СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКА ВНАХЛЕСТ
METHOD FOR LAP SPLICING COMPONENTS MADE OF FIBRE-GLASS

Изобретение относится к технологии склеивания конструкционных материалов и может использоваться в различных отраслях промышленности для склеивания деталей из стеклопластика между собой.
Известен способ склеивания различных материалов клеями на основе эпоксидных смол с отвердителями при использовании радиационной обработки отвержденного клеевого соединения, в состав которых дополнительно вводят пластификатор. (Авторское свидетельство СССР №2148593, кл. С69J 5/00; Опубл. 10.05.00).
Однако данный способ требует подвергать склеиваемые детали радиационной обработке умеренными дозами, что приводит к усложнению процесса склеивания.
Известен способ склеивания и герметизации резин путем нанесения на склеиваемые поверхности клеящего материала - олигоэфиракрилатов с добавкой инициатора полимеризации с последующим контактированием поверхностей в анаэробных условиях (Авторское свидетельство СССР №378402, кл. С09J 5/00; Опубл. 18.04.73).
Однако данный способ предназначен для склеивания резин, при этом склеивание происходит в анаэробных условиях, что усложняет склеивание.
Известен способ склеивания деталей из металла, стекла и пластмасс клеем на основе 30%-ного раствора сополимера винилиденфторида с трифторхлорэтиленом. Нанесение и сушку клеевого слоя повторяют 1-3 раза. Высушивание ведут при 110-130°С, а термообработку проводят при 280-320°C в течение 30-50 мин (Авторское свидетельство СССР №1331034, С09J 5/06; Опубл. 20.10.95).
Однако технология склеивания сложная и многостадийная, требует воздействия строго определенного температурного режима.
Известен способ крепления резин между собой и линолеума, заключающийся в том, что на склеиваемые поверхности подложек наносят клей на основе перхлорвиниловой смолы марки CPVC, органического растворителя с последующим контактированием поверхностей. Перед нанесением в клеевую композицию дополнительно вводят дибутилфталат и модификаторы, представляющие собой эпоксидную диановую смолу ЭД-20 и N-нитрозодифениламин. Технология склеивания образцов включает двукратное нанесение приготовленного клея на подготовленную поверхность, сушка клеевой пленки при комнатной температуре (20°С) -первый слой в течение 10 минут, второй слой - в течение 1 минуты, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей. Контактирование склеиваемых поверхностей проводят под грузом в течение 24 часов. (Патент №2435820, кл. С09J 175/04, 109/02, C08L 19/00; Опубл. 10.12.11).
Однако данный способ предназначен для склеивания резин между собой и линолеума, и клеевая композиция имеет более сложный состав.
Наиболее близким является способ крепления цилиндрических деталей из стеклопластика внахлест путем нанесения на склеиваемые поверхности полимерного клея, содержащего 7-10 об.% гранул вспенивающегося полистирола, контактирования поверхностей и нагревания под давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности склеивания на сдвиг, в склеиваемые поверхности перед нанесением клея внедряют иглообразную арматуру (Авторское свидетельство №1306096, Россия, С09J 5/02; Опубл. 10.01.2000).
Однако данный способ склеивания сложен и требует дополнительных условий - нагревания контактируемых поверхностей под давлением.
Задача: разработка способа склеивания деталей из стеклопластика внахлест, обеспечивающего повышенную прочность.
Техническим результатом является упрощение способа склеивания деталей из стеклопластика и повышение прочности при склеивании стеклопластика внахлест.
Поставленный технический результат достигается тем, что по способу склеивания деталей из стеклопластика внахлест путем нанесения на склеиваемые поверхности клея и контактирования поверхностей, причем двукратно наносят клей на основе раствора перхлорвиниловой смолы CPVC в органическом растворителе, представляющем собой смесь бутилацетата и ацетона в отношении 1:1, с последующим добавлением модификатора - фосфорборазотсодержащего олигомера, предварительно полученного в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом отношении 2,5:1:2,5, в количестве 0,1-10,0 мас.ч. на 100 мас.ч. клея, сушат клеевую пленку при комнатной температуре - первый слой в течение 10 минут, второй - в течение 1 минуты.
Перхлорвиниловая смола марки CPVC (ОСТ 6-01-37-88, изм. 1, 2) применяется в производстве клеев, покрытий в качестве полимерного связующего.
Органический растворитель: смесь бутилацетата (ГОСТ 8981-78) и ацетона (ГОСТ 2603-79).
В качестве модификатора для повышения адгезии клея используется фосфорборазотсодержащий олигомер (ФЭДА), предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом отношении 2,5:1:2,5. Борат метилфосфита использовался ранее для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (Патент РФ №2254341 C1, C08B 15/05, Опубл. 20.06.05). Для приготовления ФЭДА в мешалку загружают необходимое количество эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина, перемешивают до получения однородной массы. Затем медленно по каплям добавляют рассчитанное количество бората метилфосфита, не допуская разогрева реакционной массы выше 25°C. Синтез ведется при постоянном перемешивании. Время приготовления ФЭДА составляет 2,5 - 3 часа. Некоторые физические свойства олигомера представлены в таблице 1.
Таблица 1
Физические свойства
Значение
Относительная плотность, г/см<sup>3</sup>
1,4914-1,5478
Показатель преломления
1,461-1,496
В результате введения в клеевую композицию фосфорборазотсодержащего олигомера происходит увеличение концентрации полярных групп и образование дополнительных химических связей, что способствует увеличению прочности при склеивании стеклопластика между собой.
Заявленные пределы содержания модификатора ФЭДА обусловлены тем, что при уменьшении их количества не удается получить высоких значений адгезии, а дальнейшее повышение дозировок не приводит к увеличению адгезии, и возрастает время отверждения клеевого шва.
Способ склеивания стеклопластика между собой осуществляется следующим образом.
В клеевую композицию на основе перхлорвиниловой смолы CPVC перед нанесением на склеиваемые поверхности вводят рассчитанное количество модификатора ФЭДА и перемешивают содержимое в течение 3-5 минут до полного растворения. Двукратное нанесение приготовленного клея на подготовленную поверхность, сушка клеевой пленки при комнатной температуре (20°С) в течение 10 минут после первого слоя и 1-2 минут после нанесения второго слоя, после чего производится плотное прижатие склеиваемых поверхностей и контактирование под грузом 2 кг в течение 24 часов.
Адгезию при сдвиге определяли на разрывной машине МРС- 250 (РТМ 1.2.126-88). Были исследованы различные содержания модификатора ФЭДА (табл.2).
Способ иллюстрируется следующим примером.
В клеемешалку, содержащую раствор перхлорвиниловой смолы в смеси органических растворителей, вводят рассчитанное количество фосфорборазотсодержащего олигомера и перемешивают содержимое 3-5 минут до получения однородной массы.
Технология склеивания образцов стеклопластика следующая: двукратное нанесение приготовленного клея на подготовленную поверхность, сушка клеевой пленки при комнатной температуре (20°С) в течение 10 минут после первого слоя и 1-2 минут после нанесения второго слоя, после чего производится плотное прижатие склеиваемых поверхностей и контактирование под грузом 2 кг в течение 24 часов. После этого определяется предел прочности при сдвиге.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый способ склеивания стеклопластика между собой обеспечивает высокие прочностные свойства клеевых соединений. Так, прочность клеевого шва при сдвиге при склеивании стеклопластика клеевой композицией без модификаторов (контрольный пример) составляет 0,72 МПа, а с использованием предлагаемых модификаторов достигает 2,94 МПа.
Таблица 2
Содержание модификатора ФЭДА, масс.ч. на 100 масс.ч. клея
Прочность при сдвиге, МПа
Контрольный пример
0,72
0,1
0,86
0,5
1,47
1,0
1,23
1,5
1,55
2,5
2,94
5,0
1,87
7,5
1,87
10,0
0,76
Технико-экономический эффект, полученный от применения клеевой композиции, заключается в том, что ее применение позволяет значительно повысить прочность соединения изделий из стеклопластика между собой.