ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сварка отвержденных пластмасс из "Сварка пластмасс " Качество химической сварки определяется длиной подвижных участков молекул полимера в пограничных слоях, их степенью подвижности при выбранных условиях сварки, концентрацией в них химически активных групп и полнотой их участия в реакции соединения с полимером привариваемого материала. Химическая сварка применима в настоящее время к изделиям, изготовленным из пластмасс на основе феноло-формальдегид-ных, кремнийорганических, эпоксидных, отверждающихся полиэфирных смол и различных продуктов их модификации. В настоящее время исследуются условия химической сварки изделий из резин различного состава. [c.23] Отвержденный полимер ( трехмер ) представляет собой единую гигантскую молекулу в виде густой пространственной сетки, состоящей из сравнительно коротких продольных цепей с однотипными по химическому составу звеньями и большим числом поперечных мостиков, соединяющих химическими связями продольные цепи между собой (рис. 4). Соединение отдельных сравнительно небольших молекул (молекулярный вес 400—3000) в единую пространственную сетку названо процессом отверждения. Этот процесс может происходить самопроиз)ВОЛьно, в результате высокой химической активности функциональных групп молекул низкомолекулярного полимера. У термореактивных полимеров скорость самопроизвольного процесса возрастает с повышением температуры. В тех случаях, когда функциональные группы низкомолекулярного полимера не могут вступать в реакцию между собой, применяют специальные вещества (отвердители), содержащие несколько активных групп, реагирующих с функциональными группами малых молекул полимера и создающие поперечные мостики между ними. [c.23] Химическим или радиационно-химическим воздействием можно соединить все длинные молекулы термопластичного полимера в единую макромолекулу, придав полимеру структуру пространственной сетки — сетчатый полимер (рис. 5). Процесс превращения полимера линейного строения в сетчатый называется сшиванием , или вулканизацией. [c.24] Отвержденные смолы и вулканизаты с частым расположением поперечных связей могут быть только в аморфном стеклообразном состоянии и сохраняют это состояние вплоть до температуры деструкции. В отвержденных смолах благодаря наличию большого числа дефектов в строении сетки (прерывов) и активных групп на концах коротких продольных цепей при нагревании проходят дополнительные реакции соединения (дальнейшее отверждение), часто сопровождающиеся выделением низкомолекулярных побочных продуктов, усадкой и некоторой необратимой деформацией изделия (остаточная пластичность) [12]. [c.24] Отвержденные смолы и густосетчатые вулканизаты не растворяются и даже не набухают в растворителях. [c.25] Вулканизаты с редким расположением поперечных связей сохраняют некоторую гибкость в продольных цепях, заключенных между ними. При низких температурах полимер находится в твердом стекловидном состоянии, а с повышением температуры может перейти в высокоэластическое. Температура перехода определяется строением звеньев цепей, заключенных между поперечными связями. При регулярном их строении цепи могут образовывать упорядоченные участки — кристаллиты, и тогда переход в высокоэластическое состояние будет определяться температурой их плавления и температурой стеклования аморфных участков. Чем выше полярность цепей и чаще расположены поперечные связи, тем выше температура стеклования и ниже эластичность полимера в стадии высокоэластичности. [c.25] В отвержденных и сетчатых полимерах текучесть под нагрузкой или с повышением температуры невозможна, так как всякое перемещение отдельных участков одной макромолекулы относительно другой может произойти только в результате разрушения химических связей между ними, т. е. за пределами механической прочности или термической устойчивости. [c.25] Полимеры с редким расположением поперечных связей не растворяются, но молекулы растворителя могут проникать в пространство между гибкими цепями, раздвигая пространственную сетку и вызывая ограниченное набухание полимера (рис. 2,б). Чем реже поперечные связи в полимере, тем выше степень набухания. [c.25] Таким образом, применительно к многочисленным изделиям из пластмасс (изделия из пресспорошков, волокнитов, слоистых пластиков, в том числе и всех стеклопластиков) и изделиям из всех типов резин диффузионная сварка во всех ее видах невозможна. Для осуществления химической сварки необходим тесный контакт между соединяемыми поверхностями и химическая реакция соединения, в которую вовлекаются функциональные группы участков макромолекул, расположенных на контактируемых поверхностях. Не исключена возможность термоокислительного отщепления некоторых участков макромолекулярных сеток и диффузии их в пограничные слои. Такие низкомолекулярные осколки цепей облегчают контакт между соединяемыми поверхностями, выполняя роль мостиков , вступающих в реакцию с функциональными группами, жестко закрепленными на макромолекулярных сетках. [c.25] Ниже приведены несколько примеров, иллюстрирующих механизм химической сварки некоторых из отвержденных полимеров. [c.25] На любой стадии отверждения в смоле сохраняются реакционноспособные функциональные группы. В процессе роста полимера трехмерной структуры полное использование функциональных групп невозможно из-за возникающих пространственных затруднений и равновесности реакции. Процесс заканчивается, когда устанавливается равновесие между скоростью реакции соединения цепей и скоростью взаимодействия побочных продуктов, возникающих при этой реакции, с вновь образованными связями между молекулами полимера. Скорость наступления равновесия определяется условиями отверждения. Подбор новых условий, повышающих скорость реакции соединения, выводит систему из равновесия, и в полимере увеличивается концентрация поперечных связей (дальнейшее отверждение). Схему химической сварки изделий из отвержденных пластиков на основе феноло-формальдегидной смолы см. на стр. 28. [c.27] При сваривании изделий из отвержденных феноло-формаль-дегидных смол с участием присадочного материала, представляющего собой феноло-формальдегидную смолу, находящуюся еще в стадии резола, контакт между свариваемыми поверхностями возрастает. В реакцию отверждения лрисадочного материала вовлекаются функциональные группы полимера, находящиеся на поверхностях свариваемых изделий (см. стр. 29). [c.27] Феноло-формальдегидные смолы новолачного типа отверждаются с участием продуктов распада гексаметилентетрамина, условия сварки изделий из этого материала требуют, нанесения тонкого слоя отвердителя на контактируемую поверхность. [c.27] Сварной шов, получаемый методом химической сварки, не отличается по своей структуре и по агрегатному состоянию от основного материала, поэтому и прочность соединения соответствует прочности отвержденного связующего. Сварной шов так же термически устойчив, как и полимер в свариваемом материале, и так же стоек к действию растворителей. [c.31] Для осуществления химической сварки необходим быстрый и интенсивный прогрев контактирующих поверхностей изделий, при котором звенья участков цепей, содержащих функциональные группы, приобретают большую амплитуду колебания. Последнее облегчает преодоление пространственных затруднений для соединения функциональных групп между собой. Указанным требованиям удовлетворяют высокочастотный и ультразвуковой способы нагрева пластмасс. [c.31] Осуществить химическую сварку изделий из отвержденных смол удается и при комнатной температуре. Для этого нужно, чтобы процесс проходил в присутствии присадочного материала, в котором свариваемые поверхности слегка набухают, и чтобы химическая реакция между функциональными группами присадочного материала и отвержденной смолы могла проходить с достаточной скоростью и полнотой при низкой температуре. Примером химической сварки, проходящей при комнатной температуре, служит сварка изделий из полиэфиров стиролом в присутствии органических перекисей и промоторов реакции полимеризации. [c.31] Вернуться к основной статье