Элементоорганические соединения, содержащие функциональные группы, представляют исключительный интерес для создания на их основе теплостойких клеев, пригодных для длительной эксплуатации при 300—600 °С и кратковременной при 1000—1200 °С. Элементоорганические клеевые системы обладают высокой стойкостью к термической и термоокислительной деструкции [305]. Наличие в макромолекуле полимеров функциональных групп — гидроксильных, алкоксильных-—определяет клеящие свойства и теплостойкость элементоорганических соединений [306].


Положительное влияние на клеящие свойства полиорганосилок-санов оказывает модификация их соединениями, основные цепи которых наряду с атомами кремния содержат атомы металлов,— полиорганометаллосилоксанами. Полимеры, содержащие в основной цепи атомы бора или титана, обладают более высокими показателями адгезионных свойств и термостабильности (рис. 1.63 и 1.64) [307].


Для улучшения адгезионных и эластических свойств элементоорганических клеевых композиций их модифицируют поливинилацеталями, каучуками, эпоксидами, полиэфирами и др. Однако при этом наблюдается некоторое снижение теплостойкости и термостабильности. Хороший результат дает модификация полиоксифе-нилпропилиденфеноксифенилсилоксана карбоксилсодержащим нит-рильным каучуком СКН-26-1,25 [306].


Кремнийорганические клеи (ВК-2, ВК-8, ВК-10, ВК-15, К-Ю5, К-111, КТ-25, КТ-30, Эластосил и др.) представляют собой композиции на основе теплостойких кремнийорганических соединений, в большинстве случаев модифицированных различными органическими полимерами. В состав многих кремнийорганических клеев в качестве наполнителя входит асбест, который обусловливает значительное повышение прочности и теплостойкости клеевых соединений [308]. Кремнийорганические клеи имеют сравнительно невысокую прочность при обычных температурах, однако их особенностью является то, что они сохраняют прочность при очень высоких температурах.


С помощью клея ВК-2 могут быть склеены металлы, пластики, а такя^е теплостойкие неметаллические материалы. Кроме того, он является основой теплостойкого уплотнительного материала ВК-18 2Г. Клей не вызывает коррозии нержавеющей стали и титановых сплавов. Клеевые соединения стойки к действию масел и бензина.


Клей ВК-8 представляет собой фенолокремнийорганическую композицию, модифицированную синтетическим каучуком [309]. Композиция содержит волокнистый неорганический наполнитель.


Жизнеспособность клея — 6 мес. Данные о прочности клеевых соединений на клее ВК-8 приведены на рис. 1.65 и в табл. 1.68. Длительная прочность клеевых соединений при 20 °С (напряжение сдвига 120 кгс/см2)—более 1300 ч, при 1000 °С и напряжении 10 кгс/см2 — 5 мин. Выносливость клеевых соединений стали 30ХГСА при 20 °С на базе 2,5-10® циклов составляет 100 кгс/см2; при 400 °С на базе 7-Ю3 циклов — 20 кгс/см2; при 1000 °С на базе 37,4-10® циклов — 5,2 кгс/см2. Воздействие воды в течение 30 сут снижает прочность клеевых соединений при 20 °С на 5%, а при 400 °С— на 10—12%. Прочность клеевых соединений, находящихся в условиях тропического климата, не изменяется в течение 1 мес.


Клей ВК-10 — теплостойкий и термостабильный клей [310] на основе фенолокремнийорганической смолы Б1, полиорганоборосил-оксана -и асбеста. Предназначен для склеивания теплостойких металлов и неметаллических материалов, работающих при температурах до 1200 °С. Склеивание производится при 200 °С в течение 3 ч или при 180 °С в течение 5 ч под давлением 3—8 кгс/см2. Прочность при сдвиге клеевых соединений нержавеющей стали при 20 °С составляет 125 кгс/см2, при 425 °С— 37 кгс/см2. После выдержки при i200°C в течение 15 мин прочность при сдвиге составляет 20 кгс/см2 при 20 °С и 19 кгс/см2 при 425 °С.


Клей ВК-15 отличается стойкостью к термоокислительной деструкции, теплостойкостью и эластичностью [311]. Он предназначен для склеивания сталей, титановых сплавов и теплостойких неметаллических материалов, работающих в условиях длительного воздействия температур от 300 до 1000 °С. Зависимость прочности при сдвиге клеевых соединений на этом клее от температуры испытаний представлена на рис. 1.65. Разрушающее напряжение при равномерном отрыве клеевых соединений стали при 20 °С равно 109 кгс/см2, при 300 °С — 44 кгс/см2. Прочность при неравномерном отрыве составляет 11—12 кгс/см. Эластичность клеевой пленки сохраняется после длительного термостарения и воздействия воды.


Клей ВК-15 виброустойчив и обладает большой длительной прочностью, устойчив к действию тропического климата, циклического воздействия переменных температур, топлив, масел и т. д.


Клей ВК-15М представляет собой композицию на основе модифицированной элементоорганической смолы [312]. Предназначается для приклеивания различных теплоизоляционных материалов к металлам и пригоден для работы при 300 °С в течение 2000 ч и при 350 °С в течение 100 ч. Клей готовится смешением двух компонентов перед употреблением. Прочность при отрыве клеевого соединения теплоизоляции марки АТМ-6. со сталью ВСН-2 при 20 и 300 °С выше прочности теплоизоляционного материала.


Клей ВК-15М может быть рекомендован также для приклеивания теплоизоляционных материалов к алюминиевым сплавам и магниевому сплаву МА-8 как незащищенным, так и покрытым лакокрасочными материалами АК-609, BJ1-02 и др. Такие соединения могут эксплуатироваться при температурах от 20 до 300 °С.


Клеи К-105 и К-111 на основе полиметилфенилсилоксана с отвердителем (клей К-105) и на основе полихлорметилхлорфенил-силоксана (клей К-111) применяются для соединения металлов и неметаллических материалов. Режим склеивания: открытая выдержка при комнатной температуре в течение 20 мин и отверждение под давлением 5 кгс/см2 в течение 2 ч при 200 °С. Клеевые соединения металлов имеют прочности при сдвиге при 20 °С 75— 100 кгс/см2, при 300 °С 15—25 кгс/см2.


Клей ИП-9 получают на основе метилфенилполисилоксана, модифицированного эпоксидным полимером с добавлением двуокисититана. Может быть использован для крепления к металлам вулканизованных силиконовых резин в процессе термообработки. Клей наносят только на металл в один слой, который сушат в течение 1 ч при 120 °С с последующим охлаждением клеевой пленки в течение 15—20 мин. Отверждение клеевого соединения происходит под давлением 2 кгс/см2 при температуре 200 °С в течение 2 ч.


Клей КТ-15 представляет собой смесь двух кремнийорганических соединений, одно из которых является отвердителем. Предназначен для приклеивания силиконовых резин к стали, дуралюми-ну, титановому сплаву ВТ-1, латуни и другим металлам [315]. Особенностью этого клея является то, что он способствует уменьшению продолжительности термической обработки резинометал-лических изделий.


Клей наносят на подготовленную поверхность металла в два слоя, причем первый просушивают до полного высыхания, а второй — до слегка липкого состояния. Поверхность резины обезжиривают. Склеивание производят в течение 1 ч при 200 °С и давле-'нии 2—3 кгс/см2. Клеевые соединения надежны в интервале температур от —40 до 200 °С и выдерживают длительное воздействие высоких температур.


Клей КТ-25 предназначен для крепления вулканизованных силиконовых резин к металлам в процессе термообработки [316]. Клей содержит три компонента: 50%-ный раствор модифицированной кремнийорганической смолы в этил ацетате, 50%-ный раствор отвердителя в этилацетате и наполнитель — титановые белила марки ТС. Жизнеспособность клея — не более 2 сут.


Технология применения клея следующая. На подготовленную (обработанную песком или дробью) поверхность металла наносят два слоя клея. Первый слой сушат 60 мин, второй—10—15 мин. Поверхность резины обезжиривают бензином. Затем поверхности резины и металла соединяют, детали зажимают в струбцину при давлении 0,2—0,3 кгс/см2 и прогревают в термостате при 150 °С в-течение 3 ч. В случае крепления резины ИРП-1267 клей отверж-дают при 80 °С в течение 3 ч.


Данные, характеризующие термостойкость клеевых соединений вулканизованных силиконовых резин и стали марки ЗОХГСА на клее КТ-25, приведены на рис. 1.66. Хотя прочность соединений с повышением температуры снижается, разрушение образцов происходит только по резине. Клеевые соединения могут эксплуатироваться в интервале температур от —40 до 250 °С.


Данные о прочности клеевых соединений резин с различными металлами на клее КТ-25 приведены в табл. 1.70. Соединения стойки к действию воды. После выдержки в маслах при повышенных температурах прочность крепления при 20 °С сохраняется на достаточно высоком уровне и заметно снижается только при 200 °С.


Клей КТ-30 представляет собой раствор кремнийорганического продукта в толуоле или бензоле; применяется для склеивания вулканизованных резин на основе силиконового каучука и для крепления их к металлам.


Клей отверждается при комнатной температуре в течение 48 ч. Клеевые соединения водостойки и могут эксплуатироваться в интервале температур от —60 до 300 °С. Вязкость клея по ВЗ-4 при 20 °С— не менее 20 с, сухой остаток — не менее 75%; прочность крепления резины к стали — не менее 12 кгс/см2.


Клей MAC-IB'представляет собой раствор модифицированной кремнийорганической смолы и отвердителя в смеси толуола и бу-танола. Отвердитель вводят в раствор из расчета 0,25 вес. ч. на 100 вес. ч. сухого вещества [317]. Клей предназначается для крепления любых силиконовых резин к металлам в процессе вулканизации. Перед склеиванием поверхность металла опескоструивают и обезжиривают. Клей наносят в два слоя, причем каждый слой просушивают на воздухе в течение 1 ч, после чего резиновую заготовку и металлическую деталь соединяют и вулканизуют в прессе по режиму вулканизации резины.


Клей Эластосил представляет собой пасту, состоящую из силиконового каучука, наполнителей, катализаторов. Вязкость пасты регулируют, добавляя различные разбавители [354]. Слой клея толщиной не более 5 мм наносят на поверхность изделия, предварительно зачищенную и обезжиренную обычными органическими растворителями, и выравнивают шпателем или кистью. Продолжительность образования клеевой пленки составляет 15—20 мин.


Клей легко вулканизуется при комнатной температуре на воздухе. Сначала образуется тонкая эластичная пленка, а затем ре-зиноппппбкый материал. Оптимальные показатели механических и адгезионных свойств достигаются через 5—7 сут. На скорость вулканизации влияют влажность и температура окружающей среды.


Эластосил может применяться в качестве клея-герметика в электротехнической промышленности, приборо- и машиностроении, вакуумной и строительной технике, зубоврачебной медицине и в быту. Он обладает адгезией к различным материалам (сталь, медь, алюминий, сплавы, силикатные и органические стекла, керамика, дерево, бетон и др.). При нанесении клея на гладкие поверхности не требуется применения адгезионных подслоев. При склеивании или герметизации пористых поверхностей (бетон, асбестоцемент, дерево) в некоторых случаях рекомендуются подслои для увеличения поверхности контакта и повышения адгезии. Материал влаго-и теплостоек, обладает хорошими диэлектрическими свойствами и может эксплуатироваться в интервале температур от —55 до 300 °С и при повышенной влажности.


Клеи ВКТ-2 и ВКТ-3 представляют собой смеси модифицированной кремнийорганической смолы и сополимера бутилметакри-лата с метакриловой кислотой в органических растворителях с добавкой триэтаноламина. Эти клеи предназначаются для приклеивания стекловолокнистой теплоизоляции к металлам [318]. Клей ВКТ-3 получают, вводя в композицию ВКТ-2 наполнитель непосредственно перед употреблением. Наполнитель придает клею способность быстро «схватываться», но жизнеспособность клея при этом сильно снижается. Отверждение клеев происходит при комнатной температуре без давления. Процесс склеивания состоит из следующих операций: открытая выдержка клеевого слоя на воздухе (до отлипа) в течение 5—10 мин; склеивание поверхностей с прижимом теплоизоляции роликом (или другим способом) с последующей выдержкой склеенных поверхностей на воздухе в течение 3 сут. Через 3 сут достигается максимальная прочность клеевого соединения. Проведение различных технологических операций допускается уже по истечении первых суток.


Клей ВКТ-2 имеет концентрацию 40—45%, вязкость клея 6— 15 с, жизнеспособность — не менее 6 мес. Жизнеспособность клея ВКТ-3 —45—60 мин.


Клей ВКТ-2 и ВКТ-3 можно применять при температурах до 400 °С. Длительное воздействие высоких температур приводит к значительному возрастанию прочности склеивания в результате более полного отверждения клея. Прочность клеевых соединений после пребывания в воде, масле и керосине не снижается. Клеевые соединения вибростойки, не вызывают коррозии цветных и черных металлов. Быстрая «схватываемость» композиции ВКТ-3 позволяет применять ее при ремонтных работах.


Клей-герметик У-2-28 представляет собой пастообразную массу [297, 319], предназначенную для герметизации, а также для склеивания различных силиконовых резин и некоторых облицовочных материалов (СТАМ, АНТМ-1) при комнатной температуре и контактном давлении. Клеевые соединения длительно работают при 200—250 °С. Клей не вызывает коррозии металлов. Для повышения адгезии клей-герметик применяют с подслоем холодной сушки П-11 в сочетании с протирочной пастой № 2.


Описан клей марки КХС для крепления силиконовых и фторированных силиконовых каучуков к металлам. Клей представляет собой бесцветную или светло-желтую вязкую жидкость. Прочность клеевых соединений резин при 20 °С — не менее 20 кгс/см2, при 200 °С— 6 кгс/см2. Клеевые соединения выдерживают термическое старение при 300 °С в течение 100 ч, при 250 °С —2000 ч [320].


Клей-цемент Ц-7-165-32 на основе гидролизованного этилового эфира ортокремневой кислоты и электрокорунда в качестве наполнителя используется для крепления тензодатчиков, служащих для измерения динамических напряжений при температурах 800 °С и выше [314]. Крепление проволочных тензодатчиков к поверхности испытуемой детали производится следующим образом. На опескоструенную и обезжиренную металлическую поверхность наносят слой клея толщиной не более ОД мм и высушивают на воздухе в течение 18 ч. Для повышения прочности рекомендуется после воздушной сушки производить обработку пленки парами аммиака в течение 20 мин при 20 °С с последующим удалением аммиака. На полученный подслой укладывают решетку датчика и выводные провода, которые покрывают двумя слоями клея; после нанесения каждого слоя дают выдержку продолжительностью 18 ч и проводят последующую обработку аммиаком. Далее клей подвергают термообработке в течение 4 ч с постепенным подъемом температуры до 250—300 °С. Клей морозостоек, стоек к действию воды, керосина и масел.


За рубежом также выпускаются различные клеи и клеи-герме-тики на основе кремнийорганических соединений. Так, фирмой «Ivint Frangais» (Франция) разработан кремнийорганический клей-герметик марки PR-1910 (его наносят пистолетом), который применяется для герметизации ракет и самолетов, подвергающихся воздействию температур от —75 до 375 °С. Клей используется также в качестве абляционного материала для защиты ракет и управляемых снарядов и вспомогательного оборудования.