Выбор клеев

Для склеивания пластмасс существует очень большое число клеев на основе почти всех промышленных полимеров. При выборе клея учитывают, прежде всего, химическую природу соединяемых материалов, полярность, растворимость, реакционную способность, структуру поверхности. Не меньшую роль играют условия работы соединения, термический коэффициент линейного расширения соединяемых материалов, конструктивные особенности изделия и требования к технологическим свойствам клея. Существуют и универсальные клеи, которыми можно склеивать материалы любой химической природы. Это – клеи на основе эпоксидных полимеров, полиуретановых форполимеров, полиарилатов, каучуков и др. Как правило, рекомендуется использовать клеи, одинаковые или близкие по химической природе к полимерной основе материала. В этом случае физические и химические свойства клеевой прослойки (вода- и термостойкость, диэлектрические показатели, коррозионная стойкость и т.д.) будут близки к соответствующим свойствам соединяемого материала, а условия образования шва будут мало отличаться от условий формования деталей и не будут сказываться на свойствах пластмассы.

Клеи для соединения отвержденных реактопластов

При использовании для склеивания отвержденных реактопластов клеев, по химической природе близких к склеиваемому материалу, следует ожидать участия в реакции отверждения функциональных групп, имеющихся на соединяемых поверхностях, и образования химических связей. В месте с тем достаточно прочное соединение может быть получено и с помощью клеев на основе термопластов, если температура эксплуатации шва не превышает теплостойкости последних. При правильном выборе клея прочность соединения будет определяться прочностью склеиваемого материала, например межслойной прочностью слоистых пластиков.
Для склеивания деталей из пластмасс на основе фенолоформальдегидных сноп рекомендуют феноло -, резорцино – меламиноформальдегидные эпоксидные и полиуретановые клеи, композиции на основе полимернокаучиковых смесей, полиакрилатов, поливинилацетата, поливинилацеталей, синтетического каучука.
Клеевые соединения, выполненные эпоксидными и полиуретановыми клеями, имеют высокую прочность после отверждения даже при комнатной температуре. Отверждение этих клеев при повышенных температурах приводит к получению более теплостойкого и водостойкого соединения, с лучшими электроизоляционными свойствами.
Для соединения деталей, изготавливаемых из пресс-порошков общего назначения, текстолитов и гетихнаксов и работающих при сравнительно невысоких температурах (323-373 К) могут быть применены отечественные клеи марок БФ-4, К-153, ВК-9, ПУ-2.
Для деталей из теплостойких стеклотекстолитов (например, марки ВФТ) и стекловолокнитов (например, АГ-4, ДСВ 2 Р – 2 М) целесообразно применять клеи марок ВС-10Т, ВК-32-2ПП, ВК-3, ВК-13, К-4ПП-61 и ВК-8.
Клеевые соединения на этих клеях можно использовать при 473 К (в течении сотен часов), 578 К ( в течении нескольких часов).
Для склеивания деталей с большими поверхностями (например, деталей из тепловых пластиков) целесообразно использовать комбинацию клеев - эластичного фенолкаучукового наносимого в качестве подслоя, и более жесткого – фенополивинилацетального (например, ВС-10Т), который отверждается вместе с подслоем. Аминопласты по способности склеиваться, аналогичны фенопластам. Для их соединения рекомендуют клеи на основе меламино - и карбамидоформальдегидной смол, а также фенолополивинилацетальные, полиуретановые и эпоксидные клеи.
Для склеивания эпоксидных стекло -, боро – и карбопластов и литьевых изделий применяют главным образом эпоксидные клеи, в том числе и модифицированные
Пластмассы на основе аллиловых смол склеиваются лишь после механической обработки поверхности зашкуриванием или опесконструированием, и промывки ацетатом. Наиболее пригодными клеями считаются эпоксидные, полиэфирные, клеи на основе фурановой смолы, на основе полиэфира.
Кремней органические пластмассы, характеризующиеся низкой полярностью, склеиваются с трудом. Наиболее пригодными для их соединения считают клеи на основе кремнийорганических полимеров и теплостойкие фенолкаучуковые клеи.
Для соединения деталей из пластмасс на основе ароматических полимеров целесообразно использовать термостойкие клеи на основе полиамидов, полибензимидозалов и т.д.
Склеивание полиамидных пленок друг с другом и с металлической фольгой проводят с помощью полиамидокислот растворенных в сильно полярных растворителях, ароматических полиамидов. При этом получаются нерасспаивающие швы, однако процесс склеивания очень продолжителен и трудоемок.

Клеи для соединения термопластов

По способности склеиваться термопласты могут быть разделены на: легкосклеиваемые (без специальной подготовки поверхностей), условно легкосклеиваемые (требующие несложной подготовки соединяемых поверхностей) и трудносклеиваемые (требующие сложной подготовки соединяемых поверхностей или применения специальных клеев, пригодных лишь для определенного класса пластмасс). Клеи, рекомендуемые для соединения термопластов трех перечисленных групп.
Для склеивания ориентированных полиакрилатов во избежание разориентации рекомендуются клеи холодного отверждения. Нежелательны клеи горячего отверждения и в случае склеивания полиакрилатов с другими материалами из-за существенного различия термических коэффициентов линейного расширения, которые обуславливает появление остаточных напряжений в клеевой прослойке.
Соединение ПВХ, выполненные клеями на основе форполимера метакрилата, стойки в течение нескольких месяцев и действию горячей воды (337К), метанола, уксусной кислоты, атмосферных факторов. Жесткий ПВХ и ПВХ, содержащий менее 30% пластификатора, можно склеивать с помощью композиций на основе нитрильного и полихлоропренового каучука, полиуретанов, полиакрилатов, эпоксидные и фенолформальдегидные клеи обладают низкой адгезией и ПВХ. Для получения швов со свойствами, близкими и свойствами соединяемого материала, целесообразно пользоваться полиуретановой композицией, модифицированной хлорвиниловой смолой.
При склеивании пластифицированного (35-50% пластификатора) ПВХ клеями, которые хорошо склеивают жесткий ПВХ, через несколько суток или месяцев наблюдается ослабление или разрушение первоначальной безупречного шва, происходящие под действием пластификаторов, диффундируют в клеевую прослойку.
Стойкость к пластификаторам обладают клеи на основе нитрильного каучука с добавками хлоркаучука или смол. Однако недостатком этих клеев является слишком короткая выдержка, которая не может превышать 5-10 мин, что затрудняет затруднением этих клеев при склеивании больших поверхностей. Этого недостатка лишены клеи на основе полихлоропренового каучука.
Для склеивания монолитных деталей из ПС (пленки, трубы литые детали) рекомендуются полиуретановые, стиролсодержащие полиэфирные, цианокрилатные клеи, композиции на основе полихлоропрена, нитрильного каучука, ПС хорошо растворяется в растворителе полиуретаного клея, в стироле, входящий в состав полиэфирного клея, и в цианокрилате способствует достижению наиболее полного контакта клея со склеиваемым материалом.
Эпоксидные клеи характеризуются низкой адгезией и ПС. Так, образцы из ПС и стали, склеенные эпоксидным клеем при 337К в течение 6г, разрушается при испытании на сдвиг при напряжении 9,0 мПа.
Поликарбонат склеивается легче, чем другие кристаллизующие термопласты, что объясняется его относительно хорошей растворимостью в некоторых органических соединениях. Наиболее подходящие для ПК считают эпоксидные клеи, полиэфирные, полиуретановые, кремнийорганические и фенолкаучуковые, отверждение которых происходит при температуре, не превышающей температуры склеивания ПК. Эпоксидные клеи, отверждаемые аминами или полиамидами, не рекомендуется для работы во влажной среде при температуре выше 393К. При склеивании поликарбоната клеями, отверждаемые ангидридами, возникает опасность теплового старения материала во время термообработки шва.
Материалы на основе полиэтилентерефталата (пленки, волокна, ткани, и т.д.) склеиваться достаточно хорошо, однако склеивание сопряжено с некоторыми трудностями, которые, в частности при соединении пленок, склонны объяснять кристаллической ориентированной структурой полимера и исключительно гладкой поверхностью пленок.
Для соединения пленок ПЭТФ нашли применение клеи на основе сополимеров терефталевой, себациновой и других кислот с этиленгликолем.
ПА можно склеивать в принципе любыми клеями. Для склеивании ПА друг с другом и с такими материалами, как металлы, прессованные реактопласты, термопласты (ПС, ПММК), древесина, пригодны отверждаемые на холоду и растворимые в спиртах фенолформальдегидные смолы резольного типа.
К группе трудносклеиваемые термопластов относят ПЭ, ПП, полифторолефины полиацетали.
Полиэтилен без предварительной обработки поверхности не может быть прочно склеек, так как большинство клеев имеют низкую адгезию. Это объясняется низкой полярностью полимера, нерастворимостью его в органических растворителях и высокой степенью кристалличности. Кроме того, ПЭ содержит низкомолекулярные примеси и добавки – стабилизаторы, смазки и т.п., которые мигрируют на поверхность и образуют там пограничный слой, уменьшающий адгезию. Эти примеси могут быть удалены перекристаллизацией, экстракцией или другим способом.
ПЭВП и ПЭНП без подготовки поверхностей может быть склеен клеями на основе полиизобутилена натурального каучука, синтетического каучука, смеси полиакрилатов и поливинилацетата.
Для склеивания необработанного ПЭ рекомендуется также клеи на основе кремнийорганических соединений и полибутадиена. Особый случай представляют плиты, например из вспененного или напыленного полиэтилена с открытыми парами, которые могут быть склеены без подготовки поверхности между собой и с другими материалами эпоксидными клеями.
По своему поведению при склеивании полипропилена близки к ПЭ, однако склеивается еще труднее из-за более высокой химической стойкости. Пленки, плиты, трубы из необработанного ПП хорошо склеиваются клеями на основе натурального или хлоропренового каучуков с добавкой полиизоцианата или без него.
Для предотвращения усадки, вызванной различиями термических коэффициентов линейного расширения ПП и материалов, с которыми его склеивают, применяют подслой из эластичного клея, например на основе полиизобутилена или прокладку уз пенополиуретана.