Адгезия полимеров к пластмассам, каучукам, резинам

Соединять пластмассы можно разными способами. Простейший путь соединения однородных пластмасс – их сваривание. Основа этого процесса – молекулярное взаимодействие на границе раздела фаз.

Рассмотрим в качестве примера очень распространенный тип химической сварки, характерный для термореактивных пластиков, стеклопластиков на основе феноло-фурфурольно-формальдегидных, эпоксидно-феноло-формальдегидных и других связующих.

Химическая сварка происходит следующим образом: приводят в контакт поверхности двух пластиков и нагревают до появления у материала в зоне контакта остаточной пластичности, которая обеспечивает лучший контакт и приводит к химическому соединению.

В объеме и на поверхности термореактивных пластиков находятся функциональные группы, не вступившие в реакцию при их отверждении в процессе получения пластиков.А при химической сварке, т.е. последующей термообработке происходит доотверждение, т.е. более глубокое отверждение. Таким образом, определяющим является степень предварительного отверждения пластиков (7). Чем оно выше, тем труднее сварить такие пластики, т.к. в поверхностном слое будет меньше свободных реакционноспособных групп.

Чтобы воспользоваться методом химической сварки, на поверхность пластиков наносят дополнительные функциональные группы, например, у феноло-формальдегидных смол наволочного типа реакционноспособные метинольные группы отсутствуют. В этом случае на поверхность таких пластиков перед термообработкой наносят тонкий слой порошка гексаметилентетрамина. В результате возникают диметилениминные и метиленовые группы.

Прочность термореактивных пластиков увеличивается, если увеличивается время выдержки. При этом улучшается контакт поверхностей и происходит более полное отверждение.

Прочность сварных швов пластмасс, полученных методом химической сварки по сравнению с прочностью клеевых соединений пластмасс, при:

– комнатной температуре находится на одном уровне;

– при повышенных температурах – выше;

– не снижается при выдержке образцов в растворителе в течении двух лет.

Соединение разнородных полимеров, а также полимеров с другим материалом возникает только за счет их склеивания различными клеями. Основным критерием при выборе адгезива является химическая природа субстрата.

Сопротивление расслаивания, Г/см

Натуральный каучук 293 (слабополярный)

СКН-18 80

СКН-26 65

СКН-40

(бутадиенакрилонитрильный каучук) 47

Адгезия к более полярным каучукам (СКН-40) ниже, чем к слабополярным (натуральный каучук). Достигнутый уровень адгезии очень низок.

Какой путь решения проблемы – увеличение адгезии к инертным субстратам – принцип полярности. Следующий пример – полиамид-полярный субстрат (полярная группа -N₂H). Его адгезия к полярным адгезивам высока.

Сопротивление расслаивания, Г/см

Хлоропреновый каучук наирит 757

СКН-40 101

Бутадиен-стирольный каучук СКС-30А 65

НК 30

Введение в полимер небольшого количества активных функциональных групп (карбоксильных- СООН^-) резко увеличивает его адгезию к полиамиду.

Адгезия к резинам из полимерных каучуков обычно выше у клеев из полярных полимеров, при этом необходимо учитывать Правило полярности. Например, для обувных резин на основе СКН-40 лучшими клеями являются нитроцеллюлозный и перхлорвиниловый СКН-40 (бутадиенакрилонитрильный каучук). Для склеивания резин из слабополярных каучуков СКС-30 (бутадиен-стирольный каучук) используется менее полярный клей – наирит.

С целью повышения адгезии к резинам из неполярных или слабополярных каучуков в клеи вводят добавки, например перекиси, гидроперекиси йода, хлорного железа. Близость химической природы каучуков – важное условие получения прочной многослойной резиновой конструкции.