RU2126810C1

RU2126810C1 - Method of preparing surface of polymeric materials before being glued

Info

Publication number: RU2126810C1
Application number: RU97114164A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Булатова; М.Х. Нурутдинов; В.И. Ермаков
Original assignee: Комбинат "Электрохимприбор"
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: machine building, radioelectronic and chemical industries. SUBSTANCE: before gluing operation surface of products made of polymers after machining is exposed to glow discharge. The present invention makes it possible to obtain strong adhesive joints of polymers such as polyolefins, fluoroplastics, and elastomers. EFFECT: greater strength of adhesive joint. 3 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии склеивания полимерных материалов и изделий из них, преимущественно к технологии склеивания трудносклеиваемых полимеров, таких как полиолефины, фторoпласты, эластомеры (вулканизаторы бутилкаучука, этиленпропиленового каучука и так далее). The invention relates to a technology for bonding polymer materials and products thereof, mainly to a technology for bonding hard-to-bond polymers such as polyolefins, fluoroplastics, elastomers (butyl rubber, ethylene propylene rubber and so on).

Способ может найти применение в отраслях промышленности, где требуется высокая прочность крепления полимерных материалов друг к другу, в частности крепления фторoпласта к деталям из резиновых смесей различных марок. The method can find application in industries where high strength is required for fastening polymer materials to each other, in particular for fastening fluoroplastic to parts made of rubber compounds of various grades.

Известны способы предварительной обработки поверхности полимеров, обеспечивающие повышение их адгезионных свойств за счет изменения природы поверхностного слоя или путем создания шероховатости механической обработкой. Однако шерохование поверхности полимеров незначительно изменяет адгезионные характеристики этих материалов. Known methods of pre-processing the surface of the polymers, providing an increase in their adhesive properties by changing the nature of the surface layer or by creating a roughness by machining. However, the surface roughness of the polymers slightly changes the adhesive characteristics of these materials.

Известен способ подготовки поверхности изделий из полимеров, предусматривающий обезжиривание, механическую обработку, например, наждачной бумагой (Лебедев Р.А. и др. Напыление, сварка, склеивание.- Л.: Химия, 1973, с. 82). A known method of preparing the surface of products made of polymers, involving degreasing, machining, for example, sandpaper (Lebedev R.A. et al. Spraying, welding, gluing.- L .: Chemistry, 1973, p. 82).

Известен способ склеивания полимерных материалов, по которому поверхность материала-полимера подвергается механическому воздействию одновременно с нанесением клея или после нанесения его (а.с. N 622831, кл. C 09 J 5/00, 1978 г.). A known method of bonding polymer materials, in which the surface of the polymer material is subjected to mechanical action simultaneously with the application of glue or after applying it (and.with. N 622831, class C 09 J 5/00, 1978).

Недостатком указанных способов является то, что они в ряде случаев не обеспечивают получения достаточно прочного клеевого соединения полимерных материалов. The disadvantage of these methods is that in some cases they do not provide a sufficiently strong adhesive bonding of polymeric materials.

Известен способ подготовки поверхности изделий из полимеров, заключающийся в разогреве до температуры размягчения поверхности термопласта, нанесении на последнюю слоя порошкообразного вещества, закатывании его в поверхность металлическим роликом, охлаждении полимера, вытравливании (растворении) закатанного порошкообразного вещества, промывке полимера и в просушке его (а.с. N 293031, C 09 J 5/02, 1971 г.). There is a method of preparing the surface of products made of polymers, which consists in heating the thermoplastic surface to a softening temperature, applying a powdery substance to the last layer, rolling it into the surface with a metal roller, cooling the polymer, etching (dissolving) the rolled powder substance, washing the polymer and drying it (a S. p. N 293031, C 09 J 5/02, 1971).

Однако этот способ подготовки поверхности изделий из полимеров достаточно трудоемок и не всегда обеспечивает требуемое значение прочности склейки. However, this method of preparing the surface of products made of polymers is rather laborious and does not always provide the required value of gluing strength.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ подготовки инертных материалов перед склеиванием, заключающийся в механической обработке (Д.А.Кардашов, А.П.Петрова "Полимерные клеи. Создание и применение".- М.: Химия, 1983, с. 165-167). The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of preparing inert materials before gluing, which consists in machining (D.A. Kardashov, A.P. Petrova "Polymer adhesives. Creation and use" .- M .: Chemistry, 1983 p. 165-167).

Указанные способы подготовки поверхности изделий к склеиванию не обеспечивают требуемое значение прочности склейки. These methods of preparing the surface of the products for gluing do not provide the required value of the bonding strength.

Цель заявляемого изобретения - повышение прочности клеевого соединения за счет обработки поверхности изделий из полимеров тлеющим разрядом после механической обработки указанной поверхности, после чего обработанный материал может склеиваться любыми клеями, образующими после отверждения клеевые пленки, прочно соединенные с поверхностью склеиваемых материалов. The purpose of the invention is to increase the strength of the adhesive joint by treating the surface of polymer products with a glow discharge after machining the specified surface, after which the treated material can be glued with any adhesives that form adhesive films after curing that are firmly connected to the surface of the materials to be bonded.

Для механического воздействия на поверхность изделий из полимеров используется, как известно, инструмент, обычно применяемый для механической обработки поверхности твердых тел: щетка, абразивный инструмент, дробеструйный инструмент и так далее. Механическое воздействие на поверхность изделий из полимеров способствует образованию развитой поверхности за счет ее разрушения. Последующая обработка поверхности изделий из полимеров тлеющим разрядом обуславливает образование химически активных свободных микрорадикалов. В результате химических реакций с участием этих радикалов на поверхности изделий из полимеров появляются полярные группы, образуются непредельные связи, способствующие при взаимодействии с компонентами клея образованию привитых сополимеров. Обработку поверхности изделий из полимеров можно проводить на любой установке, позволяющей обеспечить тлеющий разряд (плазму) в объеме камеры. Например, обработку тлеющим разрядом можно проводить на установке "Булат-6". Параметры обработки: напряжение 800 - 1000 B, давление в камере 1•10^-2 - 1•10^-3 мм рт. ст.As is known, a tool commonly used for machining the surface of solids is used to mechanically affect the surface of polymer products: a brush, an abrasive tool, a shot blasting tool, and so on. Mechanical action on the surface of polymer products contributes to the formation of a developed surface due to its destruction. Subsequent surface treatment of polymer products by glow discharge causes the formation of chemically active free microradicals. As a result of chemical reactions involving these radicals, polar groups appear on the surface of polymer products, unsaturated bonds are formed, which, when interacting with glue components, form grafted copolymers. The surface treatment of polymer products can be carried out on any installation that allows for a glow discharge (plasma) in the chamber volume. For example, a glow discharge treatment can be carried out on the Bulat-6 installation. Processing parameters: voltage 800 - 1000 V, pressure in the chamber 1 • 10 ^-2 - 1 • 10 ^-3 mm RT. Art.

После механической обработки и обработки тлеющим разрядом склеивание полимеров проводится обычными клеями, предусмотренными соответствующей документацией. After machining and glow discharge treatment, polymer bonding is carried out with conventional adhesives provided for in the relevant documentation.

Примеры осуществления способа. Examples of the method.

Пример 1. Example 1

Склеивание фторопласта Ф-4 с резиной ИРП 1354 на основе силоксанового каучука. Поверхность пластин фторoпласта Ф-4 и резины ИРП 1354 подвергают механической обработке. Механическое воздействие осуществляют электрокорундом зернистостью 630 μ под давлением 2,0 - 4,0 атм в течение 30 - 50 с. После механической обработки пластины из фторoпласта и резины помещали в установку "Булат-6". При напряжении 1000 B и давлении в камере 1•10^-2 - 1•10^-3 мм рт. ст. проводили обработку в течение 15 ± 5 мин. Для исключения перегрева образцов обработку тлеющим разрядом проводили периодически по 5 мин с охлаждением. При этом общее время обработки составляло 15 ± 5 мин. Склеивание фторoпласта с резиной проводили клеем "МАС-1В". Первый слой высушивали 60 мин, второй - тоже 60 мин. Склеивание проводили под давлением 0,2 кгс/см² в течение суток. Склеенные образцы испытывали на прочность при отрыве. Испытание проводили на разрывной машине Р-05 со скоростью движения подвижных зажимов 25 мм/мин. Результаты испытаний приведены в таблице.Bonding of fluoroplastic F-4 with rubber ИРП 1354 on the basis of siloxane rubber. The surface of the fluorine plates F-4 and rubber IRP 1354 is subjected to mechanical processing. Mechanical action is carried out by electrocorundum with a granularity of 630 μ under a pressure of 2.0 - 4.0 atm for 30 - 50 s. After mechanical treatment, fluoroplastic and rubber plates were placed in the Bulat-6 installation. At a voltage of 1000 V and a pressure in the chamber of 1 • 10 ^-2 - 1 • 10 ^-3 mm RT. Art. processing was performed for 15 ± 5 min. To avoid overheating of the samples, a glow discharge treatment was carried out periodically for 5 min with cooling. The total processing time was 15 ± 5 min. Gluing of fluoroplastic with rubber was carried out with MAS-1B glue. The first layer was dried for 60 minutes, the second for 60 minutes. Bonding was carried out under a pressure of 0.2 kgf / cm ² during the day. Glued samples were tested for tensile strength. The test was carried out on a P-05 tensile testing machine with a movement speed of movable clamps of 25 mm / min. The test results are shown in the table.

Пример 2. Склеивание фторoпласта Ф-4 с резиной 98-1 на основе бутадиеннитрильного каучука. Режимы обработки, испытания аналогичны таковым примера 1. Режимы склеивания: клей "Лейконат"; первый слой высушивает 10 мин, второй - 30 мин; давление склеивания - 0,2 кгс/см², выдержка - сутки. Результаты испытаний приведены в таблице.Example 2. Bonding of fluoroplastic F-4 with rubber 98-1 based on nitrile butadiene rubber. Processing modes, tests are similar to those of example 1. Bonding modes: glue "Leikonat"; the first layer dries for 10 minutes, the second for 30 minutes; bonding pressure - 0.2 kgf / cm ² , exposure - day. The test results are shown in the table.

Пример 3. Склеивание полиэтилена низкой плотности ГОСТ 16337-77. Режимы обработки, испытания аналогичны таковым примера 1. Склеивание проводили клеем ЭЛ 20 на основе эпоксидноновой смолы марки ЭД 20 и низкомолекулярного полиамида Л20 по ОСТ В95 1654-75. Результаты испытания приведены в таблице. Example 3. Bonding of low density polyethylene GOST 16337-77. The processing and testing modes are similar to those of Example 1. Bonding was carried out with EL 20 glue based on ED 20 epoxy resin and low molecular weight L20 polyamide according to OST V95 1654-75. The test results are shown in the table.

Там же приведены результаты испытания склеивания фторoпласта Ф-4 с резиной марки ИРП-1354 и резиной марки 98-1, полиэтилена по ГОСТ 16337-77, обработка поверхности которых проводилась по способу-прототипу. The results of gluing test of fluoroplastic F-4 with rubber of grade IRP-1354 and rubber of grade 98-1, polyethylene according to GOST 16337-77, the surface treatment of which was carried out according to the prototype method, are also given there.

При обработке поверхности образцов тлеющим разрядом на установке "Булат-6" меньше 15 мин не достигается эффект увеличения прочности склеивания. Увеличение времени обработки больше 20 мин экономически нецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему увеличению прочности склейки. When processing the surface of the samples by a glow discharge at the Bulat-6 installation for less than 15 minutes, the effect of increasing the bonding strength is not achieved. An increase in processing time of more than 20 minutes is not economically feasible, since it does not lead to a further increase in the bonding strength.

Claims

A method of preparing the surface of polymeric materials before gluing, including mechanical action on the surface of the polymeric material, characterized in that the surface of the polymeric material is additionally subjected to a glow discharge.