Реферат-герметики. Документ Microsoft Word. Введение 3 Классификация, виды, характеристики герметиков и их применение 4 Обеспечение требуемых технологических и эксплуатационных свойств герметиков 11 Заключение 15 Список используемых источников 16

• Название: Введение 3 Классификация, виды, характеристики герметиков и их применение 4 Обеспечение требуемых технологических и эксплуатационных свойств герметиков 11 Заключение 15 Список используемых источников 16
• Анкор: Реферат-герметики
• Дата: 05.02.2022
• Размер: 231.43 Kb.
• Имя файла: Документ Microsoft Word.docx
• Тип: Реферат; #352640

Содержание

Введение 3

Классификация, виды, характеристики герметиков и их применение 4

Обеспечение требуемых технологических и эксплуатационных свойств герметиков 11

Заключение 15

Список используемых источников 16

Введение

Герметик — пастообразная или вязкотекучая композиция на основе полимеров, которую наносят на болтовые, заклепочные и другие соединения с целью предотвращения утечки рабочей среды через зазоры конструкции. Герметизирующий слой образуется непосредственно на соединительном шве. Основными свойствами герметиков является высокая эластичность и высокая адгезия к различным конструкционным материалам.

В отличие от прокладочных и уплотнительных материалов, работающих в условиях, сжатия при постоянно действующей нагрузке, герметики испытывают при работе воздействия растягивающих усилий и относительно кратковременных нагрузок. Для обеспечения непроницаемости элементов соединения, которые при работе претерпевают взаимные перемещения, герметик должен обладать высокой адгезией к материалам конструкции и достаточной эластичностью. Этим герметики отличаются от клеев.

Клей – неметаллическое вещество, которое благодаря сцеплению с поверхностью и своей внутренней прочности способно соединять различные материалы между собой.

Так же как и клеи, герметики обладают адгезией к соединяемым материалам. Однако в отличие от клеев прочность соединения для них не всегда важна. Основным назначением герметиков является создание сплошного адгезионного соединения, способного обеспечить герметичность конструкции (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - Пример использования герметика.

Классификация, виды, характеристики герметиков и их применение

К герметикам предъявляют разнообразные технические требования. Они должны обладать водостойкостью, тепло- и морозостойкостью, быть устойчивыми к воздействию агрессивных сред, не вызывать коррозию материалов уплотняемых деталей, обладать высокой адгезией к этим материалам, быть прочными и способными к деформации без разрушения в процессе эксплуатации уплотняемой конструкции. Объем технических требований и значения соответствующих показателей определяются условиями работы герметизируемой конструкции.

В зависимости от назначения герметики имеют различную вязкость. При нанесении на герметизируемые поверхности они могут быть низковязкими жидкостями, вязкими пастами или замазками. Благодаря способности в жидком состоянии принимать форму зазора герметик заполняет все неровности поверхностей уплотняемых соединений, в результате чего величина фактической поверхности герметизации оказывается больше, чем при использовании твердых формованных прокладок.

Герметизация элементов конструкции, например, клепаных соединении, с помощью герметиков производят по следующим схемам (см. рисунок 2):

- внутришовная герметизация — нанесение герметика на сопрягаемые детали с последующей их сборкой;

- поверхностная герметизация — нанесение герметика на собранную деталь по кромкам швов и головкам заклепок;

- комбинированная герметизация — сочетание двух указанных выше способов.

Последний способ обеспечивает надежную герметизацию, однако является сложным и трудоемким. Способ и схема герметизации выбираются с учетом особенностей конструкции, условий эксплуатации и свойств герметизирующего материала.

Рисунок 2 - Схемы герметизации стыков конструкций: I-внутришовная; 

II-поверхностная; III -комбинированная.

Адгезия герметиков. По степени прилипаемости (адгезии) герметики делят на непосредственно наносимые на поверхности (герметики с высокой степени адгезии) герметики, наносимые с помощью подслоечных клеевых пленок (герметики с невысокой степенью адгезии).

Помимо технических, к герметикам предъявляют и технологические требования. Так, для использования в крупносерийном производстве желательно, чтобы герметик был одноупаковочным, т.е. не требующим дозирования и смешения компонентов, а также, чтобы он отверждался при температуре рабочего помещения без специального подогрева.

По технологическим свойствам герметики можно разделить на три группы: невысыхающие, высыхающие и отверждающиеся.

По критерию отверждения различают вулканизующиеся, полимеризующиеся, нетвердеющие и высыхающие герметики. К вулканизующимся относятся герметики на основе тиоколов, силоксановых и фторсодержащих каучуков.

Вулканизирующиеся герметики. Это термореактивные материалы, которые под воздействием тепла, влаги или специальных веществ (вулканизирующих агентов) подвергаются необратимым физико-химическим изменениям, т.е. вулканизируются, переходя из вязко-пластичного в эластичное резиноподобное состояние, практически без усадки. Вулканизирующиеся герметики используются для уплотнения неразъемных соединений.

Вулканизация наиболее распространенных типов герметиков производится при температуре 18…30ºС. Жизнеспособность составляет 0,5…9 часов и зависит от температуры окружающей среды (возможно длительное хранение герметиков при отрицательных температурах) или от количества вулканизирующего агента. Полный процесс вулканизации заканчивается через 7-12 суток для тиоколовых и 3-7 для силаксановых герметиков.

Для вулканизации однокомпонентных герметиков используют вулканизующие агенты, который растворяются в каучуке, и эта смесь стабильна в сухой среде. Вулканизация протекает только под действием влаги воздуха. Скорость вулканизации однокомпонентных силоксановых герметиков зависит от относительной влажности воздуха, температуры, толщины слоя герметика и, естественно, от типа вулканизующего агента. Для повышения адгезии силоксановых герметиков используют специальные грунты или подслои на основе аминосиланов холодного и горячего отверждения. По сравнению с тиоколовыми герметиками силоксановые герметики более пластичны и легче шприцуются.

Герметики на основе жидких тиоколов получили наибольшее распространение в технике (тиокол — торговое название полисульфидных каучуков [—СН₂СН₂—S_х—]_n). Промышленность поставляет тиоколовые герметики обычно в виде комплекта из двух-трех частей. Первая (основная) часть — герметизирующая паста на основе жидкого тиокола, содержащего наполнители и адгезив; вторая - вулканизующая паста - смесь вулканизующего агента, пластификатора и стабилизатора вулканизации; третья часть - ускоритель вулканизации. Для приготовления сложных герметиков необходимо смесительное оборудование. Некоторые марки тиоколовых герметиков содержат "скрытый" вулканизующий агент, реагирующий с тиоколом только в присутствии атмосферной влаги. Их поставляют в готовом к использованию виде. Время, в течение которого герметики можно наносить на детали и обрабатывать, ограничено периодом их жизнеспособности.

В вулканизованном состоянии тиоколовые герметики можно применять на воздухе и в среде авиационного топлива. Их отличает стойкость к атмосферному старению, действию растворителей алифатического и ароматического типов, разбавленных минеральных кислот и щелочей, морской и пресной воды. Они имеют хорошую адгезию к металлам, стеклу, дереву, резинам. Их недостатки - низкие сопротивление раздиру и износостойкость, накопление остаточной деформации под действием постоянной нагрузки. Если в жидком тиоколе присутствует свободная сера, серебряные, медные и латунные детали темнеют при контакте с герметиками. Область применения: герметизация болтовых и заклепочных соединений в воздушных и топливных средах, герметизация остекления кабин, топливных отсеков.

Герметики на основе силоксановых каучуков — соединения содержащие в молекуле чередующиеся атомы кремния и кислорода. Их свойства в основном зависят от природы радикалов R, R' в молекуле каучука HО[-Si(R,R')-0-Si(R,R)-О-]_nH. Преимущества силоксановых герметиков заключаются в повышенной теплостойкости, стабильности рабочих характеристик при перепадах температуры, сильной вибрации в условиях тропического климата и ультрафиолетового (УФ) излучения. Недостатки - низкие прочности при растяжении, сопротивление раздиру и отслаиванию, износостойкость. По способу применения и технологическим свойствам они не отличаются от тиоколовых.

Топливостойкие герметики на основе силоксановых каучуков. Обладают стойкостью при температурах до 300ºС. Герметики состоят из герметизирующих и вулканизирующих паст, которые смешиваются перед употреблением. В отверженном состоянии обладают мягкостью и эластичностью. Адгезия к металлам обеспечивается с помощью подслоев, хотя в ряде случае возможно без них.

В вулканизованном состоянии эти каучуки обладают повышенной морозо- и термостойкостью (от минус 60 — минус 100 до 200-300°С), высокой стойкостью к действию кислорода, озона, света и других атмосферных факторов, высокими диэлектрическими показателями и хорошей эластичностью, стабильностью свойств при повышенной влажности, гидрофобностью, химической, физиологической и биологической инертностью, прекрасными вибропоглощающими свойствами, грибостойкостью, стойкостью к коррозии, обладают хорошими технологическими свойствами (возможность создания заливочных композиций и короткое время вулканизации). К недостаткам силоксановых герметиков относятся низкое сопротивление раздиру и истиранию, недостаточно высокая механическая прочность, а также отсутствие стойкости к действию топлив и масел. Однако второй недостаток отсутствует в тех случаях, когда органические радикалы, обрамляющие основную цепь молекул каучука, содержат атомы фтора, циановые и некоторые другие группы.

Силиконовые герметики имеют полный набор всех необходимых качественных и эксплуатационных показателей, отвечающих требованиям, предъявляемым к современным герметизирующим материалам.

Достоинства: высокая эластичность, высокие диэлектрические свойства, теплостойкость в широком диапазоне температур (от -60ºС до +25ºС и при кратковременном нагреве до до 300ºС., высокая светостойкость, меньшая продолжительность вулканизации по сравнению с тиоколовыми герметиками, стабильность характеристик при длительной эксплуатации в условиях резких перепадах температур, вибраций, тропического климата и УФ-излучения.

Недостатки: низкие напряжения разрыва при растяжении, низкое сопротивление истиранию и отслоению.

Герметики на основе фторсодержащих каучуков подразделяют на две группы: производные фторсодержащих силоксановых каучуков и материалы на основе фторкаучуков [(—CF2-CFX-)_x— (-CH₂-CF₂—)_у]_n. Преимущество этих материалов — сочетание высоких термостойкости и стойкости к действию синтетических рабочих жидкостей, нефтепродуктов и воды. Их изготовляют путем смешивания герметизирующей пасты и вулканизующего агента.

Обе группы существенно отличаются технологическими и служебными характеристиками. Герметики на основе фторсилоксановых каучуков не содержат растворитель, при вулканизации практически не дают усадки, а в вулканизованном виде — мягки и эластичны. Часть герметиков на основе фторкаучуков содержат до 50% растворителя, что обусловливает возможность их нанесения распылением или кистью. Они дают большую усадку, а их вулканизация протекает в течение петельного времени. Старение герметиков на основе, фторкаучуков сопровождается увеличением прочности при уменьшении относительного удлинения, что свидетельствует о преобладании процессов сшивания макромолекул каучуков. При старении фторсилоксановых герметиков можно наблюдать деструкцию связующего, вследствие чего герметики теряют прочность и твердость, а их относительное удлинение уменьшается.

Недостатки герметиков этого класса - высокая стоимость и плохая адгезия к конструкционным материалам, что вынуждает применять специальные клеевые подслои.

Полимеризующиеся герметики - группа анаэробных составов. Это многокомпонентные жидкие вещества, которые при хранении на воздухе длительно сохраняют исходное вязкотекучее состояние, но быстро отверждаются при 288...293°К в зазорах шириной порядка 0,1мм. Неотвержденные герметики имеют высокую проникающую способность, после полимеризации в зазорах обеспечивают герметичность соединений и механическую связь сопряженных деталей, работая как клеи. Основу анаэробных герметиков обычно составляют полимеризующиеся соединения акрилового ряда, в частности, диметакриловые эфиры полиалкиленгликолей и их смеси с акрилатами.

Отсутствие кислорода инициирует превращение этих соединений в пространственно сшитые полимеры. Превращение происходит с высокой скоростью, сопровождается резким увеличением вязкости композиций и снижением диффузии кислорода. В состав герметиков входят также инициаторы, ускорители и ингибиторы полимеризации, пластификаторы, загустители, красители и др.

В России выпускают две группы анаэробных герметиков: акриловые составы Анатерм и составы повышенной термо- и химической стойкости Унигерм. Диапазон их рабочих температур от 213 до 423°К, для некоторых марок (Унигерм-3) - от 20 до 473, кратковременно до 573°К Они стойки в воде, нефтяных маслах, моторном топливе, органических растворителях, ряде кислот и щелочей. Жизнеспособность герметиков Анатерм, определяемая по началу преобразования при 353°К, составляет 1...6 ч, а усадка при полимеризации - 4...10%. На скорость отверждения и время достижения наибольшей прочности герметиков влияют температура, условия хранения, природа материалов из которых выполнены сопряженные детали, шероховатость поверхности последних, размер зазора, номинальная площадь контактирования деталей и другие факторы.

Большую группу отверждающихся герметиков составляют анаэробные материалы, для которых воздух является ингибитором реакции сживки. Соединения, выполненные с их помощью, обладают не только отличной герметичностью, но и высокой прочностью, в связи с чем их чаще относят к клеевым материалам.

Нетвердеющие герметики - термопластичные пасты и мастики, переходящие при нагревании в вязкотекучее состояние, - несмотря на появление вулканизующихся составов, широко используют в машиностроении. При охлаждении их первоначальная консистенция восстанавливается, в период эксплуатации они находятся в пластическом или вязкоупругом состоянии. Основная область применения нетвердеющих герметиков — разъемные соединения, стыки и швы, подвергаемые демонтажу. Нетвердеющие герметики представляют собой высоконаполненные (50...75%) резиновые смеси на основе полиизобутилена, бутилкаучука, этиленпропиленового каучука и их сочетаний, а также с полиэтиленом и полипропиленом. Наполнители — асбест, мел, окись цинка, тальк и др. Для регулирования вязкости в герметики вводят нефтяные масла. В настоящее время наблюдается тенденция введения в состав нетвердеющих герметиков ингибиторов коррозии. Такие герметики используют в подводных аппаратах и судах для обеспечения герметизации и защиты от коррозии резьбовых и крепежных деталей. Герметики обычно поставляют в виде замазок, имеющих верхний предел рабочих температур около 343°К. При его превышении герметик размягчается, а затем твердеет и становится хрупким вследствие старения. Специфическая характеристика нетвердеющих герметиков - пенетрация (степень мягкости, консистентности), измеряемая по глубине вхождения в герметик стандартной иглы.

Высыхающие герметики представляют собой растворы резиновых смесей в органических растворителях. После улетучивания последнего они становятся эластичными, не подвергаясь вулканизации, а при добавлении растворителя возвращаются в исходное жидкотекучее или вязкое пастообразное состояние. Высыхающие герметики готовят на основе бутадиен-нитрильных, бутадиен-стирольных, полихлоропреновых, карбоксилсодержащих и других каучуков в сочетании с фенолформальдегидными или инден-кумароновыми смолами. Для удешевления и придания специфических свойств в них вводят наполнители: мел. глину, тальк, двуокись титана, сажу и другие, содержание которых определяет усадку высыхающих герметиков.

Высыхающие герметики выпускаются однокомпонентиыми. В отличие от невысыхающих герметиков они требуют определенного времени для улетучивания растворителя и образования пленки и поэтому не могут эксплуатироваться сразу же после нанесения. Другой особенностью этих герметиков является необходимость многократного послойного нанесения (при нанесении кистью) для получения пленки требуемой толщины, что также требует определенного времени. К недостаткам высыхающих герметиков следует отнести значительную усадку, происходящую в результате улетучивания растворителя. Именно этот фактор, а также невысокая механическая прочность до самого последнего времени ограничивали применение высыхающих герметиков. Появление в 70-х годах нового класса полимеров — термоэластопластов, сочетающих свойства резин и пластмасс, изменило это положение, и в настоящее время ассортимент высыхающих герметиков значительно расширился. Термоэластопласты — это материалы, которые в условиях переработки ведут себя как термопласты, а в условиях эксплуатации — как резины.

Невысыхающий герметик можно рассматривать как многокомпонентную композицию, представляющую собой единую дисперсную систему, состоящую из двух фаз — полимерной (эластичной) и твердой, между которыми есть поверхность раздела. Полимерная фаза представляет собой термодинамически устойчивый раствор смеси каучука и пластификатора и ее можно рассматривать как дисперсионную среду. Твёрдой фазой является наполнитель и другие порошкообразные добавки это - дисперсная фаза. Такие многокомпонентные системы можно считать искусственными конгломератами, свойства которых зависят от количественного соотношения компонентов, их свойств и растворимости в системе. Верхний температурный предел таких герметиков ограничен 60º.

Существуют в виде замазок и паст, представляющие собой термопластичные пастообразные герметизирующие материалы, которые при нагревании переходят в вязкотекучее состояние. При понижении температуры восстанавливается первоначальная консистенция, которая не зависит от числа циклов нагрева и охлаждения. В течении всего срока эксплуатации эти герметики остаются в пластичном или высокоэластичном состоянии.

Обеспечение требуемых технологических и эксплуатационных свойств герметиков

Требуемые технологические и эксплуатационные свойства герметиков обеспечиваются:

- Правильным выбором марки герметика для заданной конструкции и условий эксплуатации;

- Качеством приготовления герметика и подготовки поверхности;

- Консистенции герметика.
Герметизация может быть внутришовной и поверхностной. При внутришовной герметизации происходит уплотнение соприкасающихся соединяемых поверхностей, например фланцевых и резьбовых соединений. В этом случае герметик имеет двусторонний контакт с уплотняемыми поверхностями. При поверхностной герметизации герметик наносят на поверхность для ее защиты от какого-либо воздействия. В этом случае герметик с одной стороны контактирует с защищаемой или уплотняемой поверхностью, а с другой — со средой.

Поверхностная герметизация может быть местной и общей. При местной герметизации герметиком покрывают участки у кромок соединения и поверхности швов в зонах заклепок и болтов, при общей — сплошной слой герметика наносят на всю защищаемую поверхность. На практике часто используются одновременно оба метода - так называемая комбинированная герметизация. Для уменьшения отдирающих нагрузок герметик наноситься с плавным уменьшением толщины по краям.

Процесс герметизации включает, как правило, следующие стадии:
- приготовление герметика;

- подготовка поверхности деталей и узлов;

- нанесение герметика;

- вулканизация герметика (в случае необходимости);

- пооперационный контроль и окончательный контроль качества герметизации;

- ремонт дефектных участков.
Приготовление герметика. Смешение компонентов (в случае двух- или многокомпонентных герметиков) производится в специальных малогабаритных планетарных, хоботовых, винтовых мешалках; с помощью пневмо- и электродрелей с укрепленными в патронах насадками-мешателями. Во избежание разогрева массы герметика частота вращения лопастей смесителя не должна превышать 200 об/мин.

Для смешения применяют также буровые машины с небольшой скоростью, снабженные плоской смесительной лопаткой, перемешивающей массу со дна к поверхности и из стороны, а также электрические мешалки с двойной спиральной лопастью. В отдельных случаях при приготовлении небольших количеств герметика смешение компонентов производят вручную ножом, лопаткой или шпателем в емкости из полиэтилена или другого материала, с которого легко удаляются остатки герметика в подвулканизованном состоянии. Однако качество смешения при этом значительно ниже. Плохое приготовление герметика в лучшем случае приводит к частичной подвулканизации или слишком длительной вулканизации герметика, в худшем — к недостаточной вулканизации всей массы герметика, что обусловливает недостаточную надежность герметизации. В большой степени качество приготовления герметика зависит и от правильности дозирования компонентов.

Подготовка поверхности. Достаточно прочное сцепление герметика с подложкой (субстратом) обеспечивается только при правильной подготовке поверхности, подлежащей герметизации. Предварительная обработка поверхности заключается в ее тщательной очистке от различного рода загрязнений и следов коррозии.

При герметизации гладких поверхностей (например, металлов) их обезжиривают, протирая чистым тампоном или ветошью, смоченными в растворителе. В качестве обезжиривающих веществ применяют органические, негорючие растворители, которые не оказывают корродирующего действия и являются эффективными обезжиривающими агентами — хлорированные алифатические и ароматические углеводороды, кетоны, гликоли. После обезжиривания поверхность протирают сухим чистым тампоном, не оставляющим на поверхности волокон, до полного удаления растворителя.

После очистки и обезжиривания в случае необходимости поверхность подвергают специальной обработке для повышения прочности сцепления с ней герметика. Выбор для этой цели клеев, грунтовок или аппретов зависит от состава и свойств герметика и других факторов.

Для улучшения внешнего вида поверхности до нанесения подслоя или герметика края герметизируемого шва оклеивают липкой лентой, которая после герметизации легко снимается, герметик остается только там, где он нужен, и не загрязняет поверхность, не подлежащую герметизации.

Нанесение герметика. Герметики не рекомендуется наносить при температуре окружающего воздуха ниже 5°С. При нанесении герметика при температуре ниже 15°С рекомендуется предварительно выдержать его в помещении при 15—25°С. При нанесении герметика на сильно нагретые солнцем поверхности он может быстро подвулканизоваться со стороны поверхности, и требуемая адгезия не будет обеспечена. Оптимальными условиями приготовления и нанесения герметиков являются температура 18—25°С и относительная влажность воздуха 50—75%.

Нанесение герметиков на небольших участках может производиться вручную с помощью шпателей, ножей, шприцев, профилирующих лопаток и пластинок, мастерков, однако это трудоемко и не обеспечивает хорошего качества герметизации. Для механизированного нанесения герметиков используют ручные, пневматические или гидравлические шприцы или насосы, а также специальные машины для укладки герметика. Широкое распространение получили ручные шприцы со съемными патронами (гильзами) разового пользования, которые заранее заполняют герметиками на специальных установках.

Вулканизация. Для ускорения процесса вулканизации герметик может быть повергнут термообработке путем продувки нагретым воздухом или нейтральным газом, выдержки в воздушной печи или термостате, радиационной сушилке или местного прогрева.

Контроль качества герметизации включает контроль качества приготовления герметика; соответствия времени применения герметика его жизнеспособности; качества подгонки сопрягаемых элементов; степени очистки и обезжиривания поверхности; качества нанесения герметика; соблюдения технологии нанесения и вулканизации; температуры и относительной влажности воздуха в помещении; состояния оборудования и оснастки; толщины и размера покрытия.

Все операции по приготовлению герметиков и герметизации должны выполняться рабочими, прошедшими специальное обучение, аттестацию и инструктаж по технике безопасности. Работы по приготовлению герметиков необходимо проводить в помещениях с эффективной приточно-вытяжной вентиляцией, под тягой или при местном отсосе с подачей свежего воздуха.

В том случае, когда в состав герметика входит растворитель, содержание паров растворителя в воздухе не должно превышать предельно допустимые нормы. Необходимо соблюдать также правила пожарной безопасности. При работе необходимо пользоваться спецодеждой, респираторами, хирургическими резиновыми или биологическими перчатками. Меры предосторожности при работе с конкретными марками герметиков указываются в соответствующей технической документации на герметики.

Заключение

Благодаря разнообразию свойств и простоте применения, герметики нашли обширную востребованность во многих сферах. Они служат материалом для получения теплозащитных, антикоррозионных, эрозионностойких, демпфирующих и гидроизолирующих покрытий. Их используют как эластичные клеи, а также в производстве эластичных форм для создания отливок и слепков в медицине, например, в стоматологии и криминалистике. Области применения герметиков разнообразны. Замазки широко используют в строительстве для уплотнения стыков панелей, стеклопакетов, швов бетонных покрытий и др. Самовулканизующимися пастами герметизируют клепаные, болтовые и другие соединения в кабинах, топливных баках, приборных отсеках самолетов и ракет, кузовах и бензобаках автомобилей и тракторов, водонепроницаемых переборках и отсеках судов. В промышленности герметики используют для уплотнения трубопроводов и другой аппаратуры, герметизации нефтехранилищ, в радиоэлектронной промышленности и электротехнике - для защиты деталей приборов и блоков от влаги и механических воздействий и т.д.

Список используемых источников

1.Герметизирующие полимерные материалы. / Л. С. Пинчук, А. С. Неверов, - М. :Машиностроение , 1995г. - 160 с.

2.Клеи и герметики. / Кардашов Д. А – М.: Химия, 1978. – 200 с.