Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время комплекс требований к эластомерным материалам и изделиям из них непрерывно расширяется и ужесточается. В связи с этим роль эластомерных композитов существенно возрастает. Особенное значение имеют композиции, армированные металлом, тканями, нитями, волокнами. В работах Гуля В.Е., Догадкина Б.А., Шмурака И.А., Корнева А.Е., Резниченко СВ., Hamader R., Van Ooij W.J. и др. показано, что необходимый уровень надежности таких резиновых технических изделий определяется в большей мере прочностью связи между различными элементами конструкции, которая в свою очередь зависит от активности адгезионных композиций, в частности, клеев.
Однако существующие на сегодняшний день многокомпонентные клеевые композиции не всегда могут обеспечить весь комплекс предъявляемых к ним требований. Долгое время проблема крепления решалась только за счет поиска новых компонентов клеевых композиций, увеличивающих прочность связи, усложнения состава клея и технологии его изготовления. Однако возможности данных направлений на сегодняшний момент практически исчерпаны. Одним из новых эффективных путей решения этой проблемы является регулирование свойств адгезионных композиций, а, следовательно, и свойств изделия в целом, с помощью внешних физических воздействий, в частности, электрического и электромагнитного полей. Подтверждениями тому могут служить работы отечественных и зарубежных ученых: Потапова Е.Э., Гольдаде В.А., Пинчук Л.С. и др., указывающие на влияние прохождения электрического тока на прочность связи в системе резина -патунированный металлокорд, повышение адгезионных характеристик пластических масс, в частности, при наличии разности электрических потенциалов на субстратах при склеивании пентапласта с металлом и т.п.
Изучение влияния электрических полей на процессы формирования адгезионных соединений в резиноклеевых композитах является важной задачей поиска новых подходов в совершенствовании
качества эластомерных изделий, полученных с применением клеевых систем.
Цель работы. Целью работы являлось изучение влияния внешних электрических полей на адгезионно-когезионные свойства клеевых композиций на основе галогенсодержащих полимеров, а также на процесс формирования адгезионного соединения в резино-клеевых композитах и создание на основе полученных при этом результатов принципиально новых способов крепления резин к металлическим и неметаллическим подложкам с использованием традиционных клеев.
Научная новизна. Впервые изучено влияние внешнего электрического воздействия на прочность склеивания резин с металлическим и неметаллическим подложками. Показано, что внешнее постоянное электрическое поле (ВПЭП) влияет как на процесс формирования клеевых адгезионных соединений при «горячем» и «холодном» креплении, так и на адгезионные свойства клеев в процессе их изготовления. Установлено, что прочностные свойства адгезионных соединений указанных типов зависят от состава клеевой композиции и от величины прикладываемого ВПЭП.
Показано влияние ВПЭП на прочность вулканизационного клеевого крепления резин к металлу. Установлено, что при определенных условиях воздействия ВПЭП и прохождения постоянного электрического тока через резинометаллический композит (РМК) происходит повышение прочности склеивания между компонентами РМК. Методом ИК -спектроскопии установлено, что ВПЭП в клеевых системах на основе ХНК, модифицированного СКМВП-15, ускоряет образование комплекса с переносом заряда (КПЗ), что является одной из причин повышения прочности склеивания.
В работе впервые установлены основные закономерности формирования адгезионного соединения во ВПЭП в резино-клеевых системах при "холодном" способе крепления, как на стадиях изготовления клеевых композиций, так и на стадиях термоэлектроактивации и отверждения клеевого шва.
Методами ИК - спектроскопии и нефелометрии показано, что при наличии внешнего электрического воздействия в ходе изготовления клеевых композиций на основе полихлоропрена происходит повышение скорости образования координационных соединений МдО и АФФС. Продукты взаимодействия АФФС с оксидом магния приводят к образованию в клеевом шве пространственной структуры и препятствуют течению клеевого шва под нагрузкой, увеличивают прочность крепления при нормальных и повышенных температурах, а также устойчивость адгезионного соединения к воздействию агрессивных сред.
Практическая ценность. Разработан новый способ повышения прочности связи (как при вулканизационном креплении резин к металлам, гак ив случае "холодного" крепления резин к подложкам различной природы), заключающийся во внешнем электрическом воздействии, как на процесс изготовления клеевой композиции, так и на процесс формирования адгезионного соединения. При этом наблюдается /лучшение адгезионно-когезионных характеристик полихлоропрен-элигомерных композиций (на 50-60 %) без использования каких-либо новых компонентов клеевых композиций. Использование ВПЭП на стадии изготовления клея позволяет существенным образом (в 2-3 раза) :ократить период вызревания клея.
На базе сформулированных представлений о механизме влияния знешнего электрического воздействия на адгезионные свойства клеевых сомпозиций были разработаны рекомендации по повышению прочности срепления резин к металлическим и неметаллическим подложкам, как при зулканизации, так и без нагрева. Предложен принципиально новый способ улучшения свойств клеевых композиций, основанный на шектростимуляции клеев в ходе их изготовления.
Апробация работы. Основные результаты работы были ;оложены: в качестве пленарного и стендового докладов на шестой обилейной международной конференции "Наукоемкие химические ехнологии" (Москва, Россия, 1999), в качестве секционного и стендового уклада на пятой юбилейной российской научно-практической
конференции резинщиков "Сырье и материалы для резинової промышленности настоящее и будущее" (Москва, Россия, 1998). Научньи материалы по теме диссертации были представлены на научны конференциях: четвертой российской научно-практической конференциі резинщиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности настоящее и будущее" (Москва, Россия, 1997), пятой международної конференции "Наукоемкие химические технологии" (Ярославль, Россия 1998), девятой международной конференции молодых ученых (студентов аспирантов) "Синтез, исследование свойств, модификация и переработк; высокомолекулярных соединений" (Казань, Россия, 1998), второі украинской научно-технической конференции "Пути повышена работоспособности и эффективности производства шин і резинотехнических изделий" (Днепропетровск, Украина, 1998).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатны: работ, в том числе 3 статьи. Три статьи находятся в печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения литературного обзора, описания объектов и методов исследования, пятк глав экспериментальной части, заключения, выводов и списке использованных литературных источников. Работа изложена на 166 стр машинописного текста, содержит 44 иллюстрации и 18 таблиц. Списон литературы включает 193 наименование.