СТОЙКОСТЬ К ТЕПЛОВОМУ СТАРЕНИЮ

При длительном действии повышенной температуры на клеевые соединения происходит изменение прочности вследствие термической или термоокислительной деструкции или же вследствие действия термических напряжений из-за разности коэффициентов линейного расширения склеиваемых материалов и клея. Последнее обстоятельство является большей частью решающим при эксплуатации клеевых соединений в условиях низких температур или резкого температурного перепада. Если склеиваемые материалы при действии температуры высыхают и при этом деформируются, то также возникают напряжения (влажност-ные), которые могут быть более губительными, чем термические. Поэтому очень важно выяснить преимущественный механизм старения.

Общие закономерности, проявляющиеся при тепловом старении клеевых соединений, сводятся в основном к следующему.

Жесткие сильносшитые полимеры наиболее стойки к термоокислению, но в процессе теплового старения испытывают наибольшие перенапряжения, что приводит к значительному снижению прочности при малой потере'массы. Более редкие или эластичные Связи способствуют релаксации перенапряжений. Тот же эффект достигается при нанесении под жесткий клей эластичных полимерных грунтов [9, 16, 19].

При длительном действии - повышенной (а иногда и пониженной) температуры может изменяться характер поверхности склеиваемых материалов. У металлов, которые перед склеиванием часто подвергают механической обработке, травлению и т. д., на поверхности создается специфическая структура, характеризующаяся повышенной склонностью к адсорбции и высокой поверхностной энергией. Если температура старения, такова, что структура поверхности может постепенно перестраиваться, то это приводит к снижению адгезионных характеристик в уже сформированных клеевых соединениях.

Сами склеиваемые материалы иногда могут катализировать термоокислительную деструкцию ряда клеев. Примером таких материалов могут служить металлы переменной валентности. В частности, этим объясняется относительно меньшая стабильность клеевых соединений стали по сравнению с соединениями алюминия. В то же время следует иметь в виду, что оксиды металлов, которые обычно образуются на поверхности, не обладают такой каталитической активностью.

Заметная деструкция эпоксидных клеев начинается при 150 °С, если они отверждаются алифатическими аминами, при 180 °С — ароматическими аминами и при 200 °С — малеиновым ангидридом. В условиях длительного прогрева более стабильными являются клеи, модифицированные алифатическими эпоксидными смолами, низкомолекулярными каучуками и другими активными модификаторами, а не инертными пластификаторами типа дибутилфталата [2, 9].

В связи с тем, что при тепловом старении сначала может происходить доотверждение клея и его упругие характеристики будут возрастать, прочность соединенней увеличивается в зависимости от напряженного состояния. При испытаниях на сдвиг соединения алюминиевого сплава на эпоксидном клее ЭПЦ-1, отвержденном алифатическими аминами, выдерживают нагревание на воздухе или в вакууме при 150 °С в течение 13 000 ч [9]; при этом прочность соединения уменьшается незначительно.