Адгезия полимеров к металлам

Обновлено: 22.01.2025

ОЛИГОУРЕТАН / ЭПОКСИУРЕТАНОВЫЙ ПОЛИМЕР / АДГЕЗИЯ ПО МЕТАЛЛУ / ПРОЧНОСТЬ / КЛЕЯЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / БИКОМПОНЕНТНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ СИСТЕМА / ЭПОКСИДНО-ДИАНОВАЯ СМОЛА / ТЕРМОРЕАКТИВНЫЙ ПОЛИМЕР / OLIGOURETHANE / EPOXYURETHANE POLYMER / METAL ADHESION / STRENGTH / ADHESIVE ABILITY / BICOMPONENT POLYMER SYSTEM / EPOXY-DIANE RESIN / THERMOSETTING POLYMER

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Киёмов Шарифжон Нозимович, Джалилов Абдулахат Турапович

В статье представлен новый полимер полибленд на основе эпоксидной смолы и олигомера, содержащего уретановых групп. Обусловлен метод синтеза уретанового олигомера на основе глицерина, мочевины и формальдегида. Изучена адгезионная характеристика образцов уретан-эпоксидных бикомпонентных полимерных систем по металлу. Представлены результаты испытания новых уретан-эпоксидных термореактивных полимерных материалов на адгезионную прочность .

ADHESION OF EPOXYURETHANE POLYMER ON METAL

The article presents a new polyblend polymer based on epoxy resin and an oligomer containing urethane groups. The method for the synthesis of urethane oligomer based on glycerol, urea and formaldehyde is determined. The adhesive characteristics of the samples of urethane-epoxy bicomponent polymer systems for metal were studied. The results of testing new urethane-epoxy thermosetting polymeric materials for adhesive strength are presented.

Текст научной работы на тему «Адгезия эпоксиуретанового полимера по металлу»

№9(78)_m ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_сентябрь. 2020 г.

АДГЕЗИЯ ЭПОКСИУРЕТАНОВОГО ПОЛИМЕРА ПО МЕТАЛЛУ

Киёмов Шарифжон Нозимович

ст. науч. сотр., ООО «Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии»,

Республика Узбекистан, Ташкент. обл., Ташкентский р-н, п/о Ибрат

Джалилов Абдулахат Турапович

директор, академик АНРУз, д-р хим. наук, профессор, ООО «Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии», Республика Узбекистан, Ташкент. обл., Ташкентский р-н, п/о Ибрат

ADHESION OF EPOXYURETHANE POLYMER ON METAL

LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, doctoral student, Republic of Uzbekistan. Tashkent region, Tashkent area, Ibrat district

LLC Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Director. Academician of the Academy of Sciences

of Uzbekistan, doctor of chemical sciences, professor, Republic of Uzbekistan. Tashkent region, Tashkent area, Ibrat district

Ключевые слова: олигоуретан, эпоксиуретановый полимер, адгезия по металлу, прочность, клеящая способность, бикомпонентная полимерная система, эпоксидно-диановая смола, термореактивный полимер.

Keywords: oligourethane, epoxyurethane polymer, metal adhesion, strength, adhesive ability, bicomponent polymer system, epoxy-diane resin, thermosetting polymer.

Термореактивные полимеры получают из низкомолекулярных смол, которые полимеризуются путем конденсации или добавления, с использованием сшивающих агентов. Полученный полимер сильно сшит благодаря образованию трехмерной сети. По этой причине необходимо знать ходы и условия реакции отверждения, чтобы получить новый полимер с предназначенными физико-механическими свойствами в каждом случае. В некоторых литературных источниках объясняется необходимость контролирования стехиометрию реакционноспособной смеси и природу катализатора и инициатора, используемого в процессе получения бикомпонентных систем. Это важно для того, чтобы оптимизировать свойства полимерных композиционных материалов в период их службы. Изучение оптимальных стехиометрических

соотношений гарантирует хорошее качество конечного продукта с точки зрения его физико-химических и механических свойств [1; 2].

Органические полимеры с сильно сшитой структурой, которые поэтому не размягчаются и не плавятся из-за температуры или не растворяются в каком-либо химическом веществе, называются термореактивными. Его механическое поведение заметно отличается от термопластов из-за его большей устойчивости к вязкой ползучести при высоких температурах и большей размерной стабильности. Они более компактны, тверды, устойчивы к истиранию и непроницаемы для газов и паров, поэтому они очень удобны при применении для защиты всех типов поверхностей. Напротив, гибкость и ударопрочность находятся в невыгодном положении по сравнению с

Библиографическое описание: Киёмов Ш.Н., Джалилов А.Т. Адгезия эпоксиуретанового полимера по металлу // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 9(78). URL:

/т ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

большинством термопластов [3, 4]. Однако возможность комбинировать реактопластичные олигомеры с другими олигомерами и фибриллярными материалами всех видов, как органическими, так и неорганическими, расширила их использование в конструкции, поддерживающей стойкость элементов с великолепными механическими и физико-химическими свойствами [5].

Эпоксидные смолы одна из разновидностей синтетических смол, широко используемых при производстве лакокрасочных материалов, клеев, компаундов, а также абразивных и фрикционных материалов, используются как связующие при производстве слоистых пластиков на основе стеклоткани, таких как стеклотекстолит, трубки, цилиндры стеклотекстоли-товые. Отрасли применения эпоксидных смол включают в себя электротехническую и радиоэлектронную промышленность, авиа-, судо- и машиностроение, а также в строительстве, где они используются как компонент заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков [6].

Отверждённые смолы характеризуются высокой адгезией к металлам, стеклу, бетону и др. материалам, механической прочностью, тепло-, водо- и химической стойкостью, хорошими диэлектрическими показателями. Технологические и физико-механические свойства композиций на основе эпоксидной смолы регулируют в широком диапазоне совмещением смол с различными мономерами, олигомерами и полимерами, с минеральными и органическими наполнителями. Эпоксидные смолы используют как основу высокопрочных связующих, клеев, заливочных и пропиточных электроизоляционных компаундов, герметиков, лаков, пенопластов [7].

К олигоуретанам и полиуретанам относятся высокомолекулярные соединения, содержащие в своем составе уретановую группу Я-Ы-С(0)-0- (Я это Н, ал-килы, арил или ацил) независимо от строения остальной части молекул. В зависимости от исходных соединений в макромолекулах полиуретана могут присутствовать также простые эфирные, амидные, моче-винные и другие функциональные группы. Однако основные свойства полиуретана определяются наличием в них именно уретановых групп, обладающих высокими значениями энергии физических взаимодействий. Поэтому в полиуретане наряду с химической сеткой существует и физическая, способная под влиянием внешних воздействий (температуры, деформации) к перестроениям и определяющая специ-

сентябрь, 2020 г.

фику свойств полиуретана (износостойкость, теплостойкость, деформационно-прочностные свойства и другие) [8].

Традиционные способы получения полиуретана, имеющие промышленное значение, основаны на взаимодействие ди- или поли изоцианатов с соединениями, содержащими в молекуле не менее двух гидрок-сильных групп. Способ получения основан на применении диизоцианатов, которые являются высокотоксичными, сужают его пределы эксплуатации [9].

Таким образом, целью данного эксперимента является изучение процесса синтеза нового олигомера, содержащего уретановых групп, не использовав ди или полиизоцианатов. Изучение процесса получения олигоуретана и определения оптимальных условий синтеза. Исследование адгезионных свойств эпокси-уретановых бикомпонентных полимерных систем, а также изучение влияния олигоуретанов на адгезионную прочность получаемых эпоксиуретанов.

На базе ташкентского научно-исследовательского института химической технологии разработан способ получения уретансодержащего олигомера ОУ-400 на основе местного сырья. Метод получения олигомера, содержащего уретановых групп полностью исключает применения ди или полиизоциана-тов и является безвредным для окружающей среды. На основе полученного олигоуретана и эпоксидной смолы создана многокомпонентная термореактивная эпоксиуретановая полимерная система. Полученная полимерная система обладает свойствами и эпоксидного и уретанового полимера.

Получение уретанового олигомера ОУ-400 начинается с реакции взаимодействия мочевины с глицерином. Образуется уретановый олигомер на основе глицерина, в котором уретановые группы находятся по краям молекулы. На второй стадии проводится реакция, ранее полученного диуретана с формальдегидом и мочевиной. Правильный выбор условий реакции дает возможность отщеплению олигомера с закрытыми уретановыми группами по срединах молекулы и открытыми уретановыми группами обеим концам молекулы [10]

Полимерные материалы на основе органических высокомолекулярных соединений часто применяются в качестве клеев, покрытий, а также связующего компонента для полимерных композиционных материалов.

В таблице 1 приведены результаты испытания образцов эпоксиуретановых полимеров типа ЭУГ на адгезионную прочность по металлу.

ЛЛ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Адгезионная прочность эпоксиуретановых полимеров по металлу

Номер образца, № Марка ^адгезия , ^^Па

1 ЭД-20 (отвердитель ПЭПА) 9,3

Эпоксиуретановый полимер типа ЭУГ

Обозначения: ЭУГ-25 - эпоксиуретановый полимер. Массовая доля олигоуретана составляет 25% от обшей массы полимера; ЭУГ-40 - эпоксиуретановый полимер. Массовая доля олигоуретана составляет 40% от обшей массы полимера; ЭУГ-50 - эпоксиуре-тановый полимер. Массовая доля олигоуретана составляет 50% от обшей массы полимера; ЭУГ-60 -эпоксиуретановый полимер. Массовая доля олигоуретана составляет 60% от обшей массы полимера. ЭУГ-70 - эпоксиуретановый полимер. Массовая доля олигоуретана составляет 70% от обшей массы полимера; ЭУГ-75 - эпоксиуретановый полимер. Массовая доля олигоуретана составляет 75% от обшей массы полимера.

Пластинки для определения адгезионной прочности приготовлены из металла. Испытания провели через 20 часов после отверждения эпоксиуретано-вого клея, нанесённого между пластинками, при комнатной температуре.

По данным таблицы 1 можно заметить снижение адгезионной прочности с увеличением массовой доли олигоуретана. Среди эпоксиуретановых полимеров типа ЭУГ низкие показатели были сняты у полимеров марок ЭУГ-70 и ЭУГ-75.

Сняты показатели адгезионной прочности эпоксидного полимера на основе эпоксидно-диановой смолы марки ЭД-20 и отвердителя аминного типа по-лиэтиленполиамина (ПЭПА) (таблица 1, образец .№1) для сравнения с показателями адгезионной прочности эпоксиуретановых полимеров.

Если сравнить показатели адгезионной прочности эпоксидного полимера с эпоксиуретановыми полимерами марок ЭУГ-25 и ЭУГ-40, то можно увидеть более высоких показателей этих марок.

Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что адгезионная прочность у эпоксиуретановых полимеров увеличивается при малых массовых долях олигоуретана.

1. Пластмассы со специальными свойствами. Сборник научных трудов / Под общей редакцией Н.А. Лаврова — СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. — 344 с.

2. Лавров Н.А., Крыжановский В.К, Киёмов Ш.Н. Свойства наполненных эпоксидных полимеров. Пластические массы, 2019, №1-2, С. 37-39.

3. Крыжановский В.К., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д., Крыжановская Ю.В. Технические свойства полимерных материалов: Учебно- справ. пособие / 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Профессия, 2005. - 248 с.

4. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: Учеб. пособие / 4-е изд., испр. и доп. Под общей редакцией А.А. Берлина. - СПб.: ЦОП «Профессия», 2014. - 592 с.

5. В.В. Михеев. Отверждение порошковых композиций на основе эпоксидных и уртановых олигомеров /

B. В. Михеев, Л. Т. Зайнуллина. Лакокрасочные материалы и их применение. -2001. -№4. -С.3-5.

6. N.A. Lavrov, V.K. Krizhanovskii, Sh.N. Kiyomov. The effect of disperse fillers on thermomechanical characteristics of epoxy polymers/ Polymer Science, Series D, 2018, Vol. 11, No. 2, pp. 230-232.

7. N.A. Lavrov, V.K. Krizhanovskii, Sh.N. Kiyomov.. Tribotechnical properties of composite materials based on epoxy polimers/ Polimer Science, Seried D, 2019, Vol. 12 No. 2, Р. 182-185.

8. Джалилов А.Т., Киёмов Ш.Н. Трибология эпоксиуретанового полимера/ Научный журнал «Universum» №6(63) 2019. С. 87-90.

9. Djalilov A.T., Kiyomov Sh.N. Antifriction and deformation-strength properties of epoxyrethane polymer/ International Journal of Advanced Research in Science Engineering and Technology Vol. 6, Issue 6, Jun 2019.

10. Джалилов А.Т., Киёмов Ш.Н. Уретановый олигомер 0У-400 / Научный журнал «Universum» №7(76) 2020.

Форум о полимерах ПластЭксперт

Крупнейшая независимая площадка для обсуждения вопросов производства и переработки пластмасс и эластомеров различными способами. Рекомендации ведущих специалистов.

Увеличение адгезии полимера к металлу

- Все вопросы, касающиеся непосредственно пластиков: гомополимеров и сополимеров, например ПЭ, ПП, ПС, ПВХ, ПК, ПЭТФ, каучуки и т.д.
- All questions about plastics and polymers: homopolymers, copolymers, e.g. PE, PP, PS, PVC, PC, PET, etc.

Увеличение адгезии полимера к металлу

Доброго времени суток! Интересуют вопросы адгезии LCP-полимера к металлу (медь, латунь, с никелевым покрытием), наиболее подходящие составы полимеров, обеспечение герметизации соединения Ме-полимер, применение специальных адгезивов для увеличения адгезии. Спасибо!!

Нет. не с бемса. Да, литье полимеров. интересует научная составляющая проблемы. информации много. где можно почитать по-конкретней в современных достоверных источниках. спасибо!

Почитал. спасибо! уточняю свой интерес. нужна информация в рамках технологии производства полимерных корпусов для микросхем, где надо обеспечить герметичность по плоскости раздела Ме-полимер, применяемые герметики (адгезивы).

soldat писал(а): Почитал. спасибо! уточняю свой интерес. нужна информация в рамках технологии производства полимерных корпусов для микросхем, где надо обеспечить герметичность по плоскости раздела Ме-полимер, применяемые герметики (адгезивы).

Это Вам к японцам обращаться надо, либо искать специалистов, насколько помню, с белорусского "Горизонта", которые работали в 1987-89 годах - тогда у них, в самом начале "перестройки" и "открытости и гласности", шли исследования по поводу надежности работы микросхем. Итоговые выводы - на надежность и долговременность работы микросхем влияет кислотность материала корпуса микросхем, у японской пластмассы кислотность была на несколько тысячных меньше чем у аналогичной советской пластмассы.

А герметичность (для бытовой техники), вообщем-то, обеспечивается разными коэффициентами термического расширения металла и полимера.
Изделия "5" и "9" приемок - как правило были в металлокерамических корпусах.
Конструирование и производство микросхем - это специфический вид технологии переработки пластиков.

Я с гермитизацией датчиков в свое время много работал, да и сейчас время от времени приходится сталкиваться.
Про технологию - нанес герметик или клей на металл, потом залил ее в пресс-форме пластмассой с последующей геметизацией стыка не слышал (точнее не искал). Сложно представить что будет с герметиком при заливке пластмассой (особенно LCP) - очень высокая температура, высокая скорость и давление расплава, а если пластмасса будет стеклонаполненой, то это еще и силный абразив. Если искать информацию по данной технологии, то через производителей LCP (Тикона, Дюпонт) и клеев (Локтайт, Пермабонд). Координаты могу скинуть в личку.
Мы в свое время рассматривали два варианта герметизации линии пластмасса-металл - пленочный клей при литье и пропитка линии стыка герметиком с последующим отверждением.

Благодарю за ответ! Изучаю пока информацию. Извините за делетантский вопрос. Адгезия LCP полимеров к металлич. выводам не достаточна для обеспечения НАДЕЖНОЙ герметизации корпуса прибора? И, если можно, по-подробней про упомянутые варианты гермеризации, какие материалы применялись. Спасибо.

soldat писал(а): Адгезия LCP полимеров к металлич. выводам не достаточна для обеспечения НАДЕЖНОЙ герметизации корпуса прибора?

soldat писал(а): думаю нет. поэтому и стоит вопрос о применении адгезивов (клея, герметика). спасибо.

обучающее видео по монтажу и герметизации микросхем

Посмотрел. Ребята из Остека конечно молодцы, я с ними общался, когда занимался защитой печатных плат, но на видео практически ничего нет о литье термопластов. Упоминается некая пластмасса Хитачи для корпуса микросхемы, но без разъяснения техпроцесса. Хорошо сказано о диффузии влаги сквозь пластмассу, но насколько я знаю ведутся разработки пластмасс с высокими барьерными свойствами.

Чем больше будете иметь информации по новой теме, тем больше будете "тонуть" в ней. В какой-то момент надо "всплыть" над тем, что накопали и отбросить все лишнее, чтобы четко понимать в каком направлении двигаться дальше.
А еще лучше - начать эксперименты самому. Теория без практии вещь весьма условная.

Адгезия резины с металлом

- Обсуждаем популярные в наше время термопластичные эластомеры, резину и им подобные материалы. Сырье, продукцию, технологии переработки.
- Discussion of TPE, rubber and other polular modern elastomers, e.g. raw materials, products, technology.

Адгезия резины с металлом

Добрый день!
На нашем заводе изделие упаковывается в ящики, в ящиках используются амортизаторы. Поскольку завод относится к оборонке, заменить данный амортизатор на покупной достаточно проблематично.

Собственно сам амортизатор состоит из арматуры (2 уголка и 1 швеллер) и их соединяет резина марки 1847 ТУ 38 005 1166-2015. Так вот еще с двухтысячных годов, как только спроектировали данную деталь постоянно есть проблемы с прилипанием резины к арматуре при прессовании. Изначально опескоструенную арматуру намазывали клеем Лейконат и затем прессовали. Резина то прилипает, то нет. Сейчас ввели медное покрытие на арматуру, пробная партия из 3-х штук прилипла замечательно. Сейчас же опять адгезии никакой нет.

Уже не знаю, что предпринять. Может сталкивался кто-нибудь с подобным? Посоветуйте что-нибудь пожаааалуйста

Отправьте резину на фторирование и всё прилипнет.
https://www.fts-de.com/verfahren.html

Не зная нюансов многих подсказка может быть затруднена . но все таки . может этот вопрос рассматривать под углом . "а не изменить ли нам процесс обезжиривания металлических и/или омедненных поверхностей" .

Добрый день! Гарантированную адгезию, обеспеченную химическими связями даёт покрытие латунью. Долго объяснять химизм, но в покрытии обязательно долен присутствовать цинк. Ни омеднение, ни бронзирование стабильного эффекта не даст.
Ещё очень важно отсутствие каких-ибо следов влаги на поверхности деталей и в воздухе, поэтому металлические детали должны термостатироваться при темпреатуре хотя бы на 5 градусов выше, чем в рабочем помещении и извлекаться непосредственно перед закладкой в пресс (чтобы не было даже намёка на конденсат).

Здравствуйте.
Для грамотного ответа на Ваш вопрос - необходима дополнительная информация относительно производственного процесса:
1) Амортизатор сами изготавливаете?
2) Резина 1847 покупная или тоже собственного производства?
2а) Осуществляется ли на производстве контроль соответствия резины требованиям ТУ 1166 или доверие паспорту изготовителя?
3) Материал арматуры Сталь? Какая марка?
3а) Арматуру сами делаете или покупная, проверяете ли ее качество.
4) Как обрабатывали арматуру когда лейконатом склеивали?
5) Сколько слоев Лейконата наносили и есть ли уверенность в качестве исполнения рабочими на текущий момент.
5а) Производите ли проверку клея? Соблюдаются ли условия хранения.
6)Если не секрет, то желательно указать тип амортизатора.
7) Параметры вулканизации

Исследование адгезии некоторых фоточувствительных полимеров к металлам Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Текст научной работы на тему «Исследование адгезии некоторых фоточувствительных полимеров к металлам»

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИИ НЕКОТОРЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ К МЕТАЛЛАМ

В. Д. ФИЛИМОНОВ, Е. Е. СИРОТКИНА

(представлена научно-методическим семинаром химико-технологического факультета)

В настоящее время полимеры, .обладающие полупроводниковыми свойствами, привлекают к себе все более пристальное внимание ученых и инженеров. Среди многих возможностей применения таких полимеров важным является их применение в электрофотографии в качестве фоточувствительных покрытий.

Необходимым условием для получения высокочувствительных фотоэлектрических слоев является их высокая адгезия к металлическим подложкам, на которые наносятся пленки полимеров. С целью изучения адгезионной способности некоторых полимеров и была поставлена данная работа.

Так как выбранные нами полимеры давали хрупкую непрочную пленку, то невозможно было определять адгезию путем отслаивания пленки полимера от металла, как это делается обычно. В связи с этим мы измеряли адгезию при отслаивании тонкой металлической фольги от слоя полимера. Измерения производились с помощью углового адге-зиометра Дерягина [3]. Работа адгезии полимера к металлу оценивалась в эрг/ом2 по формуле

А = — (1—:cos а), (1), где

Р — вес груза, отслаивающего фольгу;

Ъ — ширина полоски фольги;

а — угол отклонения вращающейся пластины адгезиометра.

Определялась адгезия к латуни и алюминию следующих фоточувствительных полимеров:

1. Поли-9-винилкарбазол (ПВК), олигомер, получен по реакции перевинилирования винилацетата с карбазолом [1], м. в. 500—1000, температура размягчения ПО—120° С, молекулярные веса всех исследуемых олигомеров определялись криоскопическим методом [12].

2. Поли-Энвшшлкарбазол, получен суспензионной полимеризацией мономера в присутствии перекиси бензоила, м. в. — 20 000, температура размягчения 250—260° С, молекулярные веса полимеров, полученных полимеризацией мономеров, определялись вискозиметрически в бензольном растворе [12].

Адгезия к латуни и алюминию ряда полимеров

ПВК теломер ПВДФА

Смесь 95% ПВДФА+5% ПВК

Смесь 60% ПВДФА+40% ПВК

1.40 1,53 0,995 2,21 1,45 1,15

3. Поли-9-винилкарбазол, теломер, получен теломеризацией 9-ви-нилкарбазола в 4-хлористом углероде в присутствии перекиси бензоила, м. в, = 11 500, температура размягчения 190—200° С.

4. Поли-Э-винил-З-хлоркарбазол (3 С1 ПВК), олигомер, получен по реакции перевшшлирования винил ацетата с 3-хлоркарбазолом [1], м. в.-500—1000, температура размягчения 120—130° С.

5. Поли-9-винил-З-хлоркарбазол, получен полимеризацией мономера в растворе в присутствии перекиси бензоила, м. в.= 15000—20 000, температура размягчения 280° С.

6. Поливинилдифениламин (ПВДФА), получен перевинилировани-ем винилацетата с дифениламином [2], м. в. = 1500—2000, температура размягчения 80—90° С.

7. Полимеры, полученные в результате реакции перевинилирования с винилацетатом смесей дифениламина и карбазола в различных соотношениях, молекулярный вес 500—1000, температура размягчения 85—100° С.

Толщина латунной фольги составляла 0,04 мм, алюминиевой — 0,05 м,м. Фольгу получали травлением толстой латунной фольги толщиной 0,2 мм, разбавленной азотной кислотой, и толстой алюминиевой фольги концентрированным раствором едкого кали до необходимой толщины. Ширина латунных склеек — 4 см, алюминиевых — 3 см.

Полимер наносился на рабочие стороны полосок фольги методом полива из различных растворов с заданной концентрацией. Поверхность фольги непосредственно перед нанесением полимера обезжиривалась ацетоном. После нанесения раствора склейки сушились до постоянного веса при температурах порядка температур плавления полимеров. Далее склейки складывались обработанными сторонами и под давлением груза в 500 г подвергались термообработке при температуре несколько выше температур плавления соответствующих полимеров. После окончания термообработки склейки остывали в течение нескольких часов вместе с термостатом.

Готовая склейка специальными зажимами .крепилась к вращающейся пластине адгезиометра, к тонкой фольге подвешивался груз Р, вес груза в различных опытах, в зависимости от величины работы адгезии, колебался от 50 до 500 г. Пластина адгезиометра поворачивалась со скоростью 1° в секунду, пока фольга не начинала отслаиваться, это значение угла и подставляли в уравнение (1).

Значения работ адгезии, помещенные в табл. (1), являются средними из 6—12 измерений адгезии одинаковых склеек.

Из-за отсутствия приборов, позволяющих точно измерять толщину тонких пленок, последнюю определяли по количеству полимера в граммах, нанесенного на 1 см2 поверхности фольги.

Исследовалась зависимость между величиной адгезии олигомера поливинилкарбазола к латуни и алюминию и температурой термообработки склеек, показано, что максимальная величина адгезии достигается при температуре 120—140° С и при дальнейшем повышении температуры эта величина не изменяется. Найдено также, что время установления максимальной адгезии олигомера ПВК к латуни при температуре термообработки 140° С составляет 1,5 часа. Это время соответствует, по-видимому, исчезновению границы раздела между двумя слоями полимера, а также, вероятно, и установлению адсорбционно-десорбцион-ного равновесия участков макромолекул полимера на поверхности латуни, т. е. достижению максимально возможной степени адсорбции. На рис. 1 показана зависимость адгезии олигомера поливинилкарбазола

Рис. 1. Зависимость адгезии олигомера ПВК к латуни от толщины пленки полимера.

к латуни от толщины пленки. Видно, что адгезия увеличивается с уменьшением толщины пленки до максимальной величины при толщине пленки 0,03 г/см2. Такая зависимость адгезии от толщины пленки является широко распространенным и теоретически обоснованным явлением в технологии клеев [4, 5]. При дальнейшем уменьшении толщины пленки силы адгезии начинают превышать когезионные силы в пленке, и отслаивание идет уже по самой пленке, которая ломается при этом, вследствие чего получаются невоспроизводимые результаты.

Нами найдено, что адгезия пленок исследуемых полимеров практически не зависит от рода растворителя, из которого эти пленки получены. Использовались бензол, дихлорэтан и ацетон. Это представляется несколько странным, так как показано [6], что адсорбция макромолекул полимера из раствора сильно зависит от степени структурированности полимеров в растворе, т. е. степень упорядоченности макромолекул в поверхностном слое на поверхности подложки, плотность их упаковки зависят в конечном счете от рода растворителя, а от этих же факторов зависит величина адгезии полимеров. Наши данные говорят, вероятно, о том, что индивидуальная структура поверхностных слоев исследуемых полимеров, зависящая от рода растворителя, исчезает при плавлении полимера во время термообработки и высушивания:.

Из табл. 1 видно, что адгезия ПВДФА почти в 20 раз превышает адгезию остальных полимеров. Это можно объяснить гораздо большей подвижностью сегментов макромолекул ПВДФА, а так как степень ориентации молекул в пограничном слое зависит как от адсорбционного поля подложки, так и от подвижности сегментов макромолекулы, а чем выше степень ориентации, тем больше число контактов макромолекула — подложка, тем сильнее, следовательно, адгезионная связь между

полимером и подложкой [7]. Сегменты же макромолекул поливинилкарба-зола практически не способны к вращению из-за сопряжений по карба-зольным ядрам, т. е. макромолекула его является чрезвычайно жесткой и неэластичной, что подтверждается значениями модулей упругости, сравнительно высокими для термопластических полимеров [8]. Кроме того, как показал Рутцлер [9], некоторые полимеры, имеющие в составе своих макромолекул атомы азота, могут образовывать за счет их непо-деленных электронных пар координационные связи с атомами металлов подложки, что увеличивает общее значение адгезии. В ПВДФА возможно образование подобных связей, например, с алюминием, что исключено для макромолекул ПВК из-за пространственных затруднений.

Кроме того, как показали наши данные [8], значения внутренних напряжений в .пленках ПВК во много раз превышают значения внутренних напряжений :в пленках ВПДФА, а внутренние напряжения в покрытиях сильно ослабляют адгезию покрытия к подложке.

Интересно резкое падение адгезии у продуктов, полученных при пе-ревинилировании винилацетата с смесью карбазола и дифениламина, адгезия которых приближается к значениям работы адгезии чистого ПВК уже при 5,23% содержания карбазола в смеси. Соответствующие значения модулей упругости [8] этих продуктов существенно не изменились по сравнению с модулями упругости чистого ПВДФА. Адгезия искусственных смесей олигомеров ПВДФА и ПВК близка к адгезии продуктов совместного перевинилирования карбазола и дифениламина и практически равна адгезии чистого ПВК- На основании этих данных можно сделать предположение, что при реакции перевинилирования смесей дифениламина и карбазола с винилацетатом преимущественно образуются не сополимеры, а смесь ПВДФА и ПВК. Далее можно предположить, что из раствора смесей этих полимеров на поверхности металла быстрее адсорбируются макромолекулы ПВК, образующие поверхностный слон, который определяет адгезионную связь в целом полимерной пленки с металлом.

Интересно сопоставить данные об адгезии одинаковых полимеров, но полученных полимеризацией мономера и по реакции перевинилирования с винилацетатом. Показано [10], что в молекулах олигомера ПВК имеются карбонильные группы, следовательно, они должны быть более полярными, чем обычные полимеры ПВК- По литературным данным [4, 5] известно, что адгезия ¡полимеров, как правило, тем выше, чем выше его полярность. Однако данные табл. 1 показывают обратное, кроме того, найдено [8], что внутренние напряжения в пленках полимеров значительно выше, чем в пленках олигомеров, значит, отношение истинных межмолекулярных сил полимер—металл к межмолекулярным силам оли-гомер—металл еще больше, чем это показывают работы адгезии, определенные методом отслаивания. На наш взгляд, одной из причин такого парадоксального явления, когда адгезия полярного полимера к металлу ниже адгезии сравнительно не полярного, является то, что в олигомерах, полученных методом перевинилирования, всегда содержится уксусная кислота, которая во время высушивания и термообработки вступает в реакцию с окиспоп пленкой поверхности металла, растворяя ее. В результате этого образуется рыхлый, непрочный, обладающий плохой ад-

гезией ,к металлам, слой ацетатов, котррый отслаивается вместе с полимером и который, собственно, и определяет адгезию всего полимерного покрытия.

Из табл. 1 видно, что адгезия подавляющего большинства исследуемых полимеров заметно выше к латуни, чем к алюминию. Однако и в том, и в другом случае она остается низкой.

На основании современных взглядов на природу адгезии полимеров к металлам можно предположить, что полимеры, обладающие полупроводниковыми свойствами, вероятно, и не могут проявлять хорошую адгезию (исключая случаи химического взаимодействия). Исходя из адсорбционной теории [5], адгезия будет низка, благодаря малой гибкости макромолекул, что, по-видимому, является характерной чертой для полимеров, обладающих полупроводниковыми свойствами, из-за наличия сопряжения по цепи макромолекулы. Влияние гибкости цепей полимеров на адгезию рассматривалось выше.

По электрической теории [3] адгезия определяется величиной потенциала двойного электрического слоя, образующегося на границе раздела полимер—металл, вследствие перехода электронов из металла в полимер. Чем выше плотность «электронного газа» в полимере, тем выше энергетический барьер на границе раздела для перехода электронов, тем ниже потенциал двойного электрического слоя и тем слабее, следовательно, адгезия полимера к металлу. В полупроводящих же полимерах плотность «электронного газа» как раз сравнительно высока [11]. Следовательно, для подобных полимеров и нельзя ожидать хорошей адгезии к металлам.

1. Предложен метод, позволяющий определять работу адгезии хрупких полимерных пленок к металлам.

2. Измерена работа адгезии некоторых полимерных пленок к латуни и алюминию.

3. Показано влияние на величину адгезии некоторых факторов: толщины пленки полимера, времени термообработки.

1. В. П. Л о п а т и н с к и й, Е. Е. Сиротки на. Изв. ТПИ, т. 111, 44, 1961.

2. В. П. Лопатинский, Е. Е. С и р о т к и н а, Ю. П. Шехирев. Изв. ТПИ, т. 126, 1964.

3. Б. В. Дерягип, И. А. К р о т о в а. Адгезия. Изд-во АН СССР, 1949.

4. С. С. Воюцкий. Аутогезия и адгезия высокополимеров. Ростехиздат, 1960.

5. Адгезия. Клеи, цементы, припои, под ред. Дебройна И. и Гувинка Р. Издат-инлит, 1954.

6. Ю. С. Липатов. Адсорбция полимеров из растворов и ее связь с адгезией полимеров к поверхностям. Сб. «Адгезия полимеров». Изд-во АН СССР, 1963.

7. Н. А 11 е г, W. S о 11 е г. Ind. Eng. Chem., 50, 923, 1958.

8. В. Д. Филимонов, Е. Е. С и р о т к и н а. Исследование термических внутренних напряжений в некоторых полимерных покрытиях. (Настоящий сборник).

9. R u t z 1 е г, Adh. Age., 2, № 6, 1959.

10. Г. Н. И в а н о в. Диссертация, Томск, 1969.

1. Органические полупроводники. Сб. статен под редакцией В. Д. Каргина, М., Изд-во «Наука», 1968.

12. К. Uber reit er, Z. Springer, phys. ehem. Neue Folge, 36, 299—319 (1963).

Читайте также:

Адгезия полимеров к металлам

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Киёмов Шарифжон Нозимович, Джалилов Абдулахат Турапович

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Киёмов Шарифжон Нозимович, Джалилов Абдулахат Турапович

ADHESION OF EPOXYURETHANE POLYMER ON METAL

Текст научной работы на тему «Адгезия эпоксиуретанового полимера по металлу»

Форум о полимерах ПластЭксперт

Увеличение адгезии полимера к металлу

Увеличение адгезии полимера к металлу

Адгезия резины с металлом

Адгезия резины с металлом

Исследование адгезии некоторых фоточувствительных полимеров к металлам Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — В. Д. Филимонов, Е. Е. Сироткина

Текст научной работы на тему «Исследование адгезии некоторых фоточувствительных полимеров к металлам»