41.Склеивание и пропитка материалов.

Склеивание – метод создания неразъемного соединения элементов конструкций при помощи клеев. Склеивание более пригодно, чем сварка для соединения разнородных материалов. Оно позволяет сохранить структуру и свойства склеиваемых деталей и соединить большие поверхности сложной формы.

Прочность клеевого соединения обусловлена адгезионным взаимодействием склеиваемых поверхностей с клеевой прослойкой, а также когезионной прочностью этой прослойки и самих соединяемых материалов. Для создания высокопрочного соединения необходимо присутствие в клее и на склеиваемых поверхностях полярных или способных поляризоваться групп и хорошее смачивание клеем соединяемых поверхностей. Полнота смачивания зависит в соответствии с уравнением Юнга, от соотношений поверхностных на трех межфазных границах: клей-воздух , подложка-воздух и клей-подложка . Мерой смачиваемости служит краевой угол смачивания , который уменьшается с увеличением и снижением . Полное смачивание соответствует условию:

, при котором .

Параметры и не поддаются экспериментальному определению, поэтому для оценки смачиваемости пользуются эмпирической характеристикой – критическим поверхностным натяжением смачивания по Зисману.

Значения определяют измерением краевых углов смачивания при нанесении на поверхность полимера ряда органических жидкостей с различными поверхностными натяжениями и последующей экстраполяцией найденной зависимости от к условию полного смачивания .

Жидкость смачивает полимер, если .

Клей полностью смачивает полимерный материал при . Если , смачивание неполное, но увеличивающееся (как и адгезия клея к поверхности) по мере уменьшения разности . При соблюдении условия полного смачивания значительные различия между и нежелательны, т.к. клеевая прослойка будет иметь низкую когезионную прочность. Поверхностное натяжение клея изменяют химическим модифицированием его полимерной основы.

Смачиваемость можно регулировать, добавляя в клей ПАВ, разбавители, пластификаторы, наполнители. Истинная смачиваемость может быть искажена загрязнениями, мигрирующими из объема материала на его поверхность или являющимися продуктами химического взаимодействия полимера с окружающей средой.

На полноту смачивания влияют форма и размер углублений и выступов на поверхности. Наиболее часто встречается и наиболее благоприятна призматическая форма углублений (выступов). Мелкие углубления на поверхности заполняются клеем под влиянием капиллярного давления, а также давления запрессовки. Находящийся в капиллярах воздух препятствует их заполнению клеем. Глубину заполнения клеем неровностей конической формы можно найти по формуле:

,

где - средняя глубина поры; - начальное давление воздуха в порах; - давление при запрессовке; - средний радиус поры.

Механическая обработка поверхностей с целью придания им шероховатости приводит к повышению адгезионной прочности соединения, если клей полностью заполняет образующиеся при шероховании поры (при капиллярное давление имеет отрицательное значение и клей не заполняет поры). При механической обработке гетерофазных материалов (стеклопластиков) на поверхность выходит более полярная фаза, что способствует увеличению адгезионной прочности соединения.

Пропитка – процесс, при котором жидкое связующее проникает в капилляры и поры материала. Пропитка – промежуточная стадия в общем технологическом процессе получения многих полимерных материалов, например ДСП, кордных нитей, искусственной кожи и т.д. Для пропитки используют: растворы, дисперсии и расплавы термопластов, латексы и растворы каучуков, а также некоторые мономеры (стирол), полимеризующиеся на последующих стадиях. Для улучшения смачиваемости пропиточных составов применяют ПАВ. Пропитка осуществляется на машинах непрерывного или периодического действия, на которых осуществляется также сушка и охлаждение пропитанного материала. Для улучшения пропитки, повышения ее скорости применяют низковязкие составы и осуществляют процесс под давлением. Самый эффективный путь снижения - нагревание. Температура нагрева лимитируется: температурой деструкции полимера (для расплавов термопластов), температурой отверждения (для реактопластов), температурой летучести растворителя (для растворов), температурой астабилизации (для латексов).

Для ликвидации воздушных пробок и регулирования количества связующего в материале применяют отжимные устройства, ведут пропитку под вакуумом или избыточном давлении. При пропитке дисперсиями частицам дисперсной фазы иногда сообщают электрический заряд, противоположный заряду материала, благодаря чему достигается более прочное его сцепление со связующим.

Ткани, пропитанные или покрытые с одной или двух сторон резиной, называются прорезиненными.

Лекция №15