Способ определения адгезионной прочности клеевых соединений
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является повышение точности определения адгезионной прочности путем учета вклада межфазной адгезии. Формируют клеевое соединение, один из концов которого закрепляют неподвижно, а к другому прикладывают сдвигающее усилие. Измеряют величину сдвига γ<SB POS="POST">I</SB> и соответствующую ему величину механического усилия, строят график зависимости F (γ), по которому определяют приращение механической работы ΔW<SB POS="POST">I</SB> деформации. Рассчитывают количество теплоты ΔQ<SB POS="POST">деф</SB>I, выделяемое при деформации соединения. Кроме того, с помощью деформационного калориметра определяют экспериментально количество теплоты ΔQ<SB POS="POST">ЭI</SB> СДВИГА, СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ ДАННОМУ *98Г<SB POS="POST">I</SB>. ВКЛАД МЕЖФАЗНОЙ АДГЕЗИИ ДЛЯ ДАННОЙ ВЕЛИЧИНЫ *98Г<SB POS="POST">I</SB> ОПРЕДЕЛЯЮТ С УЧЕТОМ ПОЛУЧЕННЫХ ВЕЛИЧИН. ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИНФОРМАТИВНОСТИ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЯЮТ ВЕЛИЧИНУ *98Г<SB POS="POST">КР</SB>, СООТВЕТСТВУЮЩУЮ НАЧАЛУ АДГЕЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ КЛЕЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ. 1 З.П.Ф-ЛЫ, 3 ИЛ., 1 ТАБЛ.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
C0LIHAЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (Ю4 С О1 N 4!
,гг,!,, i!
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4397923/25-28 (22) 08.02.88 (46) 30.08.89. Бюл. 11 32 (71) Институт химии высокомолекулярных соединений АН УССР (72) А.И.Трегуб, В.П.Привалко, О.И.Черников, Л.И.Миронцов и lO.С.Липатов (53) 620.179.4(088.8) (56) Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. М.: Химия, 1977, с. 332. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИОННОЙ
ПРОЧНОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является повьппение точности определения адгезионной прочности путем уче та вклада межфаэной адгезии. Формируют клеевое соединение, один иэ концов которого закрепляют непбдвижИзобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения адгезионных параметров клеевых соединений, Целью изобретения является повьппение точности определения адгеэионной прочности путем учета вклада межфаэной адгезии.
На фиг.1 схематически представлено клеевое соединение; на фиг.2 и 3 графики зависимостей количества теплоты от величины сдвига.
Способ реализуется следующим образом.
Формируют клеевое соединение для испытаний на сдвиг, закрепляют один
„„SU„„15045 3 А1
2 но, а к другому прикладывают сдвигающее усилие. Измеряют величину сдвига 1 и соответствующую ему величину механического усилия, строят график зависимости f($), по которому определяют приращение механической работы LW, деформации. Рассчитывают количество теплоты д Ае,, Bbl деляемое при деформации соединения.
Кроме того, с помощью деформационного калориметра определяют эксперименттально количество теплоты Д11, сдвига, соответствующее данному 1 ;, Вклад межфаэной адгезии для данной величины 1 определяют с учетом полученных величин. Для повьппения информативности способа определяют величину $ „, соответствующую началу адгеэионного разрушения клеевого соединения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. конец соединения неподвижно, а к свободному концу прикладывают усилие сдвига, измеряют величину сдвига J; ф и соответствующую ему величину меха- р нического усилия ;, строят график рв1 зависимости f((), по которому определяют приращение механической работы
hW; деформации. Рассчитывают количество теплоты д Я Ае,, выделяемое при деформации соединения
dA, ДЫ; и
- 1 - = — - - (1 + OL7 — 1 т), m m где я — масса клеевого соединения;
М вЂ” коэффициент объемного термического расширения клея; температурный коэффициент
3 15045 невозмущенных размеров макромолекул клеевого слоя;
Т вЂ” температура деформации.
Измеряют экспериментально количе5 ство теплоты сдвига h Q>, соответствующее данному 1, определяют вклад межфазной адгезии для данной величины (, из соотношения
КЯ = Иьт И
m m ш
Для повышения информативности способа строят .графические расчетные (dQ
60ъ 15
-(У) зависимости, а по ним графиm чески определяют величину „, соответствующую началу адгезионного разрушения клеевого соединения (фиг ° 2).
При испытании клеевого соединения 20 на сдвиг, пока не происходит разрушения адгезионной связи по границе клеевой слой — подложка (/ « 11 «о ) наблюдается возрастание (Яз/m)(g), поскольку сдвиг клеевого слоя сопровождается тепловым эндоэффектом, а после начала процесса разрыва адгеэионной связи по межфазной границе подложка — клеевой слой (« ) одновременно идут два конкурирующих процесса: эндоэффект, связанный с деформацией клеевого слоя, и экэоэффект, обусловленный разрушением клеевого соединения (фиг.2, кривая 2), Вычитая 5 0> /m из d Qzeq:/m, получают для каждой точки ; величины теплот
6 ц /ш, обусловленных адгезионным вкла ом (фиг.2, кривая 3):
dQq> /m = gQ>, /m — hQ„/m, 40
П р и и е р. Экспериментальные исследования проводили на образцах металл — клеевой слой — металл, приготовленных для испытаний на сдвиг °
В качестве клеевого слоя испольэова- 45 ли праймер ГТ-754-ИН. Металлические пластины изготавливали из материала ст.-3. Размеры металлических пластин составляли 40,00х7,00x0,50 мм, размеры клеевого слоя 20,00х7,00x0,05 мм,50
Для формирования клеевого соединения металлические подложки очищали (механической обработкой при помощи наждачной бумаги), промывали в спирте, обезжиривали в толуоле и взвешивали. Затем кисточкой на одну из пластин наносили слой праймера
ГТ-754-ИН, приклеивали сверху другую пластину и выдерживали получен83
4 ное клеевое соединение в вытяжном шкафу при комнатной температуре без приложения внешнего давления в течение 1 мес (время, необходимое для полного удаления растворителя).
Через 1 мес взвешивали клеевые соединения, вычитали из полученного результата вес пластины без праймера и определяли таким образом массу
m клеевого слоя праймера. Взвешивание производили на аналитических весах ВЛР-200.
Процесс разрушения клеевых соединений исследовали в деформационном микрокалориметре.
Спицу, соединенную с одним концом образца, закрепляли неподвижно, а спицу, скрепленную со свободным другим концом образца, соединяли с подвижным зажимом разрывной механической машины ZE-50, и, производя деформирование йри двух фиксированных скоростях сдвига V = 1 и 10 мм/мин, прикладывали тем самым усилия сдвига к испытываемому клеевому соединению.
Затем при помощи электрических измерителей силы и перемещения измеряли величины механического усилия и величины сдвига . Далее электрические сигналы, соответствующие величинам f, и, поступали на
2 входа 2-координатного графопостроителя Н-306. Таким образом,.получали графическую зависимость f($), Приращение работы Ы1; для данного определяли при помощи взвешивания кальки по формуле
КР, где P — вес кальки, соответствующий площади кривой f() для данного
К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от. коэффициентов усиления по двум координатам двухкоординатного графопостроителя.
Температуру испытаний контролировали при помощи термопары (Т=ЗОО К).
Количество теплоты деформации сдвига
Щ е, для данного рассчитывали по формуле
ЯЬ - (1+ОТ 1Т) о; Д11, m ш
Величины о!, Р определяли как справочные данные. Для Т=300 К для испытываемых систем ot.Т=0,15; ОТ=0,30.
1504583
Формула
Ч )мм/мин
0,2
0,3 0,8
04
0,8
1,3
1,5 2,5
l,9
),9
1,5 3,5
0,4
-13,5 4,5
0
0
-0,25
-0,5
-) 13
-2,4
-3,8
-6,1
-21,3
0,2
0,3
0,4
0,8
li3
1,75
2,4
3,3
4,3
5,3
6,5
7,8
0,5
l,5
2,5
3,5
4,5
5,5
6,0
1,5
3;0
Электрический сигнал, соответствующий изменению теплоты при разрушении клеевого соединения d Qэ, через дифференциальный гальнанический усилитель поступал на однокоординатный
5 самописец КСП-4. Изменение теплоты
Щ для данного ; определяли взвешиванием кальки по формуле э 10 где P - вес кальки, соответствующий площади кривой Q(g) для данного ; (К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от коэффи- !5 циентов усиления дифференциального фотогальванического усилителя, самописца
КПС-4 и скорости перемещения лентопротяжным механиз- 20 мом КСП-4 диаграммой ленты.
Результаты измерений представлены в таблице.
Затем строили графические зависимости(д ее(/m) (g ) (фиг.3, криная 1) 25 и (d Q /m) ($) (фиг.3, кривая 2), определяли графические точки А (Ч
1 мм/мин)р Б (V = 10 мм/мин)е соответствующие началу расхождения указанных зависимостей, и определяли 30 графические точки („ ((3 „е А =
= 0,25 мм; „ Б = 0,27 мм), соответствующие началу разрушения кпеевого соединения.
35 из об ретения
1.Способ определения адгеэионной прочности клеевых соединений, заклю- чающийся в том, что к одной из двух соединенных между собой клеем металлических пластин клеевого соединения прикладывают сдвигающее усилие f, измеряют его и соответствующую ему неличину сдвига f, по зависимости
f($) определяют механическую работу (hW;), с учетом которой определяют адгезионную прочность, о т л и ч а в— шийся тем, что, с целью поныше" ния точности путем учета вклада межфазной адгезии, другую пластину соединения закрепляют жестко, измеряют массу m клеевого соединения и температуру Т деформации при сдвиге, определяют приращение количества теплоты (6Я ) деформации сдвига по соотношению аь - = (1 + ы т Рт)
Pl Ill (» i где е(, — коэффициент термического расширения клея; ! э — температурный коэффициент ненозмущенных размеров макро% молекул клеевого слоя, измеряют изменение количестна теплоты при разрушении клеевого соедине,ния, а вклад межфаэной адгезии опре(деляют из соотношения
ЬЯаg 1 ЯДе, Ьgэ
m m m
2.Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что определяют завиd QАе симости и d Q g/ø от е по, которым определяют величину соответствующую началу адгезиойного (разрушения клеевого соединения.
1504583 а
Продолжение таблицы
2,6
4,6
Чл а
0,5 0,3
l 0,6
1,5 1,0
2 1,5
2,5 2,0
3 2,4
3,5 2,4
4 1,9
4,5 1,2
5 0
10 ми/иии
0,3
1,5 0,6
1,0
l,5
2,0
4,4 3,0
4,3
5,4
1,3
6,1 9,4
0
0
-0,6 -1,9
-3,5
-6,1
-9,4
1504583
Я/т, 4ж/г
Составитель А. Балаева
Техред А.Кравчук Корректор Э.Лончакова
Редактор И.Рыбченко
Заказ 5246/45 Тираж 789 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101