ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.05.2019
Просмотров: 958
Скачиваний: 2
Основной частью клея является синтетическая смола, то есть смесь высокомолекулярных продуктов, способных при определенных условиях к отверждению. Кроме смолы в клее могут быть следующие компоненты:
-
Отвердитель для ускорения процесса отверждения, особенно при комнатной температуре. Для кислототверждаемых смол это, как правило, кислоты типа молочной, щавелевой и т.п. Для резорциновых смол - щелочные отвердители, которые более благоприятны по отношению к древесине и клеенаносящему оборудованию.
-
Растворитель для регулирования вязкости клея и удлинения срока его пригодности. Основную массу связующих в деревообработке составляют водорастворимые смолы, в мебельной промышленности находят использование органические растворители, в фанерном производстве - метанол для пропиточных смол.
-
Наполнитель для снижения усадки клея, его удешевления и регулирования некоторых его свойств. Сюда относится широкий класс материалов, обычно в виде порошков - мел, тальк, гипс, древесная и пшеничная мука и т.п.
-
Пластификатор для уменьшения хрупкости клеевого шва. Это вещества, обеспечивающие скольжение молекул в отвердевшем шве относительно друг друга - дибутилфталат, себацинат и др.
-
Стабилизатор для удлинения срока хранения смолы. Для кислототверждаемых смол стабилизатором может служить ацетон.
-
Антисептики для повышения биостойкости клеевого шва. Особенно важно введение антисептиков для белковых клеев, подверженных загниванию. Например, для казеиновых клеев таковым является известь.
-
Антипирены для повышения огнестойкости клееной продукции.
-
Гидрофобные добавки для получения водоотталкивающих свойств плит, например парафиновая эмульсия для связующих, используемых в производстве стружечных плит.
-
Вспенивающие добавки для увеличения объема клея и снижения его расхода.
При
нанесении клея методом экструзии
применяют поверхностно-активные
вещества
(ПАВ), например альбумин.
На предприятия, не имеющие собственного производства синтетических смол, могут поступать клеи с добавкой необходимых компонентов, но без отвердителя. На месте использования клеев имеются богатые возможности для регулирования их свойств в нужном направлении. Способами регулирования свойств клеев являются их наполнение, пластификация и модификация.
6. Фенолформальдегидные смолы (ФФС). Марки ФФ смол. Модификации.
Фенолформальдегидные смолы (феноло-формальдегидные, PF, от англ. Phenol formaldehyde resin) — синтетические смолы из группы феноло-альдегидных смол со свойствами реактопластов или термореактопластов. Являются жидкими или твёрдыми олигомерными продуктами поликонденсации фенола с формальдегидом в щелочной или кислой среде (новолачные и резольные смолы (бакелиты), что соответственно влияет на их свойства.
Марки
Резональная фенолформальдегидная смола ВР-1 хорошо растворяется в воде, но нерастворима в нефти и нефтепродуктах.
Фенолформальдегидная смола марки СФЖ-3012 резольного типа представляет собой продукт поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии катализатора.
Лаковыми фенолформальдегидными смолами называют продукты поликонденсации фенолов и альдегидов с добавкой модифицирующих веществ или без них.
Модификации:
Для направленного регулирования свойств фенолоформальдегидных смол чаще всего используют метод химической модификации. Фенолоформальдегидные смолы, модифицированные фуриловым спиртом, отличаются повышенной химостойкосгью. Для повышения ударной прочности и вибросгойкости в фенолоформальдегидные смолы вводят 5-30 % нитрильного каучука Для улучшения стойкости к щелочам смолы наполняют графитом или углем при соотношении П/Н = 1:1, а также добавляют до 20% дихлорпропанола При модификации фенолоформальдегидных смол сначала канифолью, а затем глицерином получают искусственные кожи. Для повышения водостойкости фенолоформальдегидных смол совмещают с поливинилхлоридом. Для улучшения адгезионных свойств и эластичности применяют полиамиды, полиолефины, полиэфиры, эпоксидные смолы и др. Устойчивость резорциновых композиций к щелочам возрастает при их модификации 20-50 масс. ч. дихлорпропаном и фтористыми соединениями бора.
С целью улучшения адгезии резорциновых смол к строительным материалам в их состав вводят эпоксидные олигомеры (20 масс, ч.) в сочетании с уротропином (4 масс. ч.). Это также обеспечивает рост прочности и термостойкости композиций.
Для снижения хрупкости и внутренних напряжений применяют реакционноспособные каучуки (тиокол, фторлон). Уротропин в количестве 10-15 % способствует улучшению теплостойкости и механической прочности.
Фенолформальдегидные смолы резольного типа отверждаются по реакции поликонденсации без введения в систему отвердителей.
Новолачные смолы отверждаются при повышенных температурах гексаметилентетрамином (ГМТА), который вводят в количестве 5-12 %. Отвердителем может служить также параформ, обеспечивающий большую прочность, чем гексаметилентетрамином. Отверждение эпоксидными олигомерами происходит за счет взаимодействия эпоксидных групп с гидроксильными группами фенолформальдегидного олигомера.
В качестве ускорителей отверждения фенолформальдегидных смол применяют сульфаты, фосфаты и хлориды аммония в количестве 0,1-5 %.
Возможно применение смеси резольных и новолачных смол. При этом получаются менее жесткие материалы с лучшими адгезионными свойствами.
7. Типовой состав ФФС. Достоинса и недостатки. Синтез смол. Стадии отверждения.
Преимущества: высокая водо- и атмосферостойкость клеевых соединений
механическая устойчивость, прочность
коррозионная устойчивость
высокие электроизоляционные свойства
отличная растворимость в алифатических и ароматических углеводородах, хлорсодержащих растворителях и кетонах. Растворимы в водных растворах щелочей и полярных растворителях, после отверждения превращаются в густосшитые полимеры аморфной микрогетерогенной структуры.
Недостатки: более высокая цена, малая скорость отверждения, более высокая токсичность.
Отверждение фенолформальдегидной смолы происходит в три стадии. В стадии А неотвержденная смола находится в растворимом подвижном состоянии и используется для пропитки стеклоткани (резол). При подсушке смолы или полуфабрикатов стеклопластиков при температуре 80° С смола переходит в следующую стадию (В) — резитол, в которой может сохранять жизнеспособность довольно длительное время. Окончательное отверждение смолы происходит при термообработке при 170—180° С при высоком давлении прессование в прессе, термообработка в камерах (стадия С — резит).
8. Карбамидоформальдегидные смолы (КФС). Марки, достоинства и недостатки, модификации, типы смол.
Карбамидоформальдегидные смолы — синтетическая смола из группы аминопластов, продукт поликонденсации карбамида с формальдегидом.
Карбамид (мочевина) – CO(NH2)2, амид угольной кислоты. Это белое кристаллическое вещество с плотностью 1,33 г/см3 и температурой плавления 130-135°С, хорошо растворимый в воде. Получают карбамид из аммиака и угольной кислоты.
Формальдегид HCOH является простейшим альдегидом и получается из метилового спирта (метанола).
КФ – смолы представляют собой сиропообразные жидкости с концентрацией 60-65% после отгонки воды под вакуумом (данные смолы являются наиболее расправтраненными деревообрабатывающей промышленности).
Преимущества:
Высокая скорость отверждения, низкая стоимость клеев, высокая прочность клеевого шва, слабый запах и бесцветность клея.
Недостатки:
Ограниченная водостойкость и теплостойкость в пределах температур от -40 до +60°С, наличие токсичного компонента – свободного формальдегида, значительную усадку клея, плохое зазорозаполнение и повышенную коррозийную опасность клеев.
ГОСТ 14231-88 предусматривает 4 марки клеев:
КФ-О – малотоксичные, с содержание свободного формальдегида до 0,25%; используется в основном для производства фанеры, не используется в производстве ДСтП.
КФ-Б – быстротвердеющий; для облицовывания мебельных щитов в короткотактных однопролетных прессах, для производства фанеры, теплоизоляционных материалов.
КФ-Ж – с повышенной жизнеспособностью; для производства фанеры, деталей мебели, столярно-строительных изделий, для изготовления литейных стержней форм, укрепление грунтов.
КФ-БЖ соединяющий преимущества двух предыдущих; для производства фанеры, деталей мебели, столярно-строительных изделий.
КФ-МТ-15 (ТУ 6-06-12-88),
КФ-ХТ-П (ТУ 2223-001-51119346-2003).
Для повышение эксплуатационных качеств КФ-смолы модифицируют специальными добавками или подвергают некоторым физическим воздействиям:
1) меламин, который при реакции с формальдегидом дает развитую трехмерную структуру
2) латекс (водно-каучуковая дисперсия) также повышает эластичность клеевого шва, его водостойкость и теплостойкость.
3) резорциномеламиноформальдегидная смола РМ-1. Служит как добавка к чистым карбомидным смолам для получения водостойкого клея
4) аэросил технический (отход при получении фтористого алюиния) может служить активным наполнителем, который служит усадкой клея, при горячем склеивании уменьшает время отверждения.
9. Основы синтеза КФС.
Синтез проводят в аппарате с перемешивающим устройством, снабженным рубашкой. На первой стадии процесс поликонденсации ведут в щелочной среде при значении рН = 7,5-8 (щелочная конденсация) и мольном соотношении карбамид: формальдегид соответственно 1:1,6-1,9. Вторую стадию ведут в кислой среде при рН = 4,5 — 4,8 (кислая конденсация). Данная стадия характеризуется резким нарастанием вязкости вследствие увеличения молекулярной массы продукта. После окончания стадии кислой конденсации в смолу вводят дополнительную порцию карбамида, для доведения остаточного мольного соотношения карбамид : формальдегид соответственно 1:1,3 - 1,4 и проводят сушки полученного связующего до требуемого значения условной вязкости (стадия сушки). После смолу охлаждают и проводят её модификацию, направленную на улучшение её токсических (снижение уровня свободного формальдегида до значения ниже 0,3%) и физико-механических свойств.
Температура синтеза должна находиться в пределах 88—94 °С, для чего после загрузки формалина и растворения в нем карбамида в рубашку реактора подают пар, до достижения температуры порядка 80 °С. Скорость нагрева должна составлять 1—1,5 °С/мин. По достижении температуры 80 °С подачу пара в рубашку прекращают, а дальнейший подъем температуры осуществляется за счет тепла экзотермической реакции. При повышении температуры в реакторе выше 94 °С, в рубашку подают оборотную воду. Стадию модификации ведут, как правило, при температуре 40—50 °С.
В качестве сырья для получения карбамидоформальдегидной смолы могут использоваться:
карбамид
карбамидоформальдегидный концентрат
формалин
10. Характеристика стадий отверждения КФС.
В процессе отверждения КФС проходят три стадии – начальную А, промежуточную В и конечную С.
Соединения начальной стадии А имеют различную стабильность (часть реакций обратимы), линейную структуру, растворимы в воде.
На второй стадии (В) КФС превращаются в желатинообразные соединения, плохо растворимые в воде и мало размягчающиеся при нагревании.
В конечной стадии С КФС переходят в отвержденное состояние, теряя способность плавиться при нагревании и растворяться в воде и других растворителях. Это результат протекания между цепями молекул химических реакций, при которых образуется сетка поперечных связей
-
Приготовление клеев холодного и горячего отверждения, порошкообразных смол?
Клеи холодного отверждения получают главным образом на основе фенолоформальдегидных олигомеров резольного типа и отверждаются кислыми отвердителями. Для ускорения отверждения клея температура может быть повышена до 50 - 60 С.
Клеи холодного отверждения. Из большого числа описанных в литературе фенольных клеев холодного отверждения в наибольших масштабах применяется клей КБ-3 на основе смолы СФЖ-309 и клеи ВИАМ-Ф9. В последнее время предложен клей СФХ на основе смолы СФЖ-3015, при синтезе которой не применяются горячие растворители и не образуются сточные воды. Данные о свойствах смол для клеев холодного отверждения приведены в таблице (ГОСТ 20907).
В качестве отвердителя применяются, как правило, бензолсульфокислота (БСК), В-нафталинсульфокислота (БНСК) или контакт Петрова, представляющий собой смесь сульфонафтеновых кислот. Состав некоторых клеев приведен в таблице.
Клеи горячего отверждения применяют в производстве фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит.
Поскольку в клеи горячего отверждения не вводят кислотные отвердители, их щелочность весьма высока. Это способствует получению смол, хорошо совместимых с водой и с повышенным сроком хранения, а также снижению содержания свободных токсичных веществ. Однако долговечность клееной фанеры на таких клеях может снижаться.
Типичная рецептура фенольного клея горячего отверждения, мас. ч.:
смола резольная - 100;
наполнитель органический - 3-6;
наполнитель минеральный - 9-12;
ускорители отверждения - 0,2-5;
вода - до 10.
-
Свойства клеевых соединений?
Клеевые соединения наиболее эффективно работают на сдвиг (т = 0,6-3 кгс/мм2). В клеевых соединениях могут происходить равномерный и неравномерный отрыв и отдирание (отслаивание) у кромки шва.
В случае неравномерного отрыва прочность соединения в несколько раз меньше, чем при равномерном отрыве. При сжатии прочность клея больше в 10-100 раз, чем при растяжении.
Прочность склейки существенно зависит от температуры, причем большое влияние оказывают вид клея и характер напряженного состояния. Коэффициент Пуассона клея м = 0,3; модуль сдвига О = О,38Е; модуль упругости Е = 200-400 кгс/мм2; удлинение отвержденной пленки — около 3,5%.
Теплостойкость клеев различна. Фенолокаучуковые и эпоксидные клеи работают длительно (до 30 000 ч) при температуре 150°С и выше. Полихроматические и элементоорганические клеи выдерживают температуру 200-400'С в течение 2000 ч; карборансодержащие клеи — до 600"С в течение сотен часов. Клеящие материалы со временем стареют. В условиях эксплуатации и при хранении склеенных изделий наступает охрупчивание клея, которое протекает тем быстрее, чем выше температура. Увеличение жесткости клея вызывает возрастание концентрации напряжений, вследствие чего прочность падает. Наиболее высокой термостабильностью обладают полиамидные и полибензимидазольные клеи. Некоторые клеи при действии переменных температур теряют 8-20% прочности.