Сварка пластмасс

Химическая сварка реактопластов

При химической сварке реактопластов используется способность поверхностных слоев отвержденного стеклопластика к эластическим и пластическим деформациям и к химической реакции дальнейшего отверждения. Сварка отвержденных реактопластов зависит от природы функциональных групп полимера, механизма и степени отверждения материала, поскольку степень отверждения влияет на концентрацию функциональных групп и пластичность материала и может служить критерием способности реактопластов свариваться. Отсутствие пластических деформаций в материале с высокой степенью отверждения не позволяет получить соединение с удовлетворительной прочностью.

Основные свойства деталей из реактопластов, определяющие их способность к химической сварке, следующие:

реакционная способность слоев реактопластов, проявляющаяся в наличие в них функциональных групп;
определенная степень отверждения поверхностной полимерной пленки и её способность к пластическим и эластическим деформациям;
способность поверхностного рельефа деформироваться и образовывать площадь контакта на соединяемых поверхностях, равную номинальной;
определенная толщина поверхностной полимерной пленки (не менее 0,1 мм);
высокая когезионная прочность поверхностной пленки, прочная связь с последующими слоями и отсутствие на ней антиадгезионных смазок и других загрязняющих веществ.

Для химической сварки отвержденных реактопластов необходимо в процессе формирования деталей, идущих на сборку, обеспечить недоотвержденность и остаточную пластичность полимера в поверхностном слое.

При малой толщине поверхностной пленки на пластике и высокой степени его отверждения (более 85%) рекомендуется применять химическую сварку с присадкой, в качестве которой используется одно- или двухкомпонентное вещество, способное реагировать с функциональными группами связующего отвержденного пластика. Количество присадки, наносимой на соединяемые поверхности, должно быть минимальным (5 мг/см²), но достаточным для заполне- ния межвыступного пространства микрорельефа поверхности детали. На практике в качестве присадочного материала часто применяют пленку реактопласта на основе связующего, аналогичного связующему свариваемого материала, но с малой степенью отверждения.

При сварке реактопластов на основе ненасыщенных полиэфиров на соединяемые поверхности наносят раствор инициатора полимеризации (например, раствор пероксида бензоила в ненасыщенном мономере – стироле, винилтолуоле, диаллилфталате) или неотвержденную полиэфирную смолу в виде тонкой пленки.

При сварке реактопластов в качестве присадки используют любые отвердители эпоксидных смол, способные реагировать с гидроксильными группами отвержденной эпоксидной смолы.

При химической сварке фенольных реактопластов в качестве присадочного материала целесообразно использовать вещества одинаковой с ними химической природы.

Количество наносимой присадки зависит от рельефа поверхности. Таким образом, свариваемость реактопластов определяется типом связующего, степенью его отверждения и присадкой.

Технологический процесс сварки отвержденных реактопластов включает в себя следующие операции:

подготовку поверхностей, в том числе механическую;
нанесение присадки;
сближение поверхностей за счет эластических и пластических деформаций поверхностного слоя смолы и всего объема детали;
выдержка (от десятков секунд до нескольких минут) соединения при температуре до 180-220°С и давлении 4-6 МПа.

В процессе последней операции происходит формирование контакта поверхностей на молекулярном уровне и образование соединения за счет химической реакции доотверждения. Увеличение температуры нагрева шва и давления сварки расширяет возможные области проведения химической сварки, поэтому с ростом степени отверждения связующего в пластике необходимо повышать давление и температуру сварки.

Механическая подготовка соединяемых поверхностей при химической сварке отвержденных пластмасс в отличие от склеивания не играет существенной роли.