Пленки с металлами и неметаллическими материалами, выполненных клеем на основе каучука скт

Материал, склеиваемый с полиэтилентерефталатной пленкой	Прочность при расслаивании,			МН/м
	—60 °С	20 °С	60 °С	150 °С
Дуралюмин анодированный Органическое стекло Стеклотекстолит	115 73 68	140 108 89	100 100 85	60 40

Для склеивания полиэтилентерефталатной пленки с металла­ми, органическим стеклом, стеклотекстолитом и пластмассами может быть использован бензиновый раствор кремнийорганического каучука СКТ. Склеивание производится при комнатной темпе­ратуре практически без давления. Соединения теплостойки, обладают высокой прочностью и устойчивы к действию воды.

Описаны также способы соединения полиэтилентерефталата с резинами [54]. Запатентован способ приклеивания полиэтилентерефталатной пленки к стеклу, керамике и металлам с использованием самой пленки в качестве клеящего средства [55].

Для склеивания полиимидов предложено использовать крем­нийорганическую композицию Виксинт У-2-28 в сочетании с пред­варительной обработкой поверхности пленки специальным аппретом. Нанесение аппрета и склеивание производится при комнатной температуре [56, 57]. Клеевые соединения полиимидных пленок ПМ-1 и ПМ-4 на композиции У-2-28 обладают высокой прочностью и стойкостью к действию повышенных температур и искусственного тропического климата.

Склеивание пенопластов на основе полистирола, поливинилхлорида и фенольных олигомеров между собой и с текстолитом или с древесными материалами можно производить клеями ВИАМ Б-3 или ПУ-2. Склеивание пенопластов с металлами и стеклотек­столитом следует выполнять с применением клеев БФ-2 и ВИАМ Б-3, причем клей БФ-2 наносят в качестве подслоя на металл или стеклотекстолит.

При склеивании пенопластов должен применяться клей ВИАМ Б-3, в состав которого вводят ацетон, при склеивании пенопласта ПС-4 следует использовать клей ВИАМ Б-3, в котором растворителем является спирт. При склеивании клеем ВИАМБ-3 с подслоем БФ-2 пенопластов с металлами и стеклотекстолитом обеспечивается хорошее заполнение неплотностей в клеевых соединениях. Процесс склеивания можно проводить при комнатной тем­пературе или при 50—60 °С.

Склеивание композиционных материалов

Исключительно большое значение для нужд самолетостроения, строительства и машиностроения приобрел новый тип высокопроч­ных и в то же время легких материалов — композиционные мате­риалы, представляющие собой полимерные связующие, армиро­ванные неорганическими волокнами: углеродными, борными, на основе карбидов кремния и бора, боридов, различных оксидов, ни­тевидными кристаллами, характеризующимися очень высокими значениями удельной прочности и удельного модуля упруго­сти [58].

Композиционные материалы обладают более высокой усталост­ной прочностью, чем металлы, и отличаются меньшей чувстви­тельностью к концентрации напряжений. Применение композици­онных материалов позволяет значительно (до 30—40%) снизить массу конструкций.

При проектировании клееной конструкции из композиционных материалов следует учитывать, что напряжения сдвига между слоями материала могут оказаться не менее опасными, чем ана­логичные напряжения в клеевом соединении. Наиболее эффектив­но соединение на ус, преимуществом которого является отсутствие утолщения и изгибающих напряжений [46.].

При выборе формы клеевых соединений композиционных мате­риалов необходимо иметь в виду, что прочность материала при сдвиге, растяжении и сжатии зависит от ориентации волокна. Сое­динения на ус обладают более высокой прочностью при сжатии, чем при растяжении.

Исследование боропластиков с различной ориентацией волокон показало, что конструктивные возможности клеевого соединения сильно ограничиваются недостаточно высокой прочностью мате­риала при межслойном сдвиге.

При проектировании клеевых соединений композиционных ма­териалов с целью снижения концентрации напряжений в нахлес­точных соединениях могут быть использованы комбинации клеев: по краям нахлестки следует применять эластичный клей, а в се­редине— жесткий [46, 47, 73]. Для снижения концентрации напря­жений в нахлесточном соединении иногда срезают некоторую часть склеиваемого материала: применение проточки на более жесткой трубе (например, металлической) в соединении на ус с трубой из композиционного материала позволяет существенно повысить прочность клеевого соединения при растяжении. Скашивание кро­мок более эластичного элемента (композиционного материала) менее эффективно [47].

При изготовлении конструкций с участием композиционных материалов необходимо учитывать также способ подготовки по­верхности соединяемых материалов, зависящий как от типа вы­бранного клея, так и от числа клеевых слоев, значения модуля упругости и ударной вязкости склеиваемых материалов [59, 60].

Для соединения композиционных материалов между собой и с металлами (сталь, титановые сплавы) могут быть использованы клеевые композиции, а также заклепочные и клеезаклепочные соединения. Выбор клея зависит от природы связующего в компо­зиционном материале. Чаще всего рекомендуется использовать модифицированные эпоксидные и фенольные композиции, отверж­даемые при нагревании.

При склеивании композиционных материалов (например, угле­и боропластов), обладающих невысокой чувствительностью к ус­талостным нагрузкам, необходимо учитывать усталостную проч­ность клеев, так как низкая усталостная прочность существенно снижает прочность конструкций в целом. Усталостная прочность клеевых соединений композиционных материалов составляет обыч­но менее 20% исходной статической прочности соединения. Для повышения усталостной прочности клеевых соединений использу­ются углеродные волокна, выполняющие роль армирующего на­полнителя клея и являющиеся носителем клея.

К числу отечественных эпоксидных клеев, рекомендуемых для соединения композиционных материалов, могут быть отнесены клеи ВК-31 и ВК-41. Модифицированные фенолоформальдегидные клеи также могут быть применены для соединения композицион­ных материалов, в частности клей ВК-25 (жидкий и пленочный) с рабочей температурой 150°С. Прочность клеевых соединений при сдвиге на этом клее составляет при 20 °С 21—23 МПа, при 150 °С — 8,5 МПа; прочность при неравномерном отрыве при 20 °С — 5, при 150°С — 3 МПа. Теплостойкость клеевых соедине­ний композиционных материалов в ряде случаев ниже теплостой­кости клеевых соединений металлов на тех же клеях, что объясня­ется недостаточной теплостойкостью склеиваемого композицион­ного материала. За рубежом для склеивания композиционных ма­териалов применяют преимущественно модифицированные эпок­сидные композиции, например клей FM-137 (фирма «Blooming­davb США) с эпоксидным грунтом BR-127 или без него.

Сообщается о применении элоксиноволачных клеев при изго­товлении деталей хвостового оперения горизонтального ста­билизатора истребителя F-14 с использованием композиционного материала (соединение обшивки с обшивкой и обшивки с сотовым заполнителем). Изготовление силовой обшивки стабилизатора производилось в автоклаве путем прессования бороэпоксидного пластика с одновременным отверждением клея при 176°С и дав­лении 0,33 МПа, что позволило исключить операцию подготовки склеиваемых деталей. Прочность клеевого соединения при сдвиге эпоксидного боропластика (обшивка) составляла при 20 °С 7,3 МПа и при 190 °С — 4,2 МПа. Разрушающее напряжение при равномерном отрыве обшивок от сотового заполнителя находи­лось в пределах 10,5—4,5 МПа при 20 и 190 °С.

В США (фирма «McDonnel Douglas Aircraft») для оклеива­ния углепластов использовали два эпоксидных клея — Эпон 951 и Метлбонд 329. Лучшим способом подготовки поверхности явля­ется опескоструивание; в этом случае разрушение происходит не по клею, а по композиционному материалу.

Для предохранения склеиваемой поверхности композиционных материалов от загрязнений находят применение защитные слои, удаляемые непосредственно перед нанесением клея. Представляет интерес применение защитных слоев из найлоновой ткани [11].

Для усиления клеевого соединения в ряде случаев устанавли­вают болты, что приводит к повышению несущей способности сое­динения по сравнению с чисто клеевым или болтовым. Если отвер­стия под болты не занимают более 50% всей площади склеива­ния, то композиционный материал не подвергается разруше­нию [11].