Металловедение лекции
.pdf9.4. Титан и его сплавы
Свойства титана:
Тпл=1665°С,
полиморфизм: ниже температуры 882°С устойчив α-Ti с гексагональной плотноупакованной решеткой, выше этой температуры – β-Ti с объемно центрированной кубической решеткой.
высокая удельная прочность;
низкий удельный вес, титан почти в два раза легче стали;
высокая прочность (удельная прочность);
высокая пластичность;
жаростойкость;
малая электропроводность;
коррозионная стойкость;
хорошая обрабатываемость давлением и свариваемость.
Основными легирующими элементами в титановых сплавах являются алюминий,
хром, молибден, ванадий, железо, олово, цирконий. По влиянию на температуру полиморфного превращения легирующие элементы титановых сплавов делят на три группы:
α-стабилизаторы – Al, N, O - увеличивают температуру полиморфного превращения и расширяют область α-титана;
нейтральные элементы - Sn, Zr – практически не влияют на точки полиморфного превращения;
β-стабилизаторы – Cr, W, Mo, V, Mn, Fe - снижают температуру полиморфного превращения и расширяют область β-титана.
Взависимости от типа и количества легирующих элементов титановые сплавы по
структуре делятся на -сплавы, -сплавы и двухфазные + -сплавы.
α-титановые сплавы – это сплавы, легированные в основном алюминием, например, ВТ5 (5% Al), ВТ5-1 (5%Al+2,5%Sn) Их упрочняют холодной пластической деформацией (получают листы, ленты, профили). Для снятия наклепа проводят рекристаллизационный отжиг. Структура: - твердый раствор легирующих элементов в α-Ti.
β-титановые сплавы содержат большое количество β-стабилизаторов и представляют собой твердый раствор легирующих элементов в β-титане. Из-за повышенной хрупкости и плотности эти сплавы не нашли широкого применения в промышленности.
α+β-титановые сплавы – это сплавы, легированные алюминием и β- стабилизаторами,
например, ВТЗ (5%Al+2,5%Cr), ВТЗ-1 (5%Al+2,5%Cr+2,5%Mo), ВТ6 (6%Al+4,5%V), ВТ8
(6%Al+3,5%Mo).
α+β-сплавы можно упрочнять закалкой с последующим старением, эти сплавы отличаются наилучшим сочетанием прочности и пластичности, удовлетворительно свариваются и обрабатываются резанием, хорошо куются, штампуются и прокатываются.
Применение. Из титановых сплавов изготавливают корпуса подводных лодок, спутников, реактивную технику, навигационную технику (как немагнитный материал). Титановые сплавы применяются в судостроении (гребные винты, обшивки морских судов), в химическом машиностроении, в криогенной технике и т.д.
41
10. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
10.1.СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ПОЛИМЕРЫ)
В20-х годах прошлого века возникла новая отрасль — химия высокомолекулярных веществ, называемых иначе полимерами. Особое значение приобрели синтетические полимеры. Пластические массы (пластмассы), синтетические каучуки и волокна широко применяют для изготовления самой разнообразной продукции. Синтетические полимерные материалы совмещают в себе по несколько ценных свойств, совокупность которых не встречается ни у природных веществ, ни у металлических сплавов, ни у стекла и пр. Поэтому полимеры используют там, где с помощью других давно известных материалов нельзя решить ту или иную техническую задачу, например, совместить в одном изделии высокую прочность, легкость, прозрачность и диэлектрические свойства.
Принципиальное отличие полимеров от любых металлов:
Все металлы являются проводниками электрического тока
Все металлы имеют зеренную кристаллическую структуру, большинство полимеров аморфную
Вэтом как оказалось и заключены все аспекты выбора материалов для изготовления оснастки и форм для отливки изделий из пластических масс.
Пластмассы
Типичные полимеры
Полимеры можно разделить на три основные группы:
1. Эластомеры (резины).
Эластомеры — это такие полимеры, у которых молекулярная структура допускает значительные и обратимые растяжения. Такие материалы являются легкосшиваемыми полимерами. У них между поперечными связями молекулярных цепочек есть небольшая свобода движения. Если эти поперечные связи вытянуты, то полимерные цепочки стремятся выровняться и стать центрированными, из-за чего происходит уменьшение кристалличности полимера.
2. Термореактивные пластмассы (реактопласты).
Это жесткие материалы, и они не становятся мягкими при нагревании. У таких полимеров молекулярные структуры имеют расширенные поперечные связи. Из-за этого, когда нагрев разрушает эти связи, эффект необратим при охлаждении.
3. Термопластичные пластмассы (термопласты).
Эти материалы могут быть мягкими и неопределенно размягченными под воздействием тепла при не слишком высокой температуре, как в случае расщепления. Термин «термопластик» подразумевает, что материал становится пластичным, когда он нагревается. Такие полимеры имеют линейные или разветвленные молекулярные цепи структур с малым числом связей, если их несколько, между цепями. Линейные и некоторые разветвленные полимерные цепи могут быть в таком состоянии, когда имеет место уменьшение кристалличности.
Эластомеры
Эластомеры можно сгруппировать в соответствии с формой их полимерных цепочек. 1. В основе полимерной цепочки находится только углерод.
В эту группу входят натуральный каучук, бутадиен-стирол, бута-диен-акрилонитрил, бутил-каучуки, полихлоропрен и этилен-пропилен.
2.Полимерные цепочки с кислородом в основе. Например, окись полипропилена.
3.Полимерные цепочки с кремнием в основе. Например, фторкремний.
4.Полимерные цепочки, имеющие в основе серу. Например, полисульфид.
5.Термопластичные эластомеры. Это блок сополимеров с альтернативной твердостью и гибкими блоками. Например, полиуретаны, этиленвинилацетат и стирол-дивинил-стирол. Такие эластомеры могут быть изготовлены термопластическими методами прессования, а также литьем под давлением и выдувным формованием. Они, подобно термопластикам, могут быть неоднократно размягчены при нагреве и не похожи на обычные эластомеры.
42
(Практическая работа рассмотреть: Добавки; Кристалличность; Структура полимеров. Структура и свойства, коды, состав, химические свойства, плотность, температура перехода в стеклообразное состояние, твердость, иеханические свойства, проницаемость, тепловые свойства, применение.)
Термореактивные пластмассы (реактопласты)
Основными термореактивными пластмассами являются следующие:
1.Феноло-формальдегидные.
2.Аминосмолы (мочевина и меламин-формальдегиды).
3.Эпоксидные.
4.Полиэфирные.
5.Сшиваемые полиуретаны.
(В практических. работах: Добавки, Кристалличность, Структура полимеров, Структура и свойства, Коды, Состав, Плотность, Электрические свойства, Твердость, Механические свойства. Тепловые свойства. Методы изготовления, Применение.)
Термопластичные пластмассы (термопласты)
Термопластики состоят их двух групп материалов: неполярных и полярных полимеров.
1.Семейство неполярных термопластов основано на этилене. Оно, в свою очередь, может быть подразделено на следующие группы: полиолефины, основанные на полиэтилене и полипропилене, винилы с основой на винилхлориде, винилацетат и различные другие соединения винилов. Все неполярные полимеры строятся на базе только атомов углерода.
2.К семейству полярных термопластов относятся фторопласт-3, оргстекло, полиамиды, полиуретаны, полиацетаты, поликарбонаты, полиарилаты, целлюлозы и т.д. Введение атомов хлора нарушает в фторопласте-3 симметрию звеньев молекул, и материал становится полярным. К такому же эффекту приводит амидная группа в полиамидах и т.д.
(Практическая работа. Добавки, Кристалличность, Структура полимеров, Структура и свойства, Коды, Состав, Химические свойства, Параметры ползучести, Плотность, Электрические свойства, Усталостные свойства, Температура перехода в стеклообразное состояние, Твердость, Ударные свойства, Механические свойства, Оптические свойства, Проницаемость, Тепловые свойства, Методы изготовления, Применение.)
9.2. ПОЛИМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ Наполнители
Пластики и каучуки почти всегда содержат не только полимерные материалы, но также наполнители. Они могут быть смешаны также из нескольких полимеров. Основные типы наполнителей следующие:
1.Наполнители, видоизменяющие механические свойства полимеров, уменьшающие, например, хрупкость и увеличивающие модуль растяжения; к ним относятся древесный порошок, пробковая пыль, мел. Применение их приводит к уменьшению стоимости материала.
2.Армирование, например, стеклянными волокнами или сферическими частицами, повышающее модуль растяжения и прочность.
3.Пластификаторы, приводящие к молекулярным изменениям, для облегчения скольжения одной части материала относительно другой, вследствие чего материал становится более гибким.
4.Стабилизаторы, улучшающие сопротивляемость материала деградации.
5.Замедлители горения, увеличивающие сопротивляемость возгоранию.
6.Смазочные вещества и теплостабилизаторы, помогающие в обработке материалов.
7.Пигменты и красители, придающие цвет материалу.
Кристалличность
Табл.9.1. Кристалличность полимеров
Полимер |
Форма цепочки |
Максимальная кристалличность|%| |
|
|
|
Полиэтилен |
Линейная |
95 |
|
|
|
|
Разветвленная |
60 |
|
|
|
Полипропилен |
Регулярные пространственные боковые группы на линейной цепочке |
60 |
|
|
|
Политетрафторэтилен |
Линейная, с атомами фтора в объемной цепочке |
75 |
|
|
|
43
Полиоксиметилен |
Линейная, с атомами кислорода и углерода, чередующимися в цепочке |
85 |
|
|
|
Полиэтилентерефталат |
Линейная, с группами в цепочке |
65 |
|
|
|
Полиамид |
Линейная, с группами амида в цепочке |
65 |
|
|
|
Кристалличность наиболее вероятна у полимеров, состоящих из простых линейных цепочек молекул. Разветвленные полимерные цепочки не поддаются легко упаковке регулярным способом, в этом им препятствуют разветвления. Если разветвления имеют регулярное пространственное расположение вдоль цепочки, то возможна некоторая кристалличность; нерегулярные пространственные разветвления делают невозможной кристалличность. Тяжелосшиваемые полимеры, например термореактивы, не дают проявиться кристалличности, но под напряжением некоторые эластомеры могут получить ее. В табл. 9.1 показана максимально возможная кристалличность некоторых обычных полимеров.
Структура полимеров
На Рис. 9.1…9.16 показаны основные формы из числа обычно применяемых полимеров. Рисунки дают двухмерные представления структур, хотя некоторые, в частности из термореактивов и эластомеров, имеют трехмерные структуры.
Рис.9.1. Полиэтилен, линейная цепь
Рис.9.2. Полиэтилен разветвлѐнная цепь
Рис. 9.3. Полипропилен, изотактическая форма (главная форма)
Рис. 9.4. Поливиничхлорид
Рис. 9.5. Полистирол
Рис. 9.6. Политетрафторэтилен
Рис. 9.7. Нейлон 6
Рис. 9.8. Нейлон II
44
Рис. 9.10. Полиоксиметилен (ацеталь гомополимер)
Рис. 9.9. Нейлон 6.6
Рис. 9.11. Полисульфид
Рис. 9.12. Полиэтилентерефталат
Рис. 9.13. Поликарбонат
Рис. 9.14. Меламин-формальдегид
Рис. 9.15. Цисполисопрен, цепь натурального каучука до вулканизации
Рис. 9.16. Вулканизированный каучук, связанные серой полисопреновые цепи
Структура и свойства полимеров
Рассмотрим методы, которыми могут быть изменены свойства полимерных материалов.
1.Увеличение длины молекулярной цепи у линейного полимера. При этом возрастает предел прочности на растяжение и жесткость, поскольку чем длиннее цепи, тем легче становится образование сплетений, и настолько же затрудняется движение цепей.
2.Введение больших боковых ветвей в линейные цепи. Это увеличивает предел
45
прочности на растяжение и жесткость, поскольку боковые ветви препятствуют движению цепей.
3.Создание разветвлений в линейной цепи. Это увеличивает предел прочности на растяжение и жесткость, поскольку разветвления препятствуют движению цепей.
4.Введение больших групп в цепи. Это уменьшает способность цепи к гибкости и тем самым увеличивает жесткость.
5.Сшивание цепей. Большее уменьшение сшивания сильнее препятствует движению цепи, и, следовательно, получается более жесткий материал.
6.Введение жидкости между цепями. Добавка жидкостей, тепловых пластификаторов, которые заполняют некоторое пространство между полимерными цепями, облегчает движение цепей и таким образом увеличивает гибкость.
7.Методы, делающие некоторый материал кристаллическим. У линейных цепей возможно уменьшение кристалличности. Это можно контролировать. Большее уменьшение кристалличности сильнее уплотняет материал и делает выше его предел прочности на растяжение и жесткость.
8.Включение наполнителей. На свойства полимерных материалов можно воздействовать введением наполнителей. Таким образом, например, могут быть увеличены модули растяжения
инапряжения при встраивании в полимеры стеклянных волокон. Графит как наполнитель может уменьшать сцепление цепей.
9.Ориентация. Растяжение или внесение деформации сдвига во время изготовления могут приводить в полимерных материалах к подходящему выстраиванию цепей в линию в особом направлении. Свойства в этом направлении будут тогда отлчаться от свойств в поперечном направлении.
10.Сополимеризация. Комбинирование двух или более мономеров в отдельную полимерную цепь будет изменять свойства полимера, которые зависят от соотношения компонентов.
11.Смешивание. Добавление двух или более полимеров в форму материала будет влиять на свойства; свойства нового полимера будут зависеть от соотношения материалов.
9.3. КЛЕИ
Клеи — растворы, иногда расплавы как природных, так и искусственных высокомолекулярных веществ, применяют в приборостроении для соединения деталей, изготовленных из разнообразных материалов: пластмасс, металлов, бумаги, ткани, керамики,
силикатного стекла, слюды, резины. Могут быть соединены как однотипные, так и разнотипные материалы. В качестве примеров: при изготовлении тензодатчиков и при их наклейке; для приклеивания втулок с кернами к рамке; склеивания каркаса катушек, приклеивания стекла к оправке и полюсных наконечников к магниту. При изготовлении резинометаллических деталей, служащих для крепления точных приборов в целях предохранения от вибрации; при изготовлении электровакуумных ламп — для крепления витков рамочных сеток подогревателей катода; в пьезоэлементах для наклейки пьезокерамики на поверхности металлических корпусов;
вполупроводниках для присоединения металлических выводов и в других случаях.
Вприборостроении также широко применяют липкие ленты как электроизолирующие, герметизирующие и предохраняющие, например полиизобутиленовые электроизолирующие ленты; полихлорвиниловые и полиэтиленовые антикоррозионные пленки; пенополиуретановые пленки для защиты приборов от вибрации и т. д.
Клеевые соединения по сравнению с механическими соединениями — сваркой, пайкой, заклепкой и винтовыми соединениями — имеют следующие преимущества: возможность соединения самых разнообразных материалов; относительная простота и дешевизна технологии склейки; нет ослабления соединяемых деталей с отверстиями под заклепки, винты и т. д.; снижение веса конструкций, так как клеевые соединения позволяют применять более тонкие листы, и отсутствуют соединительные детали (винты, заклепки и т. д.); стойкость к коррозии, хорошие диэлектрические свойства, герметичность соединении и т. д.
Наряду с преимуществами метод склеивания имеет ряд недостатков: невысокая теплостойкость; склонность к старению; невысокая прочность при неравномерном отрыве; отсутствие простых и надежных методов неразрушающего контроля качества клеевых
46
соединений.
Клеевое соединение обеспечивается за счет действия сил когезии (т. е. прочности самого клея) и адгезии (т. е. сил, действующих на поверхности раздела клея и склеиваемых материалов) и механического сцепления.
Для получения прочного клеевого соединения необходимо, чтобы силы когезии были ниже сил адгезии; при этом клеевая капля будет растекаться по поверхности материала (смачивать). Силы когезии сами по себе тоже должны быть высокие; например, клеи на основе термореактивных смол дают более прочное соединение, чем на основе термопластичных.
Существует несколько теорий адгезии, объясняющие физику склеивания: адсорбционная, диффузионная и электрическая; однако, ни одна из них не может полностью объяснить образование прочного клеевого соединения, и приемлемы для определенных случаев. Из них наибольшее распространение получила адсорбционная теория адгезии; по этой теории при контакте клея и склеиваемого материала между их молекулами возникают междумолекулярные силы трех типов: электростатическая, дисперсионная и индукционная. Наиболее важными из этих сил являются электростатические силы, возникающие в результате взаимодействия полярных молекул. Полярные молекулы благодаря не симметричному распределению электрических зарядов способны притягивать или отталкивать другие полярные молекулы; на границе раздела клей—поверхность склеиваемого материала полярные молекулы клея притягивают полярные молекулы склеиваемого материала. Этим объясняется хорошая клеящая способность клеев на основе таких полярных материалов, как полиацетаты, полиэпоксидные, фенольно-формальдегидные, полиэфирные, полиуретановые и другие смолы.
При выборе клеев для склеивания полимерных материалов необходимо учитывать степень их полярности: степень полярности клея и склеиваемого материала должна быть приблизительно одинакового порядка.
Получение клеевого соединения в случае применения клеев на основе некоторых неполярных полимеров, например, натурального каучука, объясняется диффузией подвижных макромолекул клея вглубь склеиваемых материалов.
Электрическая теория адгезии основана на явлениях контактной электризации — на границе раздела клея и склеиваемого материала за счет перетекания электронов образуется двойной электрический слой (как бы микроконденсатор), обеспечивающий прочное соединение.
На прочность клеевого соединения влияет механическое сцепление клея — создание шероховатости поверхности обеспечиваем проникновение клея в глубь склеиваемого материала, а также увеличивает площадь склеиваемой поверхности.
Отдельные компоненты клея (растворители, пластификаторы и т. д.) снижают прочность клеевого соединения.
При проектировании клеевой конструкции для получения прочного надежного соединения конструктором должны быть учтены физико-механические и физико-химические свойства клеев и склеиваемых материалов, а также технологические особенности склеенной конструкции (удобство склейки, возможность создания оснастки и другие факторы).
Клеевое соединение наиболее хорошо работает па чистый сдвиг или на равномерный отрыв; неравномерный отрыв по возможности должен быть исключен. Для получения более прочных соединении применяют клеесварочпые и клееклепаные соединения, которые хорошо работают на сдвиг, равномерный и неравномерный отрыв, вибрацию. В этих соединениях иногда силовую основу представляют сварочные или клепаные точки, разгруженные в значительной степени клеевым соединением. Иногда основой является клеевое соединение, а винты и заклепки применяют как дополнительное крепление в целях предохранения от неравномерного отрыва. Клеи в этих случаях применяют эластичные. В таких соединениях клеи могут служить еще как герметизирующий элемент и должны заполнять зазоры. Конструкции
клеевых соединений показаны на рис. 1.
Требования, предъявляемые к клеям: высокая адгезия к поверхности обеих склеиваемых материалов и высокая когезия частиц самого клея; эластичность и механическая прочность; коррозионная неактивность; нетоксичность; сопротивление старению; хорошие электроизоляционные свойства; трибостойкость; водостойкость и атмосферостойкость; маслостойкость и бензостойкость; большая жизнеспособность и длительный срок храпения;
47
технологичность (склеивание при невысоких температурах, малых давлениях и в короткие сроки); способность обеспечивать герметичность соединения.
Рис. 9.17. Конструкции клеевых соединений
Состав клеев:
пленкообразующие — основа клееного слоя (термореактивные и термопластичные смолы, каучуки и эфиры целлюлозы);
растворители — для получения клея определенной вязкости (органические растворители и мономерные вещества);
отвердители — для получения твердой нерастворимой термостабильной пленки (перекись бензола, гексаметилендиамин, керосиновый контакт и др.);
наполнители — для уменьшения усадки клеевой пленки и повышения теплостойкости (цемент, алюминиевая пудра, графит и др.);
пластификаторы — для повышения эластичности пленки (дпбутнл-фталзт и др.);
стабилизаторы — для сохранения консистенции клеев или их клеящих свойств.
Классификация клеев. Клеи классифицируют по пленкообразующим, типу отверждения и по состоянию.
По составу пленкообразующих принято различать клеи на основе:
1.термопластичных смол (полиметилметакриловые, полпетирольпые, перхлорвипиловые и др.);
2.термореактнвных смол (фенолыюформальдегидпые, эпоксидные, кремнийорганнческие и др.);
3.каучуков (натуральных, нитрильных и др.);
4.эфиром целлюлозы (нитроцеллюлозные и др.).
По типу отверждения различают клеи холодного (88Н, ВИАМБЗ, К-153 и др.) и горячего (БФ, ВК-32-200 и др.) отверждения;
По состоянию различают:
жидкие клеи: растворы пленкообразующих (на основе фенольно-формальдегидных, перхлорвиниловых и других смол);
расплавы пленкообразующих (на основе полиэпоксидных, полиэфирных и других смол);
частично полимеризованные мономеры (мономер полиметилметакрилата,
карбинольный сироп и др.);
твердые, клеи: твердые клеящие бруски и порошки (эпоксиды);
клеящие ленты или пленочные клеи (ленты на основе клеев БФ, ВK-32-200 и др.);
липкие ленты и плѐнки (на основе полиизобутеленов, полистирола и т. д.). Наибольшее распространение имеют клеи на основе смол.
Клеи на основе термопластичных смол. Термопластичные смолы представляют собой
полимеры с линейной (или разветвленной) структурой молекул. При нагревании они размягчаются. Большинство из них легко растворяется (полистирол, органическое стекло и др.).
Клеи па основе этих смол применяют в виде растворов последних в органических растворителях или в мономерах, и виде начальных продуктов полимеризации, а также в виде клеящих лент и пленок.
48
Недостатки. Клеевое соединение на основе термопластичных смол при нагревании расклеивается, т. е. является обратимым.
Особенностью клеевых пленок па основе термопластичных смол является то, что, обладая хорошей эластичностью, они имеют относительно невысокую теплостойкость и механическую прочность.
Клеи на основе термопластичных смол применяют главным образом для склеивания неметаллических материалов несилового назначения. Для склеивания металлических изделий, а также пластмасс и резин применяют клеи на основе модифицированных термопластичных смол (клеи МПФ-1, карбинольный и др.).
Клеи на основе термореактивных смол. Термореактивные смолы — такие полимеры, которые в начальной стадии, имея линейную структуру молекул, при нагревании размягчаются и в растворителях растворяются.
При дальнейшем нагревании, облучении или в присутствии отвердителей при комнатной или повышенной температурах происходит изменение структуры их молекул. Из линейной молекулы переходят в пространственно-сетчатую, благодаря чему смолы переходит и неплавкие нерастворимые конечные продукты. Эти смолы обладающие хорошей теплостойкостью и повышенной химической стойкостью; однако одновременно повышается хрупкость.
Для получения клеев термореактивные смолы используют в начальной стадии, когда структура молекул линейная. Эти клеи существуют в виде растворов линейных полимеров в органических растворителях или мономерах; без растворителей, в виде расплава линейных полимеров с отвердителями; в виде мономерных соединений с отвердителями; а также в виде клеящих лент, брусков и порошков.
Перевод клеевых пленок в неплавкое нерастворимое состояние осуществляется под давлением при нагреве или в присутствии отвердителей при нормальной (или повышенной) температуре в течение определенного времени.
Клеевое соединение на основе термореактивных смол является необратимым и обладает повышенной теплоемкостью, химической стойкостью, влагостойкостью, атмосферостойкостыо, прочностью. Эти клеи применяют для склейки металлов, термореактивных пластмасс, силикатных стекол, керамики и других материалов.
Механические свойства клеевых соединений, получаемых при помощи клеев холодного отверждения, ниже (в особенности при повышенной температуре и влажности), чем в случае применения клеев горячего отверждения.
На практике чаще всего применяют клеи на основе модифицированных смол, так как модифицирование улучшает их свойства. Модифицирование их бутваром уменьшает хрупкость, сохраняя положительные качества.
Наполнители (порошок графита, алюминиевую пудру, цемент и т. д). вводят в клей для уменьшения усадки, которая вызывает внутренние напряжения и снижает прочность клеевого соединения. При склеивании материалом с различным коэффициентом линейного расширения (металлы с неметаллами) также возникают внутренние напряжения, снижающие прочность соединения. В этом случае для прочного клеевого соединения необходимо использовать клеи на основе полиэпоксидных, полиэфирных смол, клеи без растворителей, а также клеи, дающие эластичные пленки.
Клеи на основе каучуков благодаря высокой эластичности их пленок выделяют в особую группу — группу резиновых клеев.
Резиновые клеи — растворы каучуков или сырых резиновых смесей в органических растворителях.
Превращение линейной структуры молекул каучуков в пространственно-сетчатую происходит в процессе вулканизации под действием вулканизаторов или тепла.
Клеящие пленки (пленочные клеи) для повышения прочности соединения рекомендуется применять на подложке (бумага, ткань) и можно без подложки. Для получения клеящих пленок ленты подложки пропитывают жидким клеящим составом, путем погружения па вертикальных или горизонтальных пропиточных машинах или покрывают с поверхности. Затем ленты высушивают и наматывают в рулоны.
При получении пленочных клеев без подложки пользуются машинами ленточного типа.
49
Во избежание прилипания пленки клея к металлической ленте ее покрывают подслоем, не прилипающим к пленочному клею. Иногда для получения таких пленок пользуются экструзией с последующей вытяжкой.
Липкие ленты изготовляют на подложке из целлофана, полиэтилена, стеклотканей, нержавеющей стали и других материалов. Особенностью липких лент является способность сохранять длительное время липкость и прилипать к различным материалам при легком нажиме рукой. Для изготовления липких лент применяют полиизобутиленовые, этилцеллюлозные, кремнийорганические, резиновые и другие клеи. Липкие лепты изготовляют обычно путем нанесения клеевого раствора па подложку с последующей сушкой па машинах ленточного или барабанного типа.
ВЫБОР КЛЕЕВ. Прочность клеевого соединения зависит не только от свойства клеев, но
иот природы склеиваемых материалов и при выборе клея должны быть учтены свойства последних.
При склейке пластмасс необходимо учитывать их полярность и поведение их по отношению к теплу, т. е. термореактивность и термопластичность. Для склеивания полярных полимеров необходимо применять полярные клеи.
Вслучае склеивания так называемых «инертных» термопластов (полиэтилен,
фторопласт-4) необходимо предварительно обработать их поверхность либо механическим путем (пескоструйная обработка) либо с помощью химических агентов (например, фторопласт- 4 — раствором металлического натрия в жидком аммиаке) с целью изменения полярности поверхности армировать тканью.
Клеевые соединения пластифицированных пластмасс имеют низкую прочность из-за диффузии пластификатора из склеиваемого материала в клеевой слой.
Для склеивания целлюлозных материалов (бумага, хлопчатобумажная ткань) лучше использовать клеи па основе пленкообразующих, содержащих гидроксильные группы (фенольно-, мочевино-формальде-гидпые, полиуретаповые, эпоксидные и некоторые термопластичные полимеры). Нельзя использовать клеи, содержащие вещества с кислотными свойствами, разрушающие эти материалы.
Для склеивания резин между собой и с другими металлическими и неметаллическими материалами необходимо использовать резиновые клеи (88Н, 4НБ и др.).
Для склеивания неорганических материалов (силикатного стекла, керамики, асбеста)
подходят также полярные клеи типа фенольно-формальдегидных, эпоксидных, полиуретановых
идр.
При склеивании металлов наибольшую прочность клеевого соединения имеет сталь. Чем выше у листового металла модуль нормальной упругости, предел пропорциональности и временное сопротивление при растяжении, тем выше прочность его клеевого соединения при сдвиге. В случае склеивания меди, свинца, латуни и бронзы клеями типа карбинольного для повышения прочности клеевого соединения необходима некоторая предварительная полимеризация клея. Это объясняется тем, что указанные металлы играют роль ингибиторов, задерживающих полимеризацию в начальной стадии.
Для склеивания металлов применяют клеи следующих марок: ВС-10Т, БФ-2. ВК-3; ВК- 32—200, МПФ-1, ПУ-2, ВК-5. ВК-32-ЭМ, Л-4, К-153, ВК-2 и др.
9.4. ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Герметизирующие материалы (герметики) — полимерные композиции — применяют для герметизации приборных отсеков и штепсельных разъемов; для защиты электро- и радиоприборов от влаги, пыли, резких колебаний температур и механических воздействий. Их наносят на клепаные, винтовые и другие соединения металлических конструкций или агрегатов с целью обеспечения непроницаемости.
Герметики работают при воздействии растягивающих усилий и относительно кратковременных нагружений. Поэтому герметики должны обладать высокой непроницаемостью, адгезией к металлу, эластичностью, механической прочностью, теплостойкостью, атмосферо-, влаго-, масло, бензо-. вибро- и химической стойкостью.
Герметики бывают обратимые (под действием тепла расклеиваются) и необратимые (обладают термостабильными свойствами). Широкое применение имеют необратимые
50