СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЕРЕД СКЛЕИВАНИЕМ Российский патент 1999 года по МПК C09J5/02 

Изобретение относится к технологии склеивания полимерных материалов и изделий из них, преимущественно к технологии склеивания трудносклеиваемых полимеров, таких как полиолефины, фторoпласты, эластомеры (вулканизаторы бутилкаучука, этиленпропиленового каучука и так далее).

Способ может найти применение в отраслях промышленности, где требуется высокая прочность крепления полимерных материалов друг к другу, в частности крепления фторoпласта к деталям из резиновых смесей различных марок.

Известны способы предварительной обработки поверхности полимеров, обеспечивающие повышение их адгезионных свойств за счет изменения природы поверхностного слоя или путем создания шероховатости механической обработкой. Однако шерохование поверхности полимеров незначительно изменяет адгезионные характеристики этих материалов.

Известен способ подготовки поверхности изделий из полимеров, предусматривающий обезжиривание, механическую обработку, например, наждачной бумагой (Лебедев Р.А. и др. Напыление, сварка, склеивание.- Л.: Химия, 1973, с. 82).

Известен способ склеивания полимерных материалов, по которому поверхность материала-полимера подвергается механическому воздействию одновременно с нанесением клея или после нанесения его (а.с. N 622831, кл. C 09 J 5/00, 1978 г.).

Недостатком указанных способов является то, что они в ряде случаев не обеспечивают получения достаточно прочного клеевого соединения полимерных материалов.

Известен способ подготовки поверхности изделий из полимеров, заключающийся в разогреве до температуры размягчения поверхности термопласта, нанесении на последнюю слоя порошкообразного вещества, закатывании его в поверхность металлическим роликом, охлаждении полимера, вытравливании (растворении) закатанного порошкообразного вещества, промывке полимера и в просушке его (а.с. N 293031, C 09 J 5/02, 1971 г.).

Однако этот способ подготовки поверхности изделий из полимеров достаточно трудоемок и не всегда обеспечивает требуемое значение прочности склейки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ подготовки инертных материалов перед склеиванием, заключающийся в механической обработке (Д.А.Кардашов, А.П.Петрова "Полимерные клеи. Создание и применение".- М.: Химия, 1983, с. 165-167).

Указанные способы подготовки поверхности изделий к склеиванию не обеспечивают требуемое значение прочности склейки.

Цель заявляемого изобретения - повышение прочности клеевого соединения за счет обработки поверхности изделий из полимеров тлеющим разрядом после механической обработки указанной поверхности, после чего обработанный материал может склеиваться любыми клеями, образующими после отверждения клеевые пленки, прочно соединенные с поверхностью склеиваемых материалов.

Для механического воздействия на поверхность изделий из полимеров используется, как известно, инструмент, обычно применяемый для механической обработки поверхности твердых тел: щетка, абразивный инструмент, дробеструйный инструмент и так далее. Механическое воздействие на поверхность изделий из полимеров способствует образованию развитой поверхности за счет ее разрушения. Последующая обработка поверхности изделий из полимеров тлеющим разрядом обуславливает образование химически активных свободных микрорадикалов. В результате химических реакций с участием этих радикалов на поверхности изделий из полимеров появляются полярные группы, образуются непредельные связи, способствующие при взаимодействии с компонентами клея образованию привитых сополимеров. Обработку поверхности изделий из полимеров можно проводить на любой установке, позволяющей обеспечить тлеющий разряд (плазму) в объеме камеры. Например, обработку тлеющим разрядом можно проводить на установке "Булат-6". Параметры обработки: напряжение 800 - 1000 B, давление в камере 1•10^-2 - 1•10^-3 мм рт. ст.

После механической обработки и обработки тлеющим разрядом склеивание полимеров проводится обычными клеями, предусмотренными соответствующей документацией.

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Склеивание фторопласта Ф-4 с резиной ИРП 1354 на основе силоксанового каучука. Поверхность пластин фторoпласта Ф-4 и резины ИРП 1354 подвергают механической обработке. Механическое воздействие осуществляют электрокорундом зернистостью 630 μ под давлением 2,0 - 4,0 атм в течение 30 - 50 с. После механической обработки пластины из фторoпласта и резины помещали в установку "Булат-6". При напряжении 1000 B и давлении в камере 1•10^-2 - 1•10^-3 мм рт. ст. проводили обработку в течение 15 ± 5 мин. Для исключения перегрева образцов обработку тлеющим разрядом проводили периодически по 5 мин с охлаждением. При этом общее время обработки составляло 15 ± 5 мин. Склеивание фторoпласта с резиной проводили клеем "МАС-1В". Первый слой высушивали 60 мин, второй - тоже 60 мин. Склеивание проводили под давлением 0,2 кгс/см² в течение суток. Склеенные образцы испытывали на прочность при отрыве. Испытание проводили на разрывной машине Р-05 со скоростью движения подвижных зажимов 25 мм/мин. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. Склеивание фторoпласта Ф-4 с резиной 98-1 на основе бутадиеннитрильного каучука. Режимы обработки, испытания аналогичны таковым примера 1. Режимы склеивания: клей "Лейконат"; первый слой высушивает 10 мин, второй - 30 мин; давление склеивания - 0,2 кгс/см², выдержка - сутки. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3. Склеивание полиэтилена низкой плотности ГОСТ 16337-77. Режимы обработки, испытания аналогичны таковым примера 1. Склеивание проводили клеем ЭЛ 20 на основе эпоксидноновой смолы марки ЭД 20 и низкомолекулярного полиамида Л20 по ОСТ В95 1654-75. Результаты испытания приведены в таблице.

Там же приведены результаты испытания склеивания фторoпласта Ф-4 с резиной марки ИРП-1354 и резиной марки 98-1, полиэтилена по ГОСТ 16337-77, обработка поверхности которых проводилась по способу-прототипу.

При обработке поверхности образцов тлеющим разрядом на установке "Булат-6" меньше 15 мин не достигается эффект увеличения прочности склеивания. Увеличение времени обработки больше 20 мин экономически нецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему увеличению прочности склейки.

Использование: в машиностроительной, радиоэлектронной, химической промышленности, где требуется высокая прочность крепления трудносклеиваемых полимерных материалов между собой. Технический результат - повышение прочности клеевого соединения за счет обработки поверхности изделий из полимеров тлеющим разрядом. Перед склеиванием поверхность изделий из полимеров после механической обработки подвергают воздействию тлеющего разряда. Изобретение даeт возможность получать прочные клеевые соединения таких полимеров, как полиолефины, фторoпласты, эластомеры. 1 табл.

Способ подготовки поверхности полимерных материалов перед склеиванием, включающий механическое воздействие на поверхность полимерного материала, отличающийся тем, что поверхность полимерного материала дополнительно подвергают воздействию тлеющего разряда.