Способ склеивания полимерных материалов

Союз Советских Социалистицвских Республик(61) Дополнительное к (22) Заявлеио 08,01.76 вт, свил-ву 1)2323460/23 1) М. Кл. С 09 3" 5/О соединением за Госудерстееииыи комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий(45) Оата опубликования описания 25.07.7 Генель, В,2) Авторы изобретеии кнн ула и М. Всесоюзный научно-исследовательский инсти по защите металлов от коррозии(71) Заявитель 54) СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛО Изобретение относится к технологиисклеивания полимерных материалов и изделий иэ них, преимущественно к технологии склеивания трудносклеиваемых полимеров, таких как полиэтилен, полнпропилен, политетрафторэтилен вулканизатыбутилкаучукафторкаучука атиленпропиленового каучука и др. Способ может найтиширокое прнмейение в ряде отраслей народного хозяйства (химической, машиностроительной, строительных материалови др) где требуется высокая прочностьи надежность крепления полимерных материалов друг к другу или к другим материалам,Известен способ склеивания полимерных материалов, по которому клей,с целью улучшения адгезионных свойств под)вергают деформациям сжатия и сдвига.Эту операцию проводят перед нанесениемклея на склеиваемые поверхности К .Наиболее близким к предлагаемому иэизвестных является способ склеиванияизделий из полимеров, предусматривающийобе зжиривание, механическую обработку,например, наждачной бу анполимерного клея и сое скмых поверхностей Ц,Однако этот способ склеивания необеспечивает получения прочного н надежного клеевого соединения трудносклеиваемых материалов. Это обусловлено тем,что основная масса образовавшихся прнмеханическом воздействии (обработкев наждачной бумагой) реакционноспособных групп (свободных радикалов и ионов)на поверхности полимера к моменту нанесения клея на поверхность полимера успевает прорелаксировать или провзаимо5 действовать с окружающей средой, Наповерхности полимера сорбируются слоигазов, паров н других веществ, что значительно снижает адгезионные способности механически обработанной поверх 20 ности,Цель изобре ние прочности клеевогоУказанная цель достигается тем магой, ндинение тения - увеличе соединения,, чтощеманеполимеров вклю овки поверхности при склеивани операции подгосения полимерного клея, соединения стслеиваемых поверхностей, механическое воздействие на поверхность полимерного . материала осуществляют одновременно с нанесением клея или после нанесения его. 5Механическое воздействие на систему клей полимер инструментом сопровождается рядом явлений, способствующих образованию прочных и надежных адгееионных связей;а) разрушением поверхности полимера и деформацией клеевого слоя, что сопровождается возникновением реакциэнноспособных свободных радикалов и ионов одновременно как. в клеевом слое, так и15 на поверхности полимера. Свободные радикалы и ионы при взаимодействии между собой образуют прочные химические связи (прбисходп т привитая с эп элнмеризацпя20 компонентов клея к поверхности полимера, что подтверждается данными инфракрасной спектроскопии);б) шерохованием поверхности полимера и вдавливанием клея инструментом, что25 приводит к увеличению площади контакта между клеем и поверхностью полимера, а также образованию клеевых замков;в) пополнением контактпогэ слоя клея частицами, диспергировапными с поверх 36 ности полимера, что приводит к снижению величины и равномерному перераспределению напряжений, возникающих на границе контакта клей - полимер в процессе усадки, температурного расширения и аксплуа 35 тации;г) пеэемешиванием клея, что способствует подведению новых реакционноспособных групп к границе контакта клей- полимер и к удалению с полимерной под-.40 ложки слабозакрепившихся клеевых и сорбированных слоев.Для механического воздействия на .систему клей - полимер в качестве инструмента может быть использован ннс трумент, обычно применяемый для механической обработки поверхности твердых тел: щетка, иглофреза, резец, абразивный инструмент, магнитостриктор, дробеструйный инструмент и др. Это позволяет для 50 осуществления предлагаемого способа ис- польэовать широко применяемые на црактике механизмы, например, пескоструйные и дробеструйные аппараты, ультра-звуковые установки, шероховальные маши ньт и т.д.Нанесение клея может быть произведено инструментом, оказывающим меха,ническое воздействие на систему клейполимер, Например, дробь при дробоструйной обработке, захватывает своей поверхностью слойклея и переносит его на поверхность полимера, производя в следующеемгнэвение механическое воздействие на нанесенный ею слой клея и па поверхность полимераТаким образомможно исключить операцию промазки, а следовательно, и промазочные устройства, что упрощает ,аппаратурное офоомление способа, а также повышает производительность процесса склеивания.Для каждой пары клей - полимер существуют оптимальные режимы механического воздействия инструментом.П р и м е р . Эксперимент проводят на установке, представляющей собой вращающийся с заданной угловой скоростью ( СО ) диск и держатель образна из полимерного материала. На поверхность диска наклеивают инструмент для механического воздействия, например наждачную бумагу, или закрепляют абразивный круг,Держатель образца прижимают к диску с помощью груза (Р ), Скорость перемещения инструмента ( Ч ) относительно поверхности полимерного образца рассчитывают по известному соотношениюгде Я - расстояние от центра дискадо обраэца 1,Удельное давление прижима ()рассчитывают по формулеР+ РТ=Ъгде Р - вес держателя и образца:Я - плошадь контакта образца и инструмента,В качестве наиритового клея испоаьэуют клей марки 88 Н,Этот некдструкционныйклей широко применяют на практике для склеивания различных материалов, в том числеи полиэтилена, с обработанной поверхностьюю,. Для склеивания полимеров в основномиспользуют традиционные для них клеи.Однако применяют и другие клеи.Предлагаемый способ испытывают присклеивании большой группы полимерныхматериалов: полиатилен (ПЭ), полипропи-,лен (ПП), полиизобутилен, различныемарки,фтороплас тов, . поливинилхлоридпластифицированный и жесткий (ПВХ),полиуретан, каучуки бутадиенстирольный,бутадиеннитрильные, фторкаучуки и дру-гие, используя клеевые составы: наириПолиэтилен низкой плотдости(по тканы) 0,5 То ве ПЭНП - поливинилхлоридный кожеэаменитель(88 Н) 0,4 То же 3,3 Смешанный (клей, клей -алюминий) ПЭНП - алюминий (88 Н) 4,4 0,4 ПЭН П - медь (фольга) (88 Н) 3, 1 0,6 Адгезионный (клей - медь) 5 622831 6товые, фенолформальдегидные, эпоксид- верхности полимера 0,5-50 м/с при удель-.ные, полиуретацовые, латексные и дру- ном давлении прижима 0,1-5 кгс/смк,гие. Причем склеивают как однородные, Режимы указаны для пронесов, проводитак и разнородные объекты. шихся цри температуре 20 С.И таблице приведены результаты испытаний на прочность при отслаиванииПри склеивании образца 12 скоростьопод 180 клеевых соединений, выполнен- перемещения наждачной бумаги относицых по предлагаемому и известному спо- тельно поверхности полимера составляетсобам, Испытания проводят на разрывной 0,02 м/с прц давлении прижима 75 кгс/см,машине ХМпри скорости движения для образца 15-350 м/с к 0,03 кгс/смфаОнижнего зажима 100 мм/мин. соответственно, Для остальных образцов,Для склеивания изделий иэ полиэтилена используют режимы, указанные для образ.полнхлоропреновым клеем (образец 1) ца 1,производят механическое воздействие аб- Аналогичные результаты получаютразивпым инструментом на систему клейпри нанесении клея с помощью дробе 1полимер со скоростью относительно по- струйного аппарата,(СКС) 4,5 2,4 Адгези онный (клей - ПУ) Когезионный (ПУ)3 1,4,3 То же То же 3,1 3,5 ф- алюминий (88 Н) ф- медь (88 Н) ф- стеклоткань(наирит НТ) СКС-ЗО - полиуретан овое покрытие на ткани (ПУ)(СКС-ЗО,СКС-ЗО -клей) Адге зи он ныйСпособ склеивания полимерных мате 15риалов, включающий механическое воздейЪ 11 622831 12Использование предлагаемого способаствие на поверхность материала, нанесесклеивания полимерных материалов обес- ние клея на основе полимера и соединепечивает следующие преимущества; воз- ние склеиваемых поверхностей, о т л и -моиеость получения прочного и надежного ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеклеевого соединения трудносклеиваемых личения прочности . клеевого соединематериалов; воэможность прочного склеи- ния, механическое воздействие на поверх 5вания полимеров клеями, ранее не при- ность полимерного материала осуществляютменявщимися для этих целей, например одновременно с нанесением клея нли послатексными клеями, для приклеивания по ле нанесения его.лиэтилена к другим материалам, Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССРФ о р м у л а и э о б р е т е н и я М 192329, кл. С 09 Ю 3/14, 1967.2. Лебедев Р. А, и др. Напылениесварка, склеивакие-; Л Химий", 1973,". 82, Составитель В. Балгин Редактор Л. Ущакова Техред О. Андрейко -КорректоЕ Л. Небола Заказ 4831/25 Тираж 826 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП .Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4