Состав и классификация клеев

Типовой состав любого пленкообразующего (в т.ч. клея) содержит следующие компоненты:

1. Основой клея является вещество или смесь веществ, характеризующаяся высокой адгезией к подложке и другими эксплуатационными характеристиками (это – синтетические мономеры, олигомеры, высокополимеры, каучуки, неорганические соединения и металлы). Основа может быть исходно твердой и жидкой.

2. Для разжижения основы и придания ей смачивающих свойств используют растворитель или нагревом ее переводят в текучую форму.

3. Для повышения недостаточной адгезии основы (например, у неполярных кремнийорганических смол) в состав вводят активаторы, ПАВ (поверхностно-активные вещества), реакционно способные ПАВ, называемые РПАВ.

4. Для перевода термореактивной основы в твердое состояние (отверждения, вулканизации) вводят отвердители и катализаторы.

5. Скорость затвердевания регулируют замедлителями или ускорителями.

6. Для подавления нежелательных химических реакций вводят ингибиторы.

7. Наполнители – инертные к основе дисперсные порошки с размером частиц порядка 1 – 5 мкм. Позволяют изменять свойства пленки:

- увеличивают механические свойства (прочность, модуль упругости);

- теплопроводность при использовании металлических наполнителей увеличивается, а при использовании молотого асбеста – уменьшается;

- электропроводные клеи и эмали получают введением коллоидных порошков серебра, золота, никеля, углерода (но не алюминия);

- теплостойкость с применением порошков (окись алюминия, окись хрома, керамические порошки, алюминиевая пудра, молотый асбест) увеличивается по сравнению с T_д полимера более чем на 100° C.

 

- Высокодисперсные наполнители повышают адгезию, снижают усадку.

8. Пластификаторы (каучуки и полимеры со спиральной конформацией молекул) встраиваются в «сшивки» сетки термореактивной основы и снижают хрупкость, улучшают морозостойкость, но, к сожалению, могут снижать теплостойкость и деструктивную стойкость (термостойкость) клея.

9. Специальные добавки:

- антипирены (огнегасящие);

- тиксотропные (чтобы не стекало с вертикальных поверхностей);

- загустители (для пористых поверхностей);

- противостарители;

- вспенивающие агенты;

- инсектофунгициды – яды для защиты от биоповреждений.

 

Клеи можно классифицировать по нескольким важнейшим показателям:

1. По типу основы все пленкообразующие делят на:

- органические (мономерные, олигомерные, смоляные высокополимерные и каучуковые);

- неорганические – к ним относятся, в основном, алюмофосфатные композиции (в рекламе называемые «керамические»), состоящие из смеси гидрооксида алюминия Al (OH)₃ с ортофосфорной кислотой H₃PO₄ с керамическим наполнителем, и фриттовые клеи на основе водной суспензии порошка минерального стекла;

- металлические, представляющие собой жидкую при комнатной температуре металлическую эвтектику галлия с другими металлами от олова, серебра до меди и вольфрама. При нагреве такой клеевой пленки она необратимо распадается на высокотемпературные интерметаллические соединения, атомы которых диффундируют в изделие и создают соединение деталей.

 

2. Органические (полимерные) клеи и другие пленкообразующие делятся на:

- Термопластичные (обратимые). Их молекула в отвердевшем слое имеет линейную конфигурацию. Клеевой слой образуется за счет испарения растворителя, простого охлаждения клея – расплава или полимеризации жидкого мономера до линейной молекулы (к последним относятся семейство клеев «Циакрин» и анаэробные клеи «Локтайт», «Анатерм» и «Унигерм»). Термопластичные пленки при нагреве выше Тс и Тт вновь размягчаются, а в растворителях соответствующей полярности – растворяются.

- Термореактивные (необратимые). Это самые распространенные технически важные олигомерные (смоляные) конструкционные клеи. Их молекулы способны к химической сшивке в пространственную сетку – отверждению или вулканизации по реакции полимеризации или поликонденсации со всеми присущими особенностями (см. лаб. №1). Твердение таких клеев тоже условно называют «сушкой». Отверждение таких составов может происходить как без нагрева – «холодное отверждение», так и с нагревом – «горячее отверждение». Быстрое испарение растворителя и большая усадка пленок при высыхании и отверждении – сшивке вызывают внутренние напряжения, снижающие прочность клеевого шва. Введение пластификаторов (нитрильных каучуков, полиацеталей - бутвара) способствуют повышению прочности клеевого соединения. Резиновые клеи для авиационной промышленности практически всегда термореактивные, то есть вулканизирующиеся. Только одни из них требуют горячей вулканизации (лейконат, просто «сырая резина»), а другие «самовулканизируются» отвердителем без нагрева (клей 88 или его гражданский аналог – клей «Момент»);

3. По состоянию поставки (по товарной форме) могут быть:

- твердые – в виде порошка или прутка. Такой клей наносят либо на нагретую выше Тт поверхность, либо расплавляют и выдавливают из специального нагревательного пистолета. Такие «клеи - расплавы» могут образовывать как термопластичные, так и сшитые (отвержденные) пленки конструкционного назначения;

- жидкие (растворы в растворителях соответствующей полярности, например, БФ или «Момент», или исходножидкие, например, смола ЭД). В первом случае после нанесения клея необходима «подсушка» для удаления растворителя, во втором – необходимо применение отвердителя;

 

- пленочные. Такие составы содержат загустители, а сам клей выпускают в виде пленки толщиной порядка 1 мм, помещенной между пленками полиэтилена (который не имеет адгезии к клею). При необходимости из такого полуфабриката вырезают заготовку по форме клеевого шва, сдирают защиту, прикатывают, собирают клеевое соединение и подвергают горячему отверждению. Этот прием очень технологичен и экономен.

- Жидкие мономеры (цианакрилатные). Они обладают очень высокой текучестью и смачивающей способностью. Клеи типа «Циакрин» поставляются в герметических тубах, так как после нанесения на поверхность твердеют под воздействием влаги, воздуха в течение 0,5 –10 мин. Клеи типа «Анатерм» называют анаэробными. В присутствии кислорода воздуха (ингибитора отверждения) они не твердеют более года. Как только прекращается контакт с воздухом, например, в клеевом шве, при уплотнении резьбы, зазоре заклепочного шва менее 0,5 мм, клей очень быстро твердеет. Поставляются они в полузаполненной полиэтиленовой таре;

- Клеи выпускают одно – и многокомпонентные. Однокомпонентные клеи производят в готовом для употребления виде, Многокомпонентные клеи поставляются в виде нескольких составных частей, например, раствора смолы и отвердителя, которые смешивают между собой непосредственно перед употреблением. Каждый из компонентов в отдельности может храниться достаточно долго.