Лако-красочные материалы — производство

Для соединения полиэтилена, который относится и к так назы­ваемым «инертным» материалам и плохо поддается склеиванию, известны два принципиально отличных друг от друга способа:

Использование специальных клеев, обладающих адгезией к полиэтилену;

Обработка поверхности полиэтилена с целью придания ей по­лярности ч последующее склеивание обработанного материала с помощью обычных клеев.

Для склеивания первым из указанных способов можно исполь­зовать растворы некоторых полимеров в растворителях, вызываю­щих набухание полиэтилена. В этом случае предварительной обра­ботки поверхности не требуется, клей наносят обычным способом и после удаления растворителя склеиваемые детали складывают и выдерживают под давлением без нагревания. Полиэтилен, пред­варительно обработанный при 60 °С раствором синтетического кау­чука в четыреххлористом углероде, трихлорэтилене, бензоле или толуоле, склеивается резиновыми клеями. Адгезионные свойства полиэтилена улучшаются также в результате обработки раствори­телями.

Способы, предусматривающие, изменение полярности поверхно­сти полиэтилена, более эффективны; одни сводятся к обработке материала газообразной закисью азота и хромовой кислотой. Наи­больший интерес, по-видимому, представляет последний из пере­численных реагентов. Для обработки используют смесь, состоящую из 75 вес. ч. двухромовокислого калия и 1500 вес ч серной кисло­ты, растворенных в 120 вес. ч. дистиллированной воды. После обработки в ванне указанного состава (при нормальной или по­вышенной температуре), промывки холодной водой и сушки поли­этилен приобретает способность склеиваться фенолокаучуковыми, резорциноформальдегидными, полиуретановыми и другими клея­ми, температура отверждения которых лежит ниже температуры размягчения полиэтилена. Полиэтилен, обработанный хромовой

Кислотой в течение 1—2 с при 120 °С, может быть склеен эпоксидХ ными, полиуретановыми или метакриловыми клеями.

Полипропилен, а также полиэтилен, поверхность которых пред­варительно обработана хромовой кислотой, в течение 1 мин при 73 °С, могут быть склеены эпоксидно-полисульфидным клеем.

Ниже приведены данные о разрушающем напряжении при равномерном отрыве (в кгс/см2) клеевых соединений химически обработаного полиэтилена с дуралюминием на клеях ПУ-2, ПУ-2М и К-153:

ПУ-2 ПУ-2М К-153

Исходные данные

При 20 °С. . , 90* 88* 83*

» 60 °С, , » 49* 49* 58*

__________________ 60 °С 7j*** 7J*** 84***

После выдержки при 60 °С в течение 300 ч при 20 °С… 83* 82* 80*

» 60 °С… 73* 51* 57*

» — 60 °С ‘ * 82* 74* Более 110 не раз­рушается

После 30 циклов дейст­вия температур ±60 °С при 20 °С. . 51* 47* 64*

» 60 °С… 39* 38* 44*

» —60 °С… 67* 83** 93**

После выдержки в воде >при 20 °С в течение

30 сут…………………………………………… . 61* 43* 50*

* Разрушение по клею. ** Разрушение по клею н полиэтилену.

*** Разрушение по полиэтилену.

Вполне удовлетворительные результаты получаются при склеи­вании обработанного полиэтилена со сталью.

Для улучшения адгезионных свойств полиэтилена его обраба­тывают в атмосфере инертного газа (аргон, неон или гелий) [81]. С этой же целью предложено обрабатывать полиэтилен кратковре­менно пламенем при 1090—2760 °С, растворителями (трихлорэти — леном, толуолом и др.), а также опескоструивать [82].

Полипропиленовые пленки для повышения их адгезии [83] можно обрабатывать коронным разрядом. Эффективна также об­работка полиолефинов с помощью УФ-света [84, 85]. После такой обработки их можно склеивать различными клеями [86, 87].

Разработан клей для полиэтилена, в состав которого введен хромовый ангидрид; в качестве растворителя используется бен­зол [88].

Большой интерес представляет процесс склеивания полиолефи­нов и некоторых других термопластов с металлами с целью полу­чения металлопластов, нашедших широкое применение в совре­менной технике преимущественно в качестве несиловых материа­лов [89, 90].

Описан способ получения трехслойного материала, состоящего из металлических обшивок и внутреннего слоя из полиэтилена

Высокого давления, соединенных между собой сополимером этиле­на, акриловой кислоты и эфира акриловой кислоты. Обшивкой могут служить листы алюминиевых сплавов, стали или меди тол­щиной от 0,05 до 0,8 мм, толщина пленок, полиэтилена 2—8 мм; клеевая пленка должна иметь толщину от 60 до 200 мкм. Проч­ность такого клеевого соединения при сдвиге при 20 °С составляет 80 кгс/см2, при 70 °С — 27 кгс/см2. Материал можно обрабатывать резанием, соединять заклепками, болтами, склеивать; при толщи­не алюминиевой обшивки более 0,8 м допускается и сварка. Мате­риал применяется при изготовлении корпусов и крышек химиче­ских аппаратов, железнодорожных вагонов, контейнеров и др. [91].

Для получения прочного соединения полиолефинов со сплава­ми с высоким содержанием меди предложен способ, основанный на химическом взаимодействии между медью и полиолефинами: склеивание происходит за счет окисной пленки, образующейся на поверхности сплава. Полученные материалы используются при из­готовлении печатных схем, микроволновой аппаратуры, подводных кабелей.

Склеивание фторорганических полимеров

Для склеивания фторорганических полимеров, так же как и для склеивания полиэтилена, либо используют специальные клеи, либо обрабатывают материал для создания на его поверхности активных функциональных групп и затем склеивают обычными клеями. Для склеивания политетрафторэтилена, .политрифторхлор — этилена и его сополимеров, а также фторсодержащих резин пред­ложено использовать растворы фторорганических полимеров в органических растворителях, содержащие активирующие добавки [92]. Так называемое временное склеивание (например, для об­легчения монтажа изделий) может быть выполнено с помощью раствора полиизобутилена с молекулярным весом 30 000—40 000 в толуоле или бензине. Прочность такого соединения при отслаива­нии [93] составляет около 0,4 кгс/см.

Эффективным способом модификации поверхности политетра­фторэтилена (фторопласта-4) является обработка 1%-ным раство­ром металлического натрия в безводном жидком аммиаке [94, 105]. После такой обработки полимер можно склеивать клея­ми на основе модифицированных ацеталями фенолоформальдегид­ных смол, а также полиуретановыми, эпоксидными, полиэфирными и другими клеящими составами. Однако метод является чрезвы­чайно опасным и требует строгого соблюдения специальных мер по технике безопасности [95].

Более простым и вместе с тем достаточно эффективным явля­ется способ обработки поверхности полимера в течение 15 мин при комнатной температуре раствором металлического натрия в смеси нафталина и тетрагидрофурана [96]. Прочность при равно­мерном отрыве клеевого соединения фторопласта-4, обработанного таким способом, на эпоксидном клее составляет 100—120 кгс/см2, при сдвиге— 110 кгс/см2.

Для повышения клеящей способности фторорганических пласт­масс их облучают, например 60Со. В частности, такой метод при­меняется для обработки поверхности фторорганических клейких лент, изоляции для проводов и прокладок. Описаны способы об­работки материалов типа тефлон электрическим разрядом в среде инертных газов [97, 98], облучением УФ-светом в вакууме в при­сутствии следов кислорода [99].

Для улучшения адгезионных свойств политетрафторэтилена предложено наносить на его поверхность смесь из порошкообраз­ного наполнителя и термореактивной смолы [100], а также ис­пользовать для этой цели грунт, содержащий фторорганический полимер и алюмоборфосфат [101] или смесь молотого стекла с порошком полиэтилентерефталата [102]. Для крепления политет­рафторэтилена к металлам предложено поверхность полимера обрабатывать металлическим порошком, содержащим добавки ке­рамических зерен, с помощью пламенного напылителя [103].

Для склеивания фторопластов предложено использовать поли — хлоропреновые клеи [104]. С помощью клеев ВС-350, ПУ-2, К-153 и ВК-32-200 можно надежно соединять химически обработанный политетрафторэтилен со сталью [71]. Ниже приведены данные о прочности при равномерном отрыве (в кгс/см2) клеевых соедине­ний стали и химически обработанного фторопласта-4 на различ­ных клеях (в скобках указаны рабочие температуры клеев):

Исходные данные

При 20°С. . . . » рабочей темпе­ратуре клея. » —60°С. . . .

После действия 30 цик­лов температур ±60 °С при 20 °С. » рабочей темпе­ратуре клея. » _60 °С. . . .

После выдержки при ра­бочей темпратуре клея в течение 100 ч при 20 "С…. в течение 300 ч при.20 °С. . .- . » рабочей темпе­ратуре клея. » —60°С. . . .

После выдержки в воде в течение 30 сут. . .

Необходимо отметить, что во всех случаях клеевые швы обла­дают меньшей химической стойкостью, чем сами фторопласты.