Способ склеивания полимерных материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмкСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл. С 09 Х 5/00 тттсумрствввиыв катткт 9 т СССР Опубликовано 07.03.83, Бюллетень Рй9Дата опубликования описания 07.03.83 ао аеяак изабретекик и еткрыткй(54) СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к технологии скле. ивания полимерных материалов и изделий из них, преимущественно к технологии склеивания трудносклеиваемых полимеров, таких как полиолефины, фторопласты, вулканизаты бутилкаучука, этиленпропиленового каучука и т, д.Широко используется в промышленности способ склеивания полимерных материалов, предусматривающий подготовку поверхности, нанесение полимерного клея, соединение скле. иваемых поверхностей и механическое воздействие на поверхность, осуществляемое одно. временно илн после нанесения клея 1).Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ склеивания полимерных материалов, предусматривающий подготовку склеиваемых поверхностей, нанесение на них клея на основе по. лимера, охлаждение склеиваемых поверхностей с нанесенным на них слоем клея до области температур стеклования полимера путем воздействия потока охлажденного газа иди помещения склеиваемых материалов в криокамеру и проведение при этих температурах механического воздействия, осутцествляемого доили после соединения склеиваемых поверхностей (2.Недостатком этого способа является то,что он технологически сложен. Кроме тсго, вряде случаев имеет место недостаточная прочность клеевых соединений,Целью изобретения является упрощение тех. нологии склеивания и повышение прочности клеевых соединений.Цель достигается тем, что по способу скле. ивания полимерных материалов, включающему3 нанесение клея на основе полимера, механическое воздействие на поверхность полимерно. го материала с нанесенным на него слоем клея с применением охлаждения до темпера. туры стеклования полимера, соединение скле. иваемых поверхностей до или после механи. ческого воздействия, склеиваемую поверхность полнмерного материала охлаждают клеем с введенным в него хладагентом.Способ осуществляют следующим образом,3 1 ОО 23В состав клея вводят хладагент, затем полученную смесь наносят на подготовленную ксклеиванию полимерную поверхность, до илипосле соединения склеиваемых поверхностейпроизводят совместную механическую обработку поверхности полимера с нанесенным на нееслоем клея.Используемые хладагенты не вступают в химическое взаимодействие с компонентами клеяи не ухудшают эксплуатационных свойств клея,10Хладагент либо удаляют из состава клея по.сле механической обработки, например сублима.ция СО, либо оставляют в составе клея (порошок Я 02 10 - 160 мкн), причем в последнем случае стабилизация температурного ре чжима осуществляется только за счет удель.ной теплоемкости.Хладагент готовят различными способами:вливают жидкий азот в растворитель приперемешивании до тех пор, пока не образуется вязкая масса; порошкообразный хладагент перед введением в клей охлаждаютразличными известными способами.Количество хладагента в каждом индивидуальном случае определяет физико-хими- эзческие свойства клея и хладагента (тепло.емкость, теплота испарения), а также свойства субстракта (полимерного материала)и режимы механохимической обработки,В ряде случаев вводимый для механохими.ческой обработки абразивный наполнительиспользуют одновременно в качестве хладагента (А 10 з) и другис), для чего его предварительно охлаждают,Наиболее часто в качестве хладагентовиспользуют СО в твердом состоянии, СОс ацетоном или этилацетатом, ацетальдегидс введенным в него жидким азотом, этилацетат с жидким азотом, охлажденный ЯС.Когда в клей вводят хладагент на основесмеси сжиженных газов или СО 2 с раствори.телями, имеющими температуру кипения вышекомнатной, то до соединения склеиваемых поверхностей производят их экспонирование навоздухе до практически полного испарения4 эрастворителя (в клее должно остаться неболее 5% растворителя).В качестве клеев используют полимеры илиих растворы, часто в сочетании с другими веществами, в частности наполнителями, отвердителями и т.д. Применяемые клен обычно имеютвязкость до проведения операций механохимической обработки не более 200 с по В 3-4.Для получения нужной вязкости в составклея вводят растворители,В клей можно вводить как сам хладагент,так и его смесь с растворителем, или егосмесь с отдельными компонентами клея. Взависи 1 ости от выбранного клея, хладагента,38 4склеиваемого полимера, т,е. температурнойобласти, или хладагент добавляют в клейили клей в хладагент.После проведения мехаиохимической обработки иногда наносят свежую порцию клея какохлажденного, так и неохлажденного того жеили иного состава.Режимы для механохимического воздей.ствия для каждой пары клей. полимер индивидуальны и находятся в следующих пределах:скорость инструмента или одной иэ склеиваемых поверхностей относительно другой 0,02 -350 м/с, давление прижима 0,03 - 75 кгс/смэ,время обработки от 1 до 60 с,Соединение склеиваемых поверхностей про.,водят как до, так и после нагрева в зависи.мости от возможности и необходимости удаления растворителя и хладагента,Отверждение клеевого слоя производят порежимам, предусмотренным техническими условиями для применненого клея.Предложенный способ иллюстрируется сле.дующими примерами.П р и м е р 1. Клей на основе продуктаконденсации алифатической дикарбоновой кисло.ты с многоатомными спиртами и изоцианата,взятых в соотношении 2:1 (клей типа ПУ - 2),растворяют в спирто-ацетоновой смеси (1:1)в соотношении 1:5. В полученный раствор добавляют 40 вес.ч. порошкообразного СО отсухого остатка клея и 40 вес,ч. абразивногонаполнителя в виде корунда (А 10 з) зернисто.стью 120 мкн. После тщательного перемеши.вания полученную смесь наносят слоем толщи.ной 200 мкн на поверхностьтрубчатого образца из полиэтилена высокой плотности. Через15 с склеиваемые поверхности труб поджимаютдруг к другу с давлением 4 кгс/смэ и перемещают друг относительно друга со скоростью0,7 м/с в течение 10 с. Клей отверждают под давлением 3 кгс/смф при комнатной температуре в течение 3 суток и при 80 С в течение 6 ч.П р и м е р 2. Клей на основе эпоксидиановой смолы марки ЭД - 20 и низкомолекулярного полиамида марки Л - 20, взятых в соотношении 10:6, растворяют в ацетоне в соотношении 1:10; затем в этот раствор добав. ляют порошкообразный СО в твердом состоя. нии (сухой лед) до тех пор, пока избыток "сухого льда" не составит 10 - 15% от общей массы. После этого полученную смесь наносят шпателем на предварительно обезжиренную по. верхность полиэтилена низкой плотности, тол. шина нанесенного слоя 0,2 мм, через 15 с поверхность полимера с нанесенным на нее . составом обрабатывают наждачной бумагой мар. ки 63 с 5 Н, Обработка производится электро. шлифовальной машиной в течение 30 с при.толщиной 100 мкн на поверхность поливинил. хлоридного пластиката и ироиэводят механичес. кую обработку с помощью циклевочной машины с рабочим инструментом в виде проволочной щетки. Время обработки 30 с, давле-. ние 0,5 кгс/см, скорость относительно перемещения 0,2 м/с. После механической обработ. ки дают открытую выдержку, в течение 1 ч, Затем наносят новый слой клея ПК - 10 без 810, снова дают открытую выдержку в течение 5 мин, после чего подготовленную таким образом поверхность соединяют с листом фанеры и отверждают клеевой слой при комнатной температуре в течение 24 ч при давлении0,2 кгс/см.Результаты испытаний образцов, полученных по технологии, описанной в примерах 1 - 5, и других пар склеиваемых полимеров, полу.ченных по донной технологии приводятся в таблице, где приняты следующие обозначения:ПЭНП - полиэтилен низкой плотности;ПЭВП - полиэтилен. высокой плотности; ЭДНПА. - клей на основе эпоксидиановойсмолы и низкомолекулярного кау.чука;СКЭПТ - этиленпропиленовый каучук, тройной;БК -бутилкаучук;Ф - 4 - фторопласт - 4;ПУ - полиуретановый клей на основеполиэфирной смолы и изоцианата;88 Н- полихлорпреновый клей;ПВХ - поливинилхлорид;ПК- клей на основе перхлорвиниловойсмолы, совмещенной с эпоксиднойсмолой ЭД - 20 н дибутилфтолатом.Применение предлагаемого способа позволяет повысить прочность клеевых соединений по сравнению со способом-прототипом на 10 - 25% Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ значительно проще и эхономичнее способа-ирототипа.Введение хладагента в состав клея значительно проще и дешевле использования криокамеры или паров сжиженных газов, позволяет созда. вать нужные температурные условия только в зоне склеивания и соответственно проводить операцию склеивания крупногабаритных изделий и изделий со сложной конфигурацией. Исрользование предлагаемого способа новы. шает по сравнению со способом. прототипом (на пример, с использованием криокамеры) произ. водительность труда на 60%, уменьшает аппаратурные и амортизационные расходы на 300%, снижает стоимость обслуживания операций по склеиванию на 80%, дает экономию по стоимости расходуемых материалов. 5 10023 давлении прижима к склеиваемой поверхности 0,2 кгс/ему. После нагрева склеиваемой полиэтиленовой поверхности до темщратуры окружающей среды на нее наносят второй слой . клея состава эпоксидиновая смола марки ЭД - 20, отвержденная полиэтиленполиамином, взятых в соотношении 10:1, После этого ее соединяют с подготовленной к склеиванию. стольной поверхностью и отверждают при давлении 2 кгс/смо при 80 С в течение 8 ч. тФЙ р и м е р 3, Этилацетат смешивают с СОо в твердом состоянии в соотношении 4:1, затем в эту смесь вводят прн тщатель. ном перемешивании полихлорпреновый клей марки 88 Н в соотношении 5:1 со смесью 15 этилацетата с СОз в твердом состоянии. По. лученную смесь наносят на подготовленные к склеиванию пластины на основе бутилкаучука н этиленпропиленового каучука и проводят механохимическую обработку склеива емых поверхностей злектрошлифовальной машиной, давление прижима 1 кгс/см,время обработки 60 с. В качестве инструмента при. меняют бумагу марки 83 Кр 16 Н.После нагрева склеиваемых поверхностей 23 до температуры окружающей среды на них наносят свежую порцию клея 88 Н, дают открытую выдержку в течение 10 мин и соединяют склеиваемые поверхности.Отверждение прохошп при комнатной тем- Эп пературе под давлением прижима 0,2 кгс/смз в течение суток.П р и м е р 4, В качестве хладагента применяют систему, содержащую растворитель - ацетальдепщ, в который вводят жидкий азот3 до образования вязкой массы. Затем хлад- агент смешивают с полиуретановым клеем (ПУ - 2) в соотношении 15:1 и наносят на поверхности фторопластовых пластин, подлежащих склеиванию, проводят совместную с полиуретановым клеем механохимическую обработку склеиваемых поверхностей.После такой обработки фторопластовые пластины выдерживают перед соединением 6 месяцев в условиях неотапливаемого складао 45(-15 - +20 С), после чего на склеиваемые поверхности наносят свежую порцию того же клея, пластины соединяют и отверждают при 80 С под давлением прижима 0,6 кгс/смо в течение 8 ч.П р и м е р 5. В клей на основе перхлор. виниловой смолы, совмещенной с эпоксидной смолой ЭД - 20 и дибутилфталатом (клей ПК - 10) при постоянном перемешивании добав. ляют в количестве 50 вес.% предварительно охлажденный в холодильной установке до фз20 С порошок 8 Оз со средним диаметром зерна 10 мкн, Полученный состав наносятСКЭП - 88 Н - БК Ф - 4-ПУ - 2 - ф - 4 ацетальдегидс жидкимазотом Охлажденный 810 ПВХ - ПК - 10 - фанера Охлажденный 8 С ПП - ЭДНПА - ПП 71 76 Бутилацетатс жидким азотомХлороформтрихлорэтиленв соотношении1:3 в замороженном состо 32 Ф - 4 - ПУ - СТ - 40 56 50 Линолиум-СКН 4 ОГПлинолиум Н 20 в твердомсостоянии 4,9 5,2 соединения, склеиваемую поверхность полимерного материала охлаждают клеем с введеннымв него хладагентом. Формула изобретения Способ склеивания полимерных материалов, 45 включающий нанесение клея на основе полимера, механическое воздействие на поверхность полимерного материала с нанесенным на нее слоем клея с применением охлаждения до температуры стекловання полимера, соединениесклеиваемых поверхностей до или после механического воздействия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения технологии склеивания и повышения прочности клеевого 1. Авторское свидетельство СССР Х 0 622831,кл. С 09 . 5/00, 1978.2. Авторское свидетельство СССР по заявкеИ 2840014/23-05, кл. С 09 Р 5/00, 1979(прототип); ВНИИПИ Заказ 1725/10 Тираж 637 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 БК - Наирит НТ - Алюминий Источники информации принятые во внимание прн экспертизе