В данной статье приведены исследования адгезионной прочности на сдвиг и водостойкости пластин полиамида-6 (ПА) марки «Римамид», склеенных этил-2-цианоакрилатными (ЭЦА) адгезивами, включая добавки геля кремнезёма (SiO2·H2O), полиметилметакрилата (ПММА). Был исследован широкий спектр ЭЦА клеев промышленных и бытовых марок (страна-производитель): Axton, (КНР); Сила, (КНР); Контакт, (Тайвань); Organide, (КНР); EG, (КНР); Akfix, (Турция); Cosmofen, (ФРГ); ЭЦА-РТ и ЭЦА-ЭО, г. Дзержинск, (Россия); MasterTeks, (КНР); Alteco, (Сингапур). На основе проведенных экспериментов, показана высокая адгезионная прочность ЭЦА адгезивов к поверхности ПА. Адгезионная прочность больше 9 МПа наблюдалась у клеев следующих марок: Сила с добавлением геля SiO2; Axton; Cosmofen CA-12; ЭЦА-РТ. Выяснено, что добавка ПММА обладает двойственным эффектом - снижает адгезионную прочность, но повышает гидролитическую стойкость клеевого соединения ЭЦА - ПА. Выявлена общая тенденция увеличения адгезионной прочности клеев с содержанием геля SiO2 после выдержки на воздухе 24 часа при комнатной температуре в среднем на 18%. Показано, что добавка геля SiO2 в клеевую композицию способствует увеличению гидролитической стойкости и адгезионной прочности гелеобразных клеев. Для оценки природы высокой адгезионной прочности цианоакрилатных клеев были проведены квантово-химические расчеты межмолекулярных взаимодействий в пакете Gaussian 16W методом B3LYPc базисными наборами 6-31G (d) и 6-311++G (d,p) модельных структур комплексов ПА в виде капролактама и поли-ЭЦА в виде этилового эфира 2-цианпропановой кислоты, в сравнении с полиметилметакрилатом в виде метилового эфира изомасляной кислоты. Получены значения энергии Гиббса в комплексе ЭЦА и ПА с базисом 6-31G (d) ΔG = 9,0 ккал/моль и с базисом 6-311++G (d,p) ΔG = 9,2 ккал/моль, а в комплексе ПММА и ПА-6 ΔG = 7,6 ккал/моль и ΔG = 7,9 ккал/моль соответственно. Найдено, что ΔG комплекса поли-ЭЦА - ПА термодинамически выгоднее комплекса ПММА - ПА. Энергия Гиббса образования межмолекулярных водородных связей в комплексах ЭЦА и ПА, ПММА и ПА по расчетам с применением базисов 6-31G (d) и 6-311++G (d,p) существенно не отличаются, поэтому в подобных расчетах адгезионного взаимодействия можно применять стандартный набор 6-31G (d).
This publication presents studies of the adhesive strength and water resistance of polyamide-6 (PA) plates of the «Rimamide» brand glued with ethyl-2-cyanoacrylate (ECA) adhesives, including additives of silica gel (SiO2·H2O), polymethylmethacrylate (PMMA). A wide range of ECA adhesives of industrial and household brands (country of origin) was studied: Axton, (China); Sila, (China); Kontakt, (Taiwan); Organide, (China); EG, (China); Akfix, (Turkey); Cosmofen, (Germany); ECA-RT and ECA-EO, Dzerzhinsk, (Russia); Master Teks, (China); Alteco, (Singapore). Based on the experiments carried out, the high adhesive strength of ECA adhesives to the surface of PA has been shown. Adhesive strength of more than 9 MPa was observed in adhesives of the following brands: Sila with the addition of silica gel, Axton, Cosmofen CA-12, ECA-RT. It was found that the PMMA additive has a dual effect - it reduces the adhesive strength, but increases the hydrolytic resistance of the ECA-PA adhesive compound. A general tendency has been revealed to increase the adhesive strength of adhesives with silica gel content after exposure to air for 24 hours at room temperature by an average of 18%. It has been shown that the addition of silica to the adhesive composition increases the hydrolytic resistance and adhesive strength of gel-like systems. To assess the nature of the high adhesive strength of cyanoacrylate adhesives, quantum chemical calculations of intermolecular interactions in the Gaussian 16W package were performed using the B3LYP method with basic sets 6-31G (d) and 6-311++G (d,p) model structures of PA complexes in the form of caprolactam and polyether in the form of ethyl ether of 2-cyanopropanoic acid, in comparison with polymethylmethacrylate in the form of isobutyric acid methyl ester. Gibbs energy values were obtained in the ECA and PA complex with a base of 6-31G (d) ΔG = 9.0 kcal/mol and with a base of 6-311++G (d,p) ΔG = 9.2 kcal/mol, and in the PMMA and PA complex-6 ΔG = 7.6 kcal/mol and ΔG = 7.9 kcal/mol, respectively. It was found that the ΔG of the poly-ECA-PA complex is thermodynamically more advantageous than the PMMA-PA complex. The Gibbs energy of the formation of intermolecular hydrogen bonds in the ECA and PA, PMMA and PA complexes does not differ significantly according to calculations using the bases 6-31G (d) and 6-311++G (d,p), therefore, the standard set of 6-31G (d) can be used in such calculations of the adhesive interaction.