2. Використання еластомерних клейових композицій в технології та господарстві

Перед людством у побуті та у виробництві завжди поставало питання з’єднання частин деталей або виробів. Склеювання було одним із найдавніших шляхів поєднання деталей.

Клейове з’єднання відрізняється від механічного тим, що на відміну від нього не потребує проникнення до субстрату елементів кріплення, порушуючи її цілісність та механічні властивості; на відміну від зварювання, яке до того ж має обмежене використання, клей можна рівномірно розподілити за всією поверхнею. Клейові з’єднання є універсальними і підходять для більшості матеріалів.

У минулому клеї використовувались в основному для склеювання виробів з деревини. Нині області використання клеїв є дуже різноманітними. Основний підйом у використанні клеїв відбувся з появою синтетичних клеїв на основі еластомерів. [5]

Клеї на основі еластомерів мають дуже широкий спектр галузей використання. Їх використовують для кріплення гум до металу у процесі вулканізації [27], склеювання гумових деталей між собою [28, 29], у якості конструкційних клеїв [30], у побуті. Роль еластомерних клеїв розкривається у роботах багатьох вчених. У першу чергу можна відмітити таких авторів, як Москвітін Н.І. [28], Жеребков С.К. [29], Петрова А.П. [31], Хрульов В.М. [32], Кербер [33]. У роботах розглянуті технології використання клеїв у різних областях техніки та промисловості, наведені принципи вибора клеїв.

Приклади використання еластомерних клейових композицій можна зустріти буквально усюди. Так, літак “Фолкнер 100” (Голандія) мав особливість: при створенні великого шеля фюзеляжу використовувались конструкційні еластомерні клеї, що з’єднували пластик та метал. У сучасних автомобілях можна нарахувати близько 15 вузлів, де використовуються клейові з’єднання. У деревообробній промисловості клеї необхідні для створення деревинно-стружкових плит, пресованого картону, фанери та ін. Також клеї використовують у виробництві інтегральних схем.

Сучасні розробки клеїв для авіабудування дозволяють отримувати клеї надвисокої міцності для склеювання сирих гум з металами у процесі вулканізації, вулканізованих гум з гумами, гумотканинними матеріалами та металами. Міцність таких з’єднань визначається міцністю склеюваних матеріалів (руйнування відбувається по масиву гуми). Також ці клеї мають високу теплостійкість. [34]

3. Напрямки підвищення міцності клейових з’єднань гуми з металом

Одним з найважливіших напрямків досліджень у сфері клеїв на основі еластомерів є підвищення міцності з’єднання з металом. Дослідження з цього приводу проводяться у різних напрямках: введення модифікуючих добавок у клейові композиції, підготовка поверхонь (фізичними та хімічними методми), підбор оптимальних умов та температури склеювання, синтез каучуків для клейової основи з регульованою молекулярною масою, що дозволяє підвищити поверхневу енергію, і, як наслідок, адгезію. [34]

Вибору оптимальних умов склеювання з урахуванням рецептурних факторів було присвячно багато робіт останніх років. Так, Кабловим В. Ф. запроповновано новий спосіб кріплення вулканізованих гум до металу, що включає в себе попередню обробку поверхні металу фосфоровмісною сполукою з наступним нанесенням поліхлоропренового клею 88СА або 88НП та контактуванням поверхонь (у якості фосфоровмісної сполуки використовувався концентрований розчин борат метилфосфіту). [35] Ним же було проведено дослідження з вибору оптимальних умов підвищення адгезійної міцності клейового кріплення [36].

У наукових дослідженнях адгезійних з’єднань гуми з металами приймали активну участь вчені кафедри ХТПЕ УДХТУ. Так, в 2002 році було проведено важливу роботу, яка стосується фізико-хімічних аспектів формування адгезійних металполімерних систем. В ній формування металполімерних систем розглянуто з точки зору хімічної будови полімерів з використанням термодинамічного та молекулярно-кінетичного підходівадгезії полімерів до металів, що дозволяє прогнозувати та вибирати полімери для клейових адгезивів різного призначення. [37]

Пізніше було проведено ще одну роботу, де виконано порівняльну оцінку експлуатаційних властивостей гумометалевих з’єднань на основі гум різної полярності. У ній вивчено вплив режиму вулканізації на міцність кріплення гум до сталі із використанням клейових композицій Хемосил та дослідної на основі комбінацій олігоізоціанат – плівкоутворювач (Табл. 3.1), показано відмінність режимів вулканізації гумових сумішей та гумометалічних з’єднань. Також проведено порівняльну оцінку стійкості гумометалевих з’єднань до дії агресивних середовищ. [38]

Визначено, що при використанні гуми на основі НК та СКН-40 при кріпленні до металу рекомендується застосуовувати клей Хемосил 211/222, а при використанні СКЕПу - Олігоізоціанат (Рис. 3.1 – 3.3).

Таблиця 3.1 – Вплив каучкової основи гум та клейових композицій на режим вулканізації і міцність клейових з’єднань

Клейова композиція	Каучукова основа гуми	Оптимальний режим вулканізації (температура, тривалість)		Характер руйнування, %*		Опір відриву від Ст.3, МПа
		гум	гумометалевих з’єднань
1	2	3	4		5		6
КО в 2 шари	НК	1430С х 30 хв	1430С х 30 хв		90КГ+10Г		3,73
	СКН-40	1530С х 30 хв	1430С х 40 хв		5КГ+95Г		5,36
	СКЕП	1530С х 40 хв	1530С х 40 хв		10КГ+90Г		6,24
Хемосил 211/222	НК	1430С х 30 хв	1430С х 20 хв		100Г		8,00
	СКН-40	1530С х 30 хв	1530С х 20 хв		20КГ+80Г		6,28
	СКЕП	1530С х 40 хв	1530С х 50 хв		50КГ+50Г		6,34

ВИСНОВКИ

Дослідження у області клейових композицій на основі еластомерів є дуже перспективними у сучасній науці та технології. Найважливішими питаннями є створення конструкційних клеїв з високою міцністю з’єднань, а також дослідження щодо підвищення адгезійної міцності клейових гумометалічних з’єднань. На даний момент актуальним є створення клейових композицій на основі термоеластопластів, а також епоксидних сполук, що обумовлено їх високими фізико-механічними характеристиками, а також можливістю широкого використання. Також продовжуються дослідження клейових композицій на основі хлоропренових, нітрильних каучуків, натурального каучука, які стосуються, в першу чергу, модифікації для отримання композицій з необхідними властивостями.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Краткая химическая энциклопедия [Текст]: справочник / под ред. Кнунянц И.Л. – М.: ГНИ “Советская энциклопедия”, 1963. – 543 с.

2. Кинлок, Э. Адгезия и адгезивы: Наука и технология [Текст]: пер. с англ. / Э. Кинлок – М.: Мир, 1991. – 484 с.

3. Воюцкий, С.С. Аутогезия и адгезия высокополимеров [Текст] / С.С. Воюцкий. – М.: Издательство научно-технической литературы РСФСР, 1960. – 242 с.

4. Берлин, А.А. Основы адгезии полимеров [Текст] / А.А. Берлин, В.Е. Басин – М.: Химия, 1969. – 319 с.

5. Поциус, А. Клеи, адгезия, технология склеивания [Текст]: пер. с англ. / под ред. Г.В. Комарова – СПб.: Профессия, 2007. - 376 с.

6. Каблов, В. Ф. Клеевые композиции на основе модифицированного натурального каучука [Текст] / Каблов В. Ф., Кейбал Н.А., Бондаренко С.Н., Провоторова Д.А. // Симпозиум «Проблемы шин и резинокордных композитов»: тезисы докладов (Москва, 17-21 октября 2011 г) – М., 2011 – С. 115-119 // РЖХ 12.08-19У.110

7. Каблов, В.Ф. Озонирование хлорированного натурального каучука и разработка клеев на его основе [Текст] / Каблов В.Ф., Кейбал Н.А., Бондаренко С.Н., Провоторова Н.А. // Новое в полимерах и полимерных композитах. — 2012. — № 2. — C. 96-99.

8. Селина, А.Ю. Натуральный каучук в клеях с «постоянной» липкостью [Текст] / Селина А.Ю., Люсова Л.Р.// Клеи. Герметики. Технологии. – 2012.- №3. – С. 13-16. // РЖХ 12.08-19У.98

9. Joan dan Liviu A stusy regarding the surface propreties of rubber-based adhesive assemblies [Text] / Joan Dan Liviu, Dusescu Ioana, Zaharia Catalin, Hubca Gheorghe // Sci. Bull. B. Univ. Politehn. – 2010. - №3. – P. 67-76. // РЖХ 12.01-19У.116

10. Скорняков, А.С. Контактные клеи на основе полиуретанов и натуральных каучуков [Текст] / А.С. Скорняков // Клеи. Герметики. Технологии. – 2011. - №6. – С. 55-58.

11. Емельянов, Ю.В. Оценка поверхностной энергии и адгезивных свойств хлоросодержащих полимеров [Текст] / Ю.В. Емельянов, Т.В.Даниленко, С.Н.Зыбайло // Вопросы химии и химической технологии. -2000. - №1. – С. 75-78.

12. Зибайло, С.М. Розробка клейових композицій на основі комбінацій хлорвмісних полімерів для кріплення гум до металу в процесі вулканізації [Текст]: автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук: 05.17.06 / Зибайло Сергій Миколайович; Український державний хіміко-технологічний університет. – Дніпропетровськ, 2003. – 20 с.

13. Зибайло С.М., Ємельянов Ю.В., Ебіч Ю.Р. Рецептурно-технологічні фактори застосування ізоціанатних твердників для поліхлоропренових клеїв [Текст] / С.М.Зибайло, Ю.В. Ємельянов, Ю.Р. Ебіч // Вопросы химии и химической технологии. -2008. - №4. – С. 70-73.

14. Третьякова, Н.А. Оптимизация количественного состава клеевой композиции на основе полихлоропрена [Текст] / Н.А.Третьякова, С.Я.Ходакова, И.М.Агаянц, А.С.Кузнецов, Л.Р.Люсова // Международная научно-практическая конференция «Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии»: тезисы докладов (Москва, 23-27 мая 2011 г) / НИИШП. - М., 2011.- С. 237-238. // РЖХ 12.02-19У.106

15. Третьякова Н.А., Люсова Л.Р., Ходакова С.Я. О повышении прочности связи в многослойных резинокордных изделиях [Текст] / Н.А.Третьякова, Л.Р.Люсова, С.Я.Ходакова // Симпозиум «Проблемы шин и резинокордных композитов»: тезисы докладов (Москва, 17-21 октября 2011 г) / Т.2. – М., 2011. – С.177-180. // РЖХ 12.08-19У.136

16. Кейбал, Н.А. Закономерности формирования клеевых структур и их влияние на адгезионную прочность составов на основе хлоросодержащих каучуков, модифицированных аминосодержащими соединениями [Текст]: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук: 12.04.12 / Кейбал Наталья Александровна; Волгоградский государственный технический университет. – Волгоград, 2012. – 48 с. // РЖХ 12.10-19У.100Д

17. Кейбал Н.А., Каблов В.Ф., Бондаренко С.Н. Разработка клеевых составов на основе различных каучуков для склеивания вулканизованных резин [Текст] / Н.А.Кейбал, В.Ф. Каблов, С.Н.Бондаренко // Симпозиум “Проблемы шин и резинокордных композитов”: тезисы докладов (Москва, 17-21 октября 2011 г) / Т.1. – М., 2011.- С. 37-41. // РЖХ 12.08-19У.109

18. Котова, С.В. Адгезионные композиции холодного отверждения на основе бутадиен-нитрильного каучука и хлорполимеров [Текст] / С.В.Котова, Л.Р.Люсова, А.А.Понов, Н.М.Ливанова, С.Г.Карнова // Каучук и резина. – 2009. -№4. – С. 29-32.

19. Котова С.В., Люсова Л.Р., Глаголев В.А. Особенности эластомерных клеев на основе бутадиен-нитрильных каучуков [Текст] / С.В.Котова, Л.Р.Люсова, В.А.Глаголев // Симпозиум “Проблемы шин и резинокордных композитов”: тезисы докладов (Москва, 17-21 октября 2005 г) / НИИШП. – М., 2005. – С. 218-219 // РЖХ 08.11-19У.44

20. Хорова, Е.А. Разработка клеевой композиции для обеспечения высокой прочности связи между слоями покрывной маслостойкой резины [Текст] / Е.А.Хорова, Н.А. Третьякова, Л.Н.Гайдученко, С.Я.Ходакова // 18 Международная научно-практическая конференция “Резиновая промышленнность. Сырье. Материалы. Технологии”: тезисы докладов (Москва, 21-25 мая 2012 г) / М., 2012. – С. 179-181. // РЖХ 12.10-19У.90

21. Муфлиханов, И.И. Клеевые композиции низкотемпературной вулканизации на основе бутадиен-нитрильных эластомеров [Текст]: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 2011/ Муфлиханов Искандер Ильдарович; Казанский государственный технологический университет. – Казань, 2011. – 20 с.

22. Люсова Л.Р., Дорохова Т.Н. Особенности клеев на основе бутадиен-стирольных термоэластопластов [Текст] / Л.Р.Люсова, Т.Н.Дорохова // Вестник МИТХТ ,Т.6 . – 2011. – №6. – С. 20-23.

23. Кузнецов, А.С. Исследования модифицированных клеев на основе бутадиен-стирольных термоэластопластов [Текст] / А.С.Кузнецов, Т.Н.Дорохова, М.М.Смирнова, И.М.Агаянц, Л.Р.Люсова // 18 Международная научно-практическая конференция «резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии» : тезисы докладов (Москва, 21-25 мая 2012 г) / М., 2012. – С. 184-185. // РЖХ 12.10-19У.92

24. Люсова Л.Р., Евтушенко В.А., Дорохова Т.Н. Некоторые аспекты рецептуростроения клеевых композиций на основе стирольных термоэластопластов [Текст] / Л.Р.Люсова, В.А.Евтушенко, Т.Н.Дорохова // 22 Симпозиум «Проблемы шин и резинокордных композитов» : тезисы докладов (Москва, 17-21 октября 2011 г) / М., 2011. – Т.2.– С. 22-29 // РЖХ 12.08-19У.106

25. Кочергин Ю.С., Кулик А.Т., Григоренко Т.И. Клеевые соединения на основе модифицированных эпоксидных смол [Текст] / Ю.С. Кочергин, А.Т.Кулик, Т.И.Григоренко // Поастические массы. – 2005. - №10. – С. 9-15.

26. Полоз А.Ю., Ващенко Ю.Н., Емельянов Ю.В. Двухкомпонентные анаэробные клеевые композиции с добавками низкомолекулярных каучуков [Текст] / А.Ю.Полоз, Ю.Н.Ващенко, Ю.В.Емельянов // Вопросы химии и химической технологии. – 2004. - №5. – С. 143-145.

27. Потпов, Е.Э. Влияние внешнего электрического воздействия на адгезионные свойства резиноклеевых композиций [Текст] / Е.Э.Потпов, Ю.Небратенко, Г.Г.Салыч // Каучук и резина. – 2000. - №6. – С. 6-11.

28. Москвитин, Н.И. Склеивание полимеров [Текст] / Н.И. Москвитин. М.:Лесная промышленность, 1968. - 304 с.

29. Жеребков, С.К. Клеи для крепления резин [Текст]: справочник / С.К. Жеребков, А.С. Майорова, Б.С. Челинин, А.М. Медведева – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1969. – 81 с.

30. Кардашов, Д.А. Конструкционные клеи [Текст] / Д.А. Кардашов – М.: Химия, 1980. – 288 с.

31. Петрова, А.П. Термостойкие клеи [Текст] / А.П. Петрова – М.: Химия, 1977. – 200 с.

32. Хрулев, В.М. Синтетические клеи и мастики [Текст]: учебное пособие / В.М.Хрулев – М.: Высшая школа, 1970. - 361 с.

33. Кербер, М.Л. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология [Текст]: учебное пособие / М.Л.Кербер, В.М.Виноградов, Г.С.Головкин [и др]; под ред. А.А.Берлина – СПб.: Профессия, 2008. – 560 с.

34. Петрова, А.П. Клеи и герметики для авиастроения [Текст]: / А.П.Петрова, Н.Ф.Лукина, А.А.Донской // Все матер. Энциклоп. справ.. – 2007. - №7. – С. 16-21.

35. Пат. 2307857 Россия, МПК С 09 J 5/00. Способ крепления вулканизированных резин к металлу [Текст] / Каблов В.Ф. (Россия) ; заявитель и владелец патента Государственное образовательное учреждение высш., проф. Образ. Волгогр. ГТУ. - №2006124967/04; заявл. 11.07.2006; опубл. 10.10.2007, Бюл. №4. - 3 с.

36. Каблов, В.Ф. Выбор оптимальных условий повышения адгезионной прочности клеевого крепления [Текст] / В.Ф.Каблов, С.Н.Бондаренко, Н.А.Кейбал // 11 Международная научно-практическая конференция «Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии – 2007»: тезисы докладов (Москва, 16-20 мая 2005 г) / НТЦ “НИИШП”. - М., 2005. – С.184-187.

37. Эбич, Ю.Р. Физико-химические аспекты формирования адгезионных метало-полимерных систем [Текст] / Ю.Р.Эбич, Ю.В. Емельянов, С.Н.Зыбайло // Геотехническая механика. – 2002. - №31 . –С. 193-200.

38. Зибайло, С.М. Порівняльна оцінка експлуатаційних властивостей гумометалевих з’єднань на основі гум різної полярності [Текст] / С.М.Зибайло, Ю.Р.Ебіч, Ю.В.Ємельянов // Геотехническая механика. – 2008. - №75 . –С. 200-204.