Фенолно-формалдехидни лепила - изграждане и ремонт
Фенолно-формалдехидните смоли, които са основният компонент на едноименните лепила, са продукт на реакцията на поликондензация на фенол и неговите хомолози (крезоли, ксиленоли) с формалдехид в присъствието на киселинни или алкални катализатори.
В зависимост от съотношението на изходните продукти и начина на производство, фенолформалдехидните смоли се разделят на новолачни (термопластични) и резоли (термореактивни). За лепила, като правило, се използват резолови смоли. Втвърдяването им протича на няколко етапа. В етап 1 смолата се наричаresol. Разтваря се добре в основи, ацетон, алкохоли, етилацетат. Нагряването на резола го прехвърля във втория етап -резитол, който не се разтваря, а само набъбва в някои органични разтворители и слаби алкални разтвори. По-нататъшното нагряване на ретола го прехвърля в 3-ти етап -resit, нетопим и неразтворим продукт. Преходът към етап 3 е придружен от значително свиване на полимера.
Резитните материалиса твърди, крехки, свиваеми материали с добри диелектрични свойства и химическа устойчивост.
Втвърдяването на фенолформалдехидни лепила е възможно при повишени температури без въвеждане на втвърдители (горещ метод) и при нормална температура (15-17 ° C) с втвърдители (студен метод).
Скоростта на втвърдяване в първия случай зависи значително от температурата в лепилната линия. Така при 130 °C фенолформалдехидното лепило (смола B) се втвърдява за 13 минути, а при 155 °C - за 3 минути.
При лепене по студен начин лепилото се втвърдява за 24-48 ч. Като втвърдители се използват бензен и толуенсулфонова киселина. Промишленото приложение е получено от втвърдител - смес от сулфонафтенови киселини, така нареченият контактПетров, който е страничен продукт от рафинирането на петрол. Количеството на този втвърдител, добавен към смолата, зависи от неговата активност (киселинно число) и температурата на свързване.Киселинната стойносте в диапазона от 65-95 единици. Определя се по следния начин: претеглят се 4-5 g контакт в колба, към него се добавят 25 cm³ дестилирана вода, 25 cm³ етилов алкохол и 2-3 капки фенолфталеин. Полученият състав се титрува с 1 N. разтвор на натриев хидроксид до порозовяване.
Киселинното число, изразено в милиграми сода каустик на 1 g контакт, се определя по формулата Фиг. 1.
Фиг. 1. Формулата на киселинното числоN- количеството нормален разтвор на натриев хидроксид, използван за неутрализиране на пробата от контакта, cm³;k- контактно тегло, g;
Контактът на Петров с киселинно число над 95 рязко намалява жизнеспособността на лепилото и предизвиква ускорено стареене на лепилната линия, поради което се разрежда с вода преди употреба.
Киселините, влизащи в контакта на Петров, разяждат материалите, които трябва да бъдат залепени, като метали. Следователно, студено втвърдяващите се фенолформалдехидни лепила не се използват за залепване на метали или се използват със защитен долен слой. Доскоро въпросът за ефекта от контакта на Петров върху дървото остава спорен.
Проучванията показват, че има ограничение в количеството добавен втвърдител, над което може да настъпи значително отслабване на дървото при студено втвърдяващите се лепила. Дървото също е отслабено, когато адхезивният слой, съдържащ Петров контакт, се нагрява, за да се ускори залепването. Но умереното нагряване (60-70 °C) с умерено контактно съдържание (15-20%) не дава отрицателни последици.
За разтваряне на фенолформалдехидни лепила се използват ацетон, алкохол, вода. INиндустриите използват главно водоразтворими и алкохолоразтворими смоли. Първите са предпочитани за лепене на дърво като по-евтини и по-малко дефицитни.
Пластификатори за фенолформалдехидни лепила не се използват поради лошата им съвместимост с полимера. За запълване на лепилата се използват дървесно брашно, памучен линтер, азбест, смлени черупки от ядки и костилки от плодове. Лепилата с пълнител се използват предимно за лепене на дърво.
Свойствата на съединенията върху фенолформалдехидните лепила зависят от метода на втвърдяване и съдържанието на компоненти с ниско молекулно тегло. Студено втвърдяващите се лепила образуват крехки слоеве със значително (6-8%) свиване. Такива междинни слоеве се напукват поради появата на вътрешни напрежения в тях.
Фугите върху горещо втвърдяващи се лепила са по-устойчиви на температурни колебания и са по-трайни.
Фенолно-формалдехидните лепила и съединенията върху тях са водо- и топлоустойчиви. Отливките от лепило KB-3, например, само леко променят якостта при продължително накисване във вода. Подуването в този случай за 3-5 месеца е само 8-10%. Едновременното овлажняване и нагряване (преди кипене) във вода намалява якостта на отливките с 30-40%.
Устойчивостта на вода и топлинана съединението зависи от състава на помера и неговата концентрация в лепилото. По-малко устойчиви връзки върху лепила, направени на базата на така наречените общи феноли (смес от фенол и неговите хомолози) и върху лепила с ниска концентрация на полимер (20-30%). Термичното разлагане на фенолформалдехидните полимери започва при температура от около 200 °C.
Както вече споменахме, фенолформалдехидните смоли се използват главно за лепене на дърво, дървесни пластмаси и плоскости. Те се лекуват по студен и горещ начин.
За залепване на метали ипластмаси,фенол-формалдехидни смоли, модифицирани с поливинил бутирал(лепила BF). Отделните марки BF лепила се различават в съотношението на тези два основни компонента, фенолформалдехидната смола придава на съединенията здравина и топлоустойчивост, а поливинилбутиралът - еластичност и устойчивост на вибрации. Така че, като част от добре познатото лепило BF-2, 1 тегл. включително фенолформалдехидна смола представлява 1 тегл. ч. поливинилбутирал и като част от лепилото BF-4 за 1 тегл. ч. смола - 5,67 тегл. включително поливинилбутирал.
Лепило BF-2 се използва за лепене на изделия от порцелан, фаянс, стъкло, дърво, много метали и пластмаси. Изделия от целулоид, поливинилхлорид, органично стъкло, полистирен не се лепят с лепило BF-2.
Преди залепване повърхността на продуктите се почиства старателно от мръсотия, прах, ръжда, следи от мазнини и се изсушава. Тънък слой лепило се нанася върху двете повърхности за залепване и се изсушава на въздух. След това се нанася втори слой лепило и леко се изсушава. След това частите за залепване се свързват така, че да се осигури плътна връзка. Залепването се извършва при температура 100-150 ° C за 1,5-2 часа След нагряване продуктът се охлажда в свързано състояние до стайна температура.
Можете да залепите продукти при стайна температура, но в този случай продуктът трябва да се съхранява в залепено състояние за 3-4 дни.
Металните фуги върху лепила от тип BF имат висока якост: устойчивостта на срязване на стоманени плочи е 200-350 kg / cm², чугун и дуралуминий - 150-300 kg / cm². При залепване на пластмаси силата на връзката често надвишава здравината на самите залепени материали. Недостатъкът на BF лепилата е относително ниската им топлоустойчивост.
За подобряване на топлоустойчивостта и еластичносттафенолформалдехидните смоли се модифицират със синтетични каучуци, полиамиди и органосилициеви съединения. В допълнение, фенолформалдехидните смоли са модифицирани с полихлоропрен в комбинация с полиамид. Въпреки това, такива адхезивни състави са по-малко устойчиви на топлина от, например, добре познатото фенолонитрилно лепило VK-32-200. Това лепило се състои от два компонента: фенолформалдехидна смола (IF лак) и разтвор на каучукова смес (акрилонитрилбутадиен каучук SKN-40), взети в съотношение 7:180. Работният му вискозитет е 200-700 cps. Лепилото се приготвя не по-рано от 24 часа преди употреба. Нанесете лепило на два слоя.
Първият слой се държи 30 минути при нормална температура, вторият - 90 минути при 60°C. Лепилото се втвърдява при 180°C за 1-2 часа.Необходимото налягане на залепване е 6-20 kg/cm², разходът на лепило е 150-200 g/m² на слой. Лепило VK-32-200 може да се получи и под формата на филм, чието използване в някои случаи значително опростява процеса на залепване. Лепило VK-32-200 може да се използва за лепене на стомана, алуминий, титанови сплави, фибростъкло, пенопласт. Якостта на свързване на стомана и алуминий (устойчивост на срязване) достига 200 kg/cm², а на фибростъкло 100 kg/cm². При продължително (400 h) нагряване на слепените метални изделия, якостта на сцеплението остава над 100 kg/cm², което може да се счита за задоволително. Връзките на лепило VK-32-200 също са устойчиви на променливи температури в диапазона от -60 до +200°C.
Подобни технологични характеристики имат фенолно-каучуковите лепила VK-3 и VK-4, характеризиращи се с повишена еластичност и подобрени физико-механични свойства. Лепило ВК-3 залепва метални и неметални материали, работещи в температурен диапазон от -60 до +200 °C. Лепилото се приготвя чрез смесване на алкохолен разтвор на фенолформалдехидна смолас разтвор на каучукова смес на базата на акрилонитрилен каучук. За разлика от лепилото VK-32-200, то съдържа добавки, които повишават еластичността, може да се използва в течна форма и под формата на филм. Връзките на лепило VK-3 са устойчиви на вода, солни разтвори, бензин, масла, алкохол. Лепилото не причинява корозия на цветни и черни метали.
Лепилото VK-4 е по-устойчиво на топлина от лепилото VK-32-200, металните съединения върху него могат да работят при 275-300 ° C. Използва се в течна форма и под формата на филм, както и в комбинация с подслой от течно лепило с филм.
С помощта на лепило VK-4 можете да лепите различни стомани, титан и други сплави. Лепилото се втвърдява при 200°C за 2 часа при специфично налягане от 10-20 kg/cm².
Лепилата, модифицирани с органосилициеви съединения, се отличават с повишена устойчивост на топлина.
Чрез комбиниране на фенолформалдехидни смоли с поливинилацетали и алкоксисилан се получават лепила VS-YuT и VS-350, предназначени за залепване на метали, фибростъкло от различни степени, както и топлоустойчиви пенопласти. Основата на тези лепила е съставът VS-10, състоящ се от поливинилацетал и алкоксисилан, които реагират при нагряване и образуват полимер с пространствена структура. Фенолно-формалдехидната смола също реагира с алкоксисилан, което води до блок съполимер с висока устойчивост на топлина. Фугите на лепила VS-YuT и VS-350 имат добра водоустойчивост и се характеризират с висока дълготрайна якост. Маслото, керосинът и бензинът практически не влияят на свойствата на лепилните съединения.
Лепило VS-YuT и VS-350 се използва за закрепване на фрикционни накладки при ремонт на строителни машини, както и за залепване на втулки и залепващи ленти при отстраняване на износването от триещи се части на машини, които се нагряватоперация.
Лепило VS-10T е разтвор на поливинилацетал, фенолформалдехидна смола и алкоксисилан в смес от органични разтворители. Концентрацията на сухо вещество е 15-30%, вискозитетът на лепилото варира в рамките на 50-120 секунди според вискозиметъра VZ-1.
Лепилото се нанася върху почистени и обезмаслени повърхности на два слоя в разход 70 g сухо вещество на 1 m² от залепваната повърхност. Залепването се извършва при 180-200°C за 2 часа под налягане 0,5-2 kg/cm².
Якостта на адхезивната връзка на стоманата достига 180 kg/cm² и след продължително нагряване при 200°C остава над 60 kg/cm². Лепилото VS-UT е устойчиво на масла и течни горива, нетоксично, не причинява корозия на металите. Съхранявайте лепилото в затворен съд за 6 месеца или повече, когато се сгъсти, разредете до необходимата консистенция.
Лепилото VS-350 се различава от лепилото VS-YuT по това, че съдържа фенол-формалдехид-фурфурова смола и има по-висока (до 350 °C) устойчивост на топлина. Технологията на залепване е същата като при лепилото VS-UT.
В чужбина фенолформалдехидните лепила се използват за свързване на метали в комбинация с полиамиден филм. Основата на филма често е фибростъкло, импрегнирано със смола.
Първо върху металната повърхност се нанася слой от фенолформалдехидна смола и се изсушава в продължение на 30 минути, след това се нанася полиамиден филм, частите се свързват и ставите се държат под налягане от 0,7-7 kg / cm² в продължение на 2 минути при температура 220 ° C. Якостта на връзката при нормална температура е до 350 kg / cm², в резултат на продължително излагане на натоварване якостта на опън намалява повече от 3 пъти. Продължителното нагряване (до 150 °C) намалява краткотрайната якост на срязване до 200-230 kg/cm².
Въпреки дългата история на употребата на фенол-формалдехидни лепила, техните свойства все още не са напълно проучени. Механизмът на образуване на пространствена мрежа и адхезивни връзки в резити остава предмет на дискусия. В момента се търсят нови методи за модифициране на лепилата.
В строителството фенолформалдехидните лепила се използват за изработка на дограма, дървени конструкции, части от сглобяеми къщи, за лепене на трислойни плоскости, ремонт на машини, закрепване на топлоизолации, както и за довършителни работи на сгради (подови настилки, прегради и др.).