Сайт о клеях

 

Клеи, отверждаемые инициаторами ионной полимеризации

Большой популярностью сейчас пользуются процессы отверждения эпоксидных смол под воздействием инициаторов катионной полимеризации, а именно кислот Льюиса, а также их комплексов вместе с различными соединениями (как правило, это комплексы трехфтористого бора).

Стоит отметить, что при наличии комплексов трехфтористого бора процесс отверждения протекает на порядок быстрее, чем этот же процесс под воздействием аминных отвердителей. Но, несмотря на это, полного отверждения при 30 градусах Цельсия достигнуть не удается.

Если отверждение проводить с помощью комплекса BF3, то уже через 30 минут от момента начала реакции число прореагировавших эпоксидных групп диглицидилового эфира дифенилолпропана составит 58%. Количество прореагировавших эпоксидных групп увеличится до 90% при последующем нагревании при температуре 120 градусов Цельсия в течение 30 минут.

Кислоты Льюиса, то есть их комплексы с азотсодержащими соединениями, в большей степени с алифатическими аминами, имеют разную отверждающую способность. Достигнуть изменения их активности можно с помощью сочетания комплекса  амин-трехфтористый бор с малым количеством альдегидов, изоцианатов и ангидридов дикарбоновых кислот. Но в данном случае жизненный период композиций, отвержденных данным комплексом, уменьшается.

То, насколько быстро будет проходить процесс отверждения инициаторами ионной полимеризации, во многом зависит от природы эпоксида. Ниже мы привели список данных, касающихся длительности отверждения (при температуре 120 градусов Цельсия) композиций, основанных на различного рода эпоксисоединениях комплексом бензиламин-трехфтористый бор:

 

Длительность отверждения (минут)

Глицидиловый эфир полигликоля – 60
Глицидиловый эфир полифенола – 23
Циклоалифатический эпоксид – 4-5

Длительность отверждения смол на основе дифенилолпропана можно значительно сократить, если совместить их с циклоалифатическими эпоксидными смолами.

Природа растворителя оказывает немаловажное влияние на длительность отверждения комплексами трехфтористого бора. Это сразу видно из нижеприведенных данных, касающихся изменения длительности отверждения композиций, которые состоят из смолы, основанной на комплексе трехфтористый бор — моноэтиламин и дифенилолпропане:

 

Длительность отверждения (минут)

1) без растворителя – 11
2) циклогексанон – 13
3) этиленгликоль – 18
4) диметилформамид – 200

 

Для отверждения эпоксидных композиций, основанных на компаунде К-115 при пониженных температурах, представляется возможным использование комплексов трехфтористого бора и полиоксипропилендиола, средний молекулярный вес у которого равен 1000. При 20 градусах Цельсия скорость отверждения клеевой композиции будет наибольшей в течение первых 3-10 минут. Что касается прочности клеевого соединения, то она достигает 80-90 % от максимальной в процессе отверждения в течение 20-30 минут. 1,0-1,5 % – это оптимальное количество комплекса BF3, содержащегося в системе. Жизненный период клеевой композиции – 5-8 минут.

При отрицательных температурах процесс отверждения происходит достаточно медленно; самую большую скорость можно зафиксировать в первые 20-60 минут. 80-90 % максимальной прочности, как правило, достигается в промежутке длительностью от 35 до 75 минут (все зависит от температуры отверждения и содержания комплекса BF3). При температуре  минус 5-6 градусов Цельсия через 60 минут прочность при сдвиге будет равна 120 кгс/см2.

Теплостойкость можно незначительно повысить путем дополнительной термообработки клеевых соединений, которые отверждены при комнатной температуре. Прочность клеевых соединений повышается благодаря введению наполнителей (молотая слюда, алюминиевый порошок).

Клеевая композиция, главными составляющими которой являются эпоксидная смола, замедлитель отверждения (к примеру, нитроанилин), пластификатор, наполнитель и комплексное соединение BF3, отверждается 10-20 минут (все зависит от количества замедлителя). Применяется она как конструкционный клей для того, чтобы соединять сталь и прочие материалы.