжительность выдержки под давлением 2—3 кгс/см2 при 153+2 °С — 4 ч, при 163+2 °С— 2,5 ч; при 173+2 °С — 1,5 ч.

При использовании клеевой пленки ее промывают бензином и укладывают на протертую ацетоном полиэтиленовую пленку, за­тем сушат в термошкафу при 30±2°С в течение 1 ч. Склеивание производится так же, как и в случае применения жидкого клея.

Данные о прочности при сдвиге клеевых соединений на клее МЭ-1 в зависимости от соотношения эпоксидной смолы и поливи­нилбутираля приведены на рис. 1.46. Клей применяется главным образом при изготовлении сотового заполнителя из алюминиевой фольги для трехслойных сотовых конструкций.