Структура и адгезионные свойства отверждённых эпоксидных смол
|
|Рис. 6. Определение адгезии клеев к |Рис. 7. Принципиальная схема |
|различным материалам на образцах в |измерения адгезии методом штифтов: |
|форме крестовины; |/—планка с отверстиями; |
|1 — клеевой шов; 2 — захват для |2—штифт; 3— пленка покрытия. |
|крепления образца при испытании; 3— | |
|бруски. | |
Метод скрещенных нитей, в котором две кварцевые нити, покрытые
пленками полимеров, приводятся в контакт, а затем отрываются друг от друга,
позволяет измерить работу отрыва, по которой судят об адгезии. Этот метод
оказался весьма эффективным для изучения кинетики прилипания тел в самых
различных условиях. Метод скрещенных нитей основан на том предположении,
что имеет место точечный контакт (поскольку применяются нити диаметром
20—100 мк) и нарушение контакта происходит мгновенно по всей площади путем
равномерного отрыва. В действительности получить точечный контакт не
удается, а определить истинную площадь контакта не представляется
возможным. Это является одной из причин плохой воспроизводимости
результатов. В тех случаях, когда адгезив и субстрат после приведения их в
контакт подвергают полимеризации, вулканизации или какому-либо другому
необратимому химическому превращению, этот метод вообще неприменим.
Интересный метод определения адгезии покрытий к подложкам основан на-
отделении подложки от покрытия путем отрыва. Впервые он был разработан для
определения сцепляемости электролитических осадков металлов с основой, а
затем использован для определения адгезии полимерных покрытий к металлам.
Сущность метода сводится к следующему. В планке-подложке прямоугольного
сечения просверливаются отверстия, в которые вставляют цилиндрические или
конические штифты по скользящей посадке. Торцы штифтов шлифуются вместе с
планкой, затем на эту плоскость наносится покрытие. После формирования
покрытия штифты выдергиваются (рис. 7). Однако метод штифтов может
оказаться непригодным при использовании покрытий в виде растворов с низким
поверхностным натяжением: трудно будет избежать затекания раствора в зазор
между штифтом и стенкой отверстия. Кроме того, пленка покрытия должна
обладать определенной механической прочностью, чтобы не произошло вместо
отслаивания штифта разрушения пленки.
Имеется несколько методов отрыва адгезива от субстрата (или наоборот)
путем сообщения адгезиву или субстрату ускорения[6].
Методы сдвига
Касательные напряжения создают в клеевых конструкциях различными
путями, например растяжением соединенных внахлестку материалов. Этим
методом измеряют адгезию металлов, древесины, пластмасс, а также резины к
резине и металлам. Различные схемы испытаний на сдвиг при растяжении
образцов показаны на рис. 8.
Установлено, что разрушающее напряжение не зависит от ширины образца,
но линейно зависит от его длины до некоторого предела. При дальнейшем
увеличении длины образца разрушающая нагрузка стремится к постоянной
величине. Причина этого заключается в концентрации напряжений у концов
образца, вызванной разностью деформаций склепных элементов и их изгибом.
Испытание клеевых соединений на сдвиг (срез) под действием сжимающих
нагрузок (рис. 9) наиболее характерно для соединения материалов
значительной толщины. Иногда этим методом испытывают и образцы из тонких
слоев металла, но в таких случаях к ним подклеивают для устойчивости
толстые деревянные бобышки.
|[pic] |[pic] |
|Рис. 8. Схема испытаний клеевых |Рис. 9. Схемы испытаний клеевых |
|соединений на сдвиг растягивающей |соединений на сдвиг сжимающей |
|нагрузкой: |нагрузкой': |
|и—шов односторонний внахлестку; |а—одностороннее соединение плиточных|
|б—двусторонний внахлестку; |материалов; б—двустороннее |
|в—односторонний внахлестку с |соединение плиточных материалов; |
|накладкой; г — двусторонний |в, г— соединение цилиндра со |
|внахлестку с накладкой; д — |стержнем, |
|скошенный шов. | |
Испытание на сдвиг при кручении образцов имеет перед рассмотренными
методами растяжения и сжатия одно важное преимущество: при кручении
возникает чистый сдвиг без отрывающего усилия. В наиболее чистом виде сдвиг
реализуется при скручивании двух тонкостенных цилиндров, склонных торцами.
На рис. 10 приведены схемы испытаний клеевых соединений скручиванием.
Описанный в предыдущем разделе метод штифтов также вполне пригоден для
испытаний кручением. Получаемые при этом результаты не зависят от толщины
покрытия. Известен также способ измерения адгезии покрытий путем
скручивания приклеенных торцами к поверхности покрытия цилиндрических полых
или сплошных стержней[6].
[pic]
Рис. 10. Схемы испытаний клеевых соединений на сдвиг при кручении:
а— соединение прутков встык; б— соединение труб внахлестку;
в—соединение прутка с трубой внахлестку; г— соединение труб встык.
Широкое распространение получили методы измерения адгезии путем
выдергивания из блока полимера введенной туда заранее нити корда,
металлической проволоки или стеклянной нити (волокна). Часто таким способом
определяют адгезию кордной нити и металло- корда к резине. В настоящее
время наиболее распространён Н-метод (Аш- метод), названный так из-за формы
образца, напоминающего букву Н (рис.11). Этот метод используют и для
определения адгезии стекловолокна к связующему (рис.12), а также для
измерения адгезии в системе полимер—металл (рис.13).
| [pic] |
|Рис. 11. Схема измерения прочности |Рис. 12. Схема измерения |
|связи корда (текстильного или |адгезии стекловолокна к |
|металлического) с резиной: |связующему; |
|1—держатели образца; 2— резиновые |/—волокно; 2— слой смолы, |
|блоки; 3—нить. |нанесенной на волокно. |
Сдвиговые усилия возникают на границе между адгезивом и субстратом и в
случае деформации полимерного блока, внутри которого находится субстрат. На
этом принципе основан метод измерения адгезии резины к текстилю. При
испытании по методу отслоения при статическом сжатии нить корда располагают
внутри образца по диаметру среднего сечения. Испытание заключается в
определении усилия сжатия, при котором сдвиговые напряжения между резиной и
кордом достигают величины, равной прочности связи между материалами. В тот
момент, когда воронкообразное углубление, возникшее на поверхности образца
при его сжатии, исчезает (рис. 14), измеряют нагрузку. Момент отслоения
нити определяют визуально или с помощью тензодатчиков, контролируя величину
внутренних напряжений[6].
При испытании по 1-методу (Аш- методу) кордная нить расположена внутри
резинового образца по его длинной оси. Нагрузка при растяжении образца
монотонно возрастает, а в момент начала отслоения нити наблюдается
некоторое уменьшение напряжения. Отслоение второго конца нити приводит к
повторному спаду напряжения, а сам образец при этом сильно вытягивается.
Широкого распространения этот метод не получил.
Аналогичен описанному метод измерения адгезии покрытий к металлам. При
формировании пленки в нее вводят отрезки металлической проволоки.
Растяжение пленки приводит к отслоению проволоки от полимера.
Для определения адгезии связующего к стеклянным нитям иногда применяют
цилиндрические образцы, изготовленные из ориентированных стеклянных нитей,
пропитанных полиэфирной или эпоксидной смолой. Об адгезии судят по
сопротивлению сжатию вдоль оси этих цилиндров.
|[pic] |[pic] |
|Рис. 13. Схема измерения адгезии |Рис. 14. Схема измерения прочности |
|клея к металлам: |связи резины с кордом при |
|/—металлическая нить; 2—слой клея; |статическом сжатии: |
|3— планка с отверстием. |а—образец до испытания; б—сжатый |
| |образец; |
| |в—сжатый образец после отслоения |
| |нити. |
Некоторые из рассмотренных в этом разделе методов стандартизованы.
Динамические методы
Все рассмотренные методы измерения адгезии характеризуются
кратковременным приложением нагрузки. Это так называемые статические
методы. Но помимо обычных статических испытаний в некоторых случаях
проводят измерения адгезии путем приложения знакопеременных циклически
изменяющихся нагрузок, ударных и длительных статических нагрузок.
Практически многие методы, применяющиеся при статических
кратковременных испытаниях, могут быть использованы и для испытаний на
длительную статическую прочность. В первую очередь это относится к
испытаниям клеевых соединений металлов других материалов.
Особую ценность представляют динамические испытания, с помощью которых
устанавливается способность соеди
| |  скачать работу |
Структура и адгезионные свойства отверждённых эпоксидных смол |
