Влияние природы, концентрации и
расположения функциональных групп в полимерах на прочность их
адгезионных соединений исследовано на примере довольно большого числа
адгезивов —■ фе-нольных и эпоксидных олигомеров, полиуретанов, полиэфиров,
акриловых производных и др. Показано, что наибольшее значение имеют
гидроксильные, эпоксидные, карбоксильные, изоцианатные и другие полярные
группы с подвижным атомом водорода.
В подавляющем большинстве
случаев наблюдается экстремальная зависимость между концентрацией
ответственных за адгезию активных функциональных групп в полимере и
прочностью адгезионного соединения. Это, возможно, связано с
уменьшением подвижности сегментов макромолекул полимера при
увеличении содержания в нем функциональных групп, повышением
жесткости макромолекул и ухудшением возможностей взаимодействия
активных групп адгезива и субстрата. Следует иметь также в влду, что
далеко не всегда все функциональные группы адгезива и субстрата вступают
во взаимодействие на границе раздела фаз.
Все сказанное выше должно быть
учтено при изучении возможностей синтеза полимеров, которые могут
быть использованы в качестве основы высокопрочных клеевых систем. В
большинстве случаев, в особенности если речь идет о конструкционных клеях,
адгезивом является не какой-либо индивидуальный полимер или олигомер, а
система с оптимальным соотношением компонентов, обеспечивающим оптимальное
содержание функциональных групп. Кроме того, должна быть отработана
технология приготовления композиции и найдены оптимальные условия ее
отверждения.
В качестве основы высокопрочных
клеев для металлических конструкций, работающих при температурах до 250
°С, наиболее целесообразно использовать эпоксидные и фенолоальдегидные
оли-гомеры. Перспективными могут оказаться и полиуретаны, однако из-за
невысокой прочности клеевых соединений (до 25—30 МПа при сдвиге),
невозможности создания на их основе пленочных клеев, необходимости
применения в большинстве случаев растворителя и токсичности
полиуретановые клеи для склеивания силовых конструкций пока широкого
распространения в ведущих отраслях промышленности не
получили.
Фенолоальдегидные олигомеры
также представляют интерес в качестве основы для создания прочных и
эластичных конструкционных пленочных и жидких клеев. Клеи этого типа
достаточно широко используются в производстве ряда ответственных
конструкций в машиностроении и других отраслях промышленности.
Однако из-за относительно невысокого верхнего предела прочностных
характеристик, недостаточной стойкости к термоокислительной
деструкции, значительного содержания летучих в пленочных клеях и
необходимости применения высоких давлений и температур при склеивании
применение этих клеев практически ограничивается закрытыми клеевыми
соединениями. Вместе с тем высокая термическая стойкость
отвержденного олигомера, безусловно не исчер-
