Когезионная прочность соединяемых материалов
Прочность клеевого соединения, как уже. было сказано, зависит от - состояния склеиваемых поверхностей [273, с. 23, 299—301]. В общем случае свойства поверхности полимеров коррелируют с их когезионной прочностью. Однако возможны и отклонения в случае соединения полимеров, поверхность которых либо покрыта веществами с низкой поверхностной энергией и/или низкой когезионной прочностью (жирами, пластификаторами, не вступившими в реакции полимеризации или поликонденсации соединениями и др.) [174, с. 370], либо имеет ориентированный поверхностный слой [279, 302]. Кроме того, у деталей из отвержденных при нагревании реактопластов поверхностный слой может иметь более высокую степень отверждения, чем материал в объеме [192]. Удаление подобных «слабых слоев» [279, 299] и предотвращение дальнейшего загрязнения, а также удаление. механических примесей (пыли, стружки, опилок) — одни из эффективных способов повышения прочности склеивания.
Существенное влияние па прочность клеевых соединений деталей из термопластов оказывает морфология их поверхности [292], которая, в свою очередь, определяется технологией изготовления деталей [302, 303].
Измерения краевого угла смачивания отливок термопластов жидкостями различной полярности показали [302], что при изменении морфологии поверхности не происходит существенного изменения критического поверхностного натяжения. Поэтому увеличение прочности
где Н — средняя глубина поры; R — средний радиус поры. |
При формировании клеевой прослойки на шероховатой поверхности необходимо считаться с тем, что время достижения равновесного смачивания увеличивается с повышением вязкости клея, которое может происходить в результате его отверждения [294]:
Лук c°s0
где Л — глубина затекания клея в пору со средним' диаметром D за время f; уи — поверхностное натяжение клея; 0 — краевой угол смачивания; и — вязкость клея.
Если скорость растекания клея оказывается ниже, чем скорость его отверждения, то на склеиваемых поверхностях остаются незаполненные клеем полости! При склеивании, например, отвержденных реактопла - стов желательно, чтобы поверхность была по возможности более гладкой.
Однако по мере повышения температуры склеивания скорость растекания клея по шероховатой поверхности становится больше скорости отверждения клея.
Для - обеспечения полного смачивания необходимо, чтобы исходная вязкость клея сохранялась в течение длительного времени. В термодинамически совместимых системах при достаточно большом периоде индукции полимеризации основы клея последний успевает не только смочить поверхность, но и диффундирует внутрь, что обеспечивает большую прочность и долговечность клеевого шва [298].
Невозможностью заполнения клеем неровностей поверхности в случае его скоростного (например, высокочастотного) отверждения можно объяснить факт снижения прочности соединения по зашкуренным поверхностям, обнаруженный в работе [193].
Адгезия, которая была достигнута на стадии формирования клеевого шва, может измениться в процессе отверждения и/ или затвердевания клеевой прослойки. Усадка полимера в этом случае может привести к уве; личению расстояния между взаимодействующими моле-.
кулами или атомными группами и снижению в результате этого адгезионной прочности, или к возникновению остаточных напряжений.
В процессе эксплуатации соединения адгезионная прочность может изменяться под влиянием окружающей среды Xагрессивные среды, температура, постоянно действующие нагрузки и др.), а также в результате различия деформационных, теплофизических и других характеристик клеевой прослойки И соединяемых материалов или химических и физических процессов, протекающих внутри клеевого шва и па поверхности его контакта с соединяемыми материалами.