Полимерные материалы, применяемые при ремонте

Полимеры – это высокомолекулярные органические соединения искусственного или естественного происхождения.

Пластмассы – композиционные материалы, изготовленные на основе полимеров, способные при заданной температуре и давлении принимать определенную форму, которая сохраняется в условиях эксплуатации. Кроме полимера, являющегося связующим веществом, в состав пластмассы входят: наполнители, пластификаторы, отвердители, ускорители, красители и другие добавки.

Полимеры делят на две группы:

· термопластичные (термопласты) – полиэтилен, полиамиды и другие материалы – при нагревании способны размягчаться и подвергаться многократной переработке;

· термореактивные (реактопласты) – эпоксидные композиции, текстолит и другие материалы – при нагревании вначале размягчаются, а затем в результате химических реакций затвердевают и необратимо переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.

Пластмассы применяют для:

· восстановления размеров деталей;

· заделки трещин и пробоин;

· герметизации и стабилизации неподвижных соединений;

· изготовления некоторых деталей и пр.

Пластмассы наносят: намазыванием, газопламенным напылением, вихревым и вибрационным способами, литьем под давлением, прессованием и др.

Наибольшее распространение в ремонтном производстве получили клеевые композиции на основе эпоксидных смол, эластомеры, герметики и анаэробные полимерные составы.

Клеевые композиции бывают холодного и горячего отверждения. В подвижных ремонтных мастерских применяются эпоксидные композиции холодного отверждения, содержащие в своем составе в качестве связующего вязкие эпоксидные смолы, например ЭД-20, ЭД-16, а также наполнители, пластификаторы и отвердители.

Наполнители входят в композиции для повышения вязкости, сближения коэффициентов термического линейного расширения композиций и ремонтируемых деталей, улучшения теплопроводности, удешевления композиции. В качестве наполнителей используют железный и чугунный порошок, алюминиевую пудру, молотую следу, кристаллический графит, тальк, сажу, цемент, асбест и другие материалы. Количество вводимого в композицию наполнителя зависит от его марки и вида и составляет 20…200 % массы смолы.

В качестве отвердителей применяют различные ди- и полиамины жирного и ароматического ряда, низкомолекулярные полиамиды, производные аминов, например отвердители типа ПЭПА – полиэтиленполиамин или АФ-2 – продукт на основе венола, этилендиамина и формалина. Основным недостаткам этих отвердителей является то, что при температурах, близких к 0 ⁰С, время отверждения композиции исчисляется сутками. Это ограничивает их применение в полевых условиях.

Для быстрого отверждения эпоксидных смол применяют катионную полимеризацию. Эффективным катализатором катионной полимеризации является трехфтористый бор, который позволяет создавать клеевые композиции для восстановления деталей машин при пониженных температурах.

Для понижения хрупкости композиции, повышения ударной вязкости и прочности на изгиб в смолу вводят пластификаторы. В качестве пластификаторов применяют дибутилфталат ДБФ, полиэфирную смолу МГФ-9, полусульфидный каучук-тиокол НВТ-1 и др.

Подбор компонентов для эпоксидных композиций и их количественное соотношение зависят от характера дефекта и условий работы отремонтированных деталей. Составы эпоксидных композиций для заделки трещин, пробоин, восстановления неподвижных соединений и др. приведены в табл. 5.7.

Технология приготовления эпоксидной композиции включает:

· разогрев эпоксидной смолы до жидкого состояния (60…80 ⁰С) в термо-

шкафу или в емкости с горячей водой;

· добавление небольшими порциями пластификатора (дибутилфталат);

Таблица 5.7

Состав эпоксидных композиций (в частях по массе)

Компонент	А	Б	В	Г	Д	Е
Смола ЭД-16					-
Компаунд - 115	-	-	-	-		-
Дибутилфталат	10…15			-	-
Полиэтиленполиамин	8…9			-	-
Олигоамид Л-19	-	-	-		-	-
Отвердитель АФ-2	-	-	-	-		-
Железный порошок	-		-		-	-
Цемент	-	-	-		-	-
Алюминиевая пудра	-	-		-	-	-
Графит	-	-	-	-		-

· перемешивание смеси в течение 5…8 мин;

· введение в состав необходимых наполнителей;

· перемешивание смеси в течение 8…10 мин.

Полученная композиция (состав) сохраняется длительное время (до одного года в закупоренной таре) в прохладном темном месте. Непосредственно перед ее применением добавляют отвердитель и тщательно перемешивают в течение 5…7 мин. Время использования полученного состава находится в пределах 20…30 мин.

К клеевым композициям, предназначенным для ремонта армейских машин, предъявляются следующие требования:

· отвердевать как при низких положительных, так и при отрицательных температурах;

· обеспечивать надежную работу отремонтированных деталей в интервалах температур от -50 ⁰С до +120 ⁰С;

· быть стойкими к действию воды и горюче-смазочных материалов;

· обеспечивать прочность в условиях вибрационных нагрузок;

· позволять выполнение ремонта в короткие сроки при минимальных затратах сил и средств.

Для герметизации и восстановления посадок неподвижных соединений находят широкое распространение эластомеры и герметики (табл. 5.8), в том числе анаэробные. Эластомеры представляют собой вальцованные листы типа твердой резины, толщиной 2…5 мм. Раствор эластомера приготавливают растворением в ацетоне. Одну весовую часть, например ГЭН-150 (В) или 6Ф, растворяют в 6,2 или 5 частях ацетона. Необходимое количество эластомера режут на кусочки 10 10 мм и помещают в стеклянную емкость, заливают расчетным количеством ацетона и оставляют на 10…12 ч для разбухания и растворения. Емкость должна быть плотно закрыта резиновой или притертой стеклянной пробкой.

Таблица 5.8

Характеристики эластомеров и герметиков

Марка	Максимальный зазор соединения, мм	Разрушающее напряжение при сдвиге, МПа	Время набора полной прочности (при 20 0С), ч
«Анатерм-1» (АН-1)	0,07
«Анатерм-4» (АН-4)	0,15
«Анатерм-6» (АН-6)	0,7	8…15
«Анатерм-8» (АН-8)	0,6
«Анатерм-17» (АН-17)	0,1…0,45	0,5…3
«Уникерм-1» (УГ-1)	0,4	5…12,5
«Уникерм-3» (УГ-3)	0,4	4…12
«Уникерм-7» (УГ-7)	0,15		3…5
«Уникерм-8» (УГ-8)	0,45		1…6
«Уникерм-11» (УГ-11)	0,25	-	1…6
Эластомер ГЭН-150 (В)	0,12…0,16	-	0,7 (при 115 0С)
«Герметик 6Ф»	0,2	-	3 (при 160 0С)
«Эластосил 137-83», компаунд ПТ-75Т	0,8	-
Замазка У-20А	0,25	0,015	-

Анаэробные полимерные составы – это смеси жидкостей различной вязкости, способные длительное время оставаться в исходном состоянии без изме-

нения свойств и быстро отвердевать с образованием прочного полимерного

Таблица 5.9

Условия получения и характеристики клеевых соединений

Марка	Условие нанесения	Условие затвердевания	Характеристика соединения
Температура, 0С	Время выдержки, мин	Давление, МПа	Температура, 0С	Время, ч	Рабочая температура, 0С	Прочность на сдвиг, МПа
БФ-2	15…25	30…60	1…2	140…150	1…2
80…90
БФ-4	15…25	30…60	1…2	140…150	1…2
ВС-ЮТ	15…25		0,05-0,2		1…2
ВС350			0,1…0,2	180…200
БФ-6			0,02			-	-
№ 88	15…25	8…10	0,01-0,05	15…20		-

слоя в узких зазорах между поверхностями при температурах 15…35 ⁰С при условии прекращения контакта с кислородом воздуха. Скорость отверждения и время достижения максимальной прочности соединений зависит от температуры окружающей среды. При температуре ниже 15 ⁰С полимеризация замедляется. Благодаря высокой проникающей способности анаэробные полимерные материалы плотно заполняют трещины, микродефекты сварных швов, зазоры. В табл. 5.9 приведены условия получения и характеристики некоторых клеевых соединений, применяемых при ремонте машин.

Примерные области применения полимерных материалов при ремонте машин приведены в табл. 5.10.

Таблица 5.10

Области применения полимерных материалов