Файл: Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник.pdf

§ 3 К Л Е И

Натуральные и синтетические клеи различают по прочности склеивания и универсальности. Синтетический клей имеет большое преимущество перед натуральным. В качестве клеев широко приме­ няют полимерные материалы и различные композиции, полученные на их основе.

Клеи должны хорошо смачивать соединяемые поверхности, иметь хорошую прилипаемость (адгезию) к твердым поверхностям, механи­ ческую прочность (когезию), минимальную хрупкость и усадку при отверждении. Для изготовления клеев в большом количестве применяют термореактивные смолы: фенолоформальдегидные, эпоксидные, карбомидные, кремнийорганические. В состав клеев входят смолы, напол­ нители и отвердители, которые под воздействием температуры пере­ водят их в твердое и неплавкое состояние. Для снижения вязкости

ирастворения смол применяются органические растворители.

Квозможным недостаткам клеевых соединений следует отнести хрупкость, низкую термостойкость и значительную усадку, в резуль­ тате чего появляются разрывы, ослабляющие прочность шва. Для устранения этих нежелательных явлений в смолу вводят минеральные наполнители, которые повышают теплостойкость и уменьшают усадку клеевого соединения. Таким образом, подбирая смолу и различные добавки к ней, можно получить клеи, которые способны обеспечить прочные и эластичные соединения.

Подготовка поверхностей к склеиванию такая же, как и перед покрытием автомобиля краской. Клей наносят на подготовленную поверхность пульверизатором или кистью. Кроме того, применяют клеевые пасты, которые наносят шпателем. Толщина клеевого шва

пузырьки воздуха и избыток клея. Для достижения максимальной прочности клеевого соединения клей необходимо наносить на поверх­ ность возможно тонким слоем ввиду того, что коэффициенты линей­ ного расширения материала и клея значительно различаются.

Клеи могут быть горячего и холодного отверждения. При горячем отверждении взаимодействие между полимером, отвердителем и склеи­ ваемой поверхностью ускоряется, а также улучшается качество шва. Холодное отверждение клеевых композиций происходит без подогрева при комнатной температуре. Отвердитель необходимо вводить в клей перед его применением. Прочность шва при холодном отверждении будет ниже, чем на клею горячего отверждения. В зависимости от вида связующего в клеевой композиции отверждение может наступить в ре­ зультате как химических (полимеризация, поликонденсация) так и фи­ зических (испарение растворителя) процессов. Качество клеевого шва определяется механическими испытаниями на разрыв или сдвиг.

Ассортимент вырабатываемых марок клеев очень большой. Отли­ чительной их характеристикой является вид связующего (смолы), по которому происходит деление клеев: фенольные, эпоксидные, карбинольные, кремнийорганические и др.

266

Широкое применение нашли клеи на фенолоформальдегидных смолах, модифицированных различными ацеталями поливинилового спирта. К этой группе относятся клеи: БФ-2, БФ-4, БФ-6, ВС-ЮТ и ВС-350. Они способны создавать высокопрочные клеящие композиции. Клеи БФ-2 и БФ-4 применяются для склеивания металлов, пластмасс, стекла. Клей БФ-2 обладает более высокой термостойкостью (рабочая температура от —60 до +80° С) по сравнению с клеем БФ-4 (рабочая температура от —60 до +60° С). Отвержденные клеевые швы устой­ чивы против действия нефтепродуктов.

Клеи ВС-ЮТ и ВС-350 относятся к теплостойким, применяются при наклеивании фрикционных накладок тормозных колодок и дисков сцеплений. Прочность клеевых соединений сохраняется в течение 1800 ч при температуре до 80° С, а при 200° С в течение 200 ч. Все эти клеи выпускают в виде готовых растворов отверждающихся при нагре­ вании до 140—180° С (табл. 82).

Феноло-каучуковые клеи выпускаются следующих марок: ВК-32-200-

ВК-3, ВК-4, и ВК-32-2.

В состав этих клеев входят фенольная смола и резиновые смеси, содержащие необходимые добавки. Компоненты смешиваются перед употреблением. Все эти клеи, кроме ВК-32-2, применяются для склеивания при нагревании металлов в силовых конструкциях. Клей ВК-32-2 применяется для наклеивания стекловолокнистой теплоизоля­ ции при обычной температуре. Соединения на фенолокаучуковых клеях хорошо выдерживают длительное воздействие температуры до 200° С. Соединения на клее ВК-32-2 устойчивы к действию нефтепродуктов.

Эпоксидные клеи и пасты отличаются от всех клеев высокой проч­ ностью клеевого шва. Применяются они для склеивания различных ма­ териалов как однородных, так и разнородных. Соединения склеивае­ мых материалов могут быть получены при холодном и горячем отверж­ дении. В качестве отвердителя эпоксидных клеев холодного отвержде­ ния применяют гексаметилендиамин и полиэтиленполиамин. Эпоксид­ ные клеи готовят на месте потребления смешиванием смолы ЭД-6 (93,5%) и полиэтиленполиамина (6,5%). Приготовленный клей исполь­ зуется в течение 20—30 мин при температуре 20° С, после чего клей для дальнейшего использования становится малопригодным ввиду частичного отверждения. Полное отверждение наступает после 24 ч. Применяются эти клеи для склеивания металлов и неметаллических материалов в конструкциях несилового назначения.

Для уменьшения усадки при отверждении в пасты вводят до 60% наполнителя: порошкообразных металлов, графита, талька, каолина и др. Наполнитель в смолу следует добавлять перед отвердителем. Ра­ бочая температура клеевых швов для холодного отверждения — от —60 до +100° С, горячего отверждения — от —60 до +120° С. При работе с эпоксидным клеем надо соблюдать меры предосторожности, так как его пары вызывают отравление и раздражение кожи.

Клеи на основе кремнийорганических соединений обладают высо­ кой теплостойкостью. Их применяют при склеивании металлов, сте­ кол и других материалов.

267

ю

о

(О

Клеевые соединения на кремнийорганических смолах выдержи­ вают длительное воздействие температур до 200—250° С и кратковре­ менно — до 300° С.

Резиновые клеи изготовляются из натуральных и некоторых синте­ тических каучуков, растворенных в органических растворителях. Клеи предназначаются для приклеивания резин на любой основе к ме­ таллу, дереву, стеклу и для склеивания этих материалов между собой.

§4. РЕЗИНЫ, ОБИВОЧНЫЕ, УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ

ИИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Резины широко применяют как конструкционный материал в раз­ личных отраслях промышленности. Они допускают значительные де­ формации, оставаясь при этом упругими и эластичными, имеют высо­ кую прочность (при разрыве до 400 кгс/см2), водостойкость, низкую газопроницаемость, малую электропроводность. Эти свойства позво­ лили резине занять особое место среди конструкционных материалов. Из нее изготовляют шины, трубки, ремни, шланги, прокладочные, изо­ ляционные, уплотнительные материалы.

Вконструкцию современного автомобиля входит свыше 500 наи­ менований различных деталей из резины. Важнейшим видом резиновых изделий являются шины. На их производство расходуют 65% всего вырабатываемого каучука.

Всостав резин входят: каучук, содержание которого колеблется от 5 до 98%, мягчители, наполнители, вулканизирующие агенты, уско­ рители вулканизации, противостарители, а также вещества, повыша­ ющие морозостойкость.

Основным компонентом резины является к а у ч у к н а т у р а л ь ­ н ы й (НК) и с и н т е т и ч е с к и й (СК). Каучук натуральный по­ лучают из каучуконосных растений. Товарный НК содержит до 94% каучука. Натуральный каучук представляет собой высокомолекуляр­ ный углеводород с эмпирической формулой (С5Н8)„. Углеводород по­ строен из многих изопреновых единиц, соединенных между собой в ли­ нейную структуру

СН3

—СН2 —СН = С—СН2 —.

Средний молекулярный вес — 150 000 — 500 000. Строением и мо­ лекулярным весом определяются физико-механические свойства НК. Удельный вес каучука — от 0,915 до 0,930 г/см3.

Эластичные свойства каучука ограничиваются температурным ин­ тервалом. При минус 70° С каучук становится хрупким, а выше +80° С он начинает плавиться, превращаясь в смолоподобную массу, которая при охлаждении не приобретает свойств исходного вещества. Наличие двойных связей в молекуле НК обусловливает его способность реаги­ ровать с водородом, галогенами, серой, кислородом и другими вещест­ вами. Взаимодействие каучука с кислородом происходит при комнат­

270

ной температуре и с течением времени приводит его к старению. При взаимодействии каучука с серой происходит вулканизация — перевод каучука в резину, которая приобретает более высокие технические свойства по сравнению с сырым НК. Натуральный каучук растворяется в углеводородах и не растворяется в воде, спирте и ацетоне.

Натуральный каучук не может удовлетворить все возрастающие потребности в резине, поэтому промышленность вырабатывает боль­ шое количество синтетических каучуков.

Синтетические каучуки получают из продуктов переработки неф­ ти. Все виды синтетических каучуков (СК) представляют собой высоко­ молекулярные органические соединения цепного строения, получа­ ющиеся в результате полимеризации мономеров-каучукогенов (соеди­ нений, содержащих ненасыщенные связи), и полимеры, описанные вы­ ше.

При получении СК в качестве мономеров применяют бутадиен, хлорпрен, изопрен, изобутилен и другие газообразные углеводороды.

В промышленном масштабе выпускаются каучуки общего и спе­ циального назначения. К первым относятся СКВ — бутадиеновый, СКС — бутадиенстирольный, СКИ — изопреновый; ко вторым СКН— бутадиеннитрильный, хлорпреновый (найрит), БК — бутилкаучук и др.

СКВ — бутадиеновые каучуки получают полимеризацией бутадие­ на СН3 = СН — СН = СИ2 в присутствии катализатора — металли­ ческого натрия

(—СН2—СН = СН—СН2—)т —(СН2 —СН —)„

СН

II

сн2

Натрийбутадиеновый каучук представляет собой полимер с нере­ гулярным, беспорядочным чередованием звеньев, что является отли­ чительной чертой по сравнению с НК.

Резина из каучука СКВ в отличие от натурального каучука и неко­ торых видов синтетических каучуков обладает невысокими физико­ механическими показателями (предел прочности при разрыве — 18 — 22 кгс/см2 и относительное удлинение— 550—600%) и низкой износо- и морозостойкостью. Это объясняется неоднородностью молекуляр­ ной цепи и меньшим количеством двойных связей по сравнению с НК. Плотность таких каучуков — 0,90—0,92 г/см3, молекулярный вес ко­ леблется в пределах от 80 000 до 200 000. СКВ легко растворяется в бензине, бензоле, хлороформе и других растворителях, но клеящая способность этих растворов низкая. Поэтому при сборке деталей рези­ новых изделий из натрийбутадиенового каучука применяют клей из натурального или изопренового каучука. Каучук СКВ широко при­ менялся в автомобильной промышленности для изготовления шин н резиновых технических изделий. Ввиду недостаточно хороших элас­ тических и прочностных свойств он вытесняется более современными марками СК.

271