Клеи синтетические
КЛЕИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ, клеи на основе синтетич. мономеров, олигомеров, полимеров или их смесей. Клеи синтетические получили наиб. широкое распространение по сравнению с др. клеями (см. Клеи природные. Клеи неорганические) благодаря возможности легкого и направленного изменения их св-в. Чаще всего клеи синтетические классифицируют по хим. природе основы на термореактивные (реактивные) и термопластичные. У первых при склеивании изменяется хим. структура, и они из пластичного состояния необратимо переходят в стеклообразное или эластичное (см. Резиновые клеи)в результате протекания хим. р-ции - поликонденсации, полимеризации или полиприсоединения (процесс наз. отверждением). У вторых хим. структура при склеивании не изменяется; они затвердевают в результате удаления р-рите-ля (клеи-растворы) или застывания расплава (клеи-расплавы, или термоплавкие клеи). Ниже рассмотрены наиб. важные клеи синтетические этих двух групп. Реактивные клеи - композиции на основе мономеров, реакционноспособных синтетич. олигомеров и полимеров, а также НК и СК. Феноло-формальдегидные клеи получают на основе гл. обр. резольных феноло-формальд. смол (Ф.-ф.с.). Хорошими клеящими св-вами обладают Ф.-ф. с. с мол. м. 300-500. Клеями служат ацетоновые, спиртовые или водные р-ры немодифицированных Ф.-ф. с. и пленки, изготовленные пропиткой волокнистых материалов (напр., бумаги из сульфатной целлюлозы) спиртовым р-ром Ф.-ф. с. Сохранность от 30 мин до 4 ч (жидкие клеи) и 1-5 сут (пленочные). Отверждаются при комнатной т-ре под действием сульфокислот или при 140-150°С (феноло-резорцино-формальд. клеи-в нейтральной среде). Клеевая прослойка работоспособна до 70-150 °С (обычно до 100°С) в зависимости от природы Ф.-ф. с. и отвердителя, а также т-ры отверждения; водо-, масло-, бензостойка, обладает высокой адгезией к полярным пов-стям, но очень хрупка и не выдерживает напряжения, возникающего при тепловом расширении соединяемых материалов. Применяют для склеивания древесины, фанеры, пенопластов и др. материалов, при изготовлении слоистых конструкций, тары и т. п. в авиац., мебельной и др. отраслях пром-сти. Для повышения эластичности клеевых прослоек Ф.-ф. с. модифицируют поливинилацеталями (феноло-ацетальные клеи), а также др. термопластами и каучуками (феноло-каучуковые клеи), а для придания повышенных тепло- и термостойкости (до 300-500 °С) - кремнийорг., титанорг. или карборансодержащими соед. (табл. 1). Феноло-ацетальные клеи выпускают в виде р-ров в спиртах, кетонах, смесях спиртов с ароматич. углеводородами или в виде пленок. Сохранность не менее 6 мес. Отверждаются при 140-150°С в течение 0,5-2 ч. Обладают высокой адгезией к металлам, керамике, нек-рым отвержденным реактопластам и к термопластам. Отвержденные клеи высокопрочны при разл. видах нагружения, бензо- и масло-стойки, в отсутствие добавок, повышающих теплостойкость, работоспособны до 60 °С. Клеевые прослойки на основе нек-рых этих клеев тепло-, термо- и атмосферостойки. Применяют для сборки силовых конструкций из металлов, стеклопластиков, керамики и др. материалов в пром-сти и быту. Феноло-каучуковые клеи могут содержать вулканизующие системы, наполнители (напр., асбест), термостабилизаторы. Одноупаковочные клеи выпускают в виде пленок, в т.ч. армированных стеклянными или полиамидными тканями; их сохранность не менее 4 мес. Двухупаковочные клеи готовят смешением р-ра Ф.-ф. с. с резиновой смесью; их сохранность 6-24 ч. Отверждаются при 120-200 °С и давлении 0,35-2 МПа в течение 1-4 ч. Отвержденные клеи высокопрочны при разл. видах нагружения, тепло- и водостойки, устойчивы в разл. климатич. условиях; при 150-200 °С работоспособны до 30000 ч и более, при 300 °С- 500-1000 ч. Применяют при изготовлении сотопластов, сборке конструкций из металлов, стекло- и углеродопластов, для при- клеивания теплозащиты и теплоизоляции гл. обр. в авиац. и ракетной технике. Недостатки: выделение летучих в-в при склеивании и необходимость высоких давлений (до 2 МПа), непригодность для соединения соосных деталей по ци-линдрич. пов-стям.
Ниже комнатной т-ры отверждаются комплексами BF3 с гликолями, алифатич. аминами или эфирами, смесью аминов с трифенилфосфитом (сохранность неск. мин), при комнатной т-ре - алифатич. аминами за 4-12 ч до степени, при к-рой изделие можно подвергать дальнейшей обработке; отверждение ускоряют введением фенолов, спиртов, третичных аминов (сохранность 1-2 ч). Макс. прочность при сдвиге (15-20 МПа) клеевых соед. достигается через неск. сут; работоспособны при т-рах не выше 80 °С. Ароматич. аминами, ангидридами многоосновных карбоновых к-т, дициандиамидом, феноло-формальд. смолой эпоксидные клеи отверждаются при 120-200 °С в течение 10-2 ч (сохранность клея не менее 24 ч). Прочность клеевых соед. до 35 МПа, они работоспособны от -50 до 200 250 °С, устойчивы к действию влаги и в тропич. климате. Эластифицир. клеи создают клеевые прослойки, отличающиеся высокой трещиностойкостью. Эпоксидные клеи универсальны; их применяют практически во всех областях народного хозяйства. Полиуретановые клеи получают на основе изоцианатов (в т. ч. и блокированных) и гидроксилсодсржащих соед. (гл. обр. олигоэфиров), реагирующих с образованием полиуретанов. Могут содержать инициаторы отверждения (вода, спирты, водные р-ры солей щелочных металлов и карбоновых к-т), порошкообразные наполнители (ТiO2, ZnO, цемент), р-рители (ацетон, спирты, хлорзамещенные углеводороды), добавки полимеров (напр., хлорированный ПВХ). Выпускают в виде жидкостей разл. вязкости. Сохранность двухупаковочных клеев 1-3 ч. Они отверждаются при комнатной т-ре в течение не менее 24 ч или при 100-150°С и давлении до 0,3 МПа в течение 3-6 ч. По сравнению с другими клеи синтетические обладают наиб. высокой адгезией к разл. материалам. Отвержденные клеи водо-, масло- и атмосферостойки, устойчивы к действию топлив, ароматич. углеводородов; работоспособны гл.обр. от -200 до 120°С, клеи на основе полиэфиркарборанов и изоцианатов - до 500 °С и выше (табл. 2). Применяют при сборке конструкций из металлов, пластмасс, стекла, керамики в авиац. и космич. технике, стр-ве, машино- и автомобилестроении, при изготовлении дублир. материалов из полимерных пленок и др.
Основа одноупаковочных активируемых влагой полиуретановых клеев - уретановый форполимер, содержащий своб изоцианатные группы. В отсутствие влаги (напр., в герметично закрытой емкости) сохранность этих клеев до 1 года. Однако они сравнительно быстро отверждаются при комнатной т-ре после нанесения на склеиваемые пов-сти; сохранность клея слоем 0,25 мм на воздухе при 23 °С и влажности 50% составляет от 15 мин до 5 ч, время отверждения в этих условиях и давлении 0,02-0,2 МПа - от 1 до 18 ч (при 35-100°С - до 5 мин). Основа одноупаковочных термически активируемых полиуретановых клеев - полиуретановый форполимер с блокированными изоцианатными группами или смесь полиэфирполиола с изоциапатом блокированным. М.б. в виде вязких жидкостей или твердых продуктов. Сохранность при 20 °С до 1 года. Отверждаются при 80-120 °С в течение 20-4 ч. Отвержденные клеи работоспособны от -60 до 120°С. Применяют для склеивания металлов и преим. неметаллов в разл. отраслях пром-сти. Карбамидные клеи получают на основе мочевино- и (или) меламино-формальд. смол. Могут содержать отвердители (карбоновые или минер, к-ты - преим. щавелевая, молочная, соляная, фосфорная и их аммониевые соли), наполнители (активные - мука злаков, крахмал, производные целлюлозы; инертные - древесная мука, гипс), пластификаторы (диэтиленгликоль, резорцин), хлоропреновые латексы, термопласты, напр. поливинилацетат, полиметилметакрилат (гл.обр. в виде дисперсий), вспенивающие агенты, ПАВ. Срок хранения смол при 18-23°С составляет 2-6 мес. Готовят клеи растворением порошкообразных смол в воде с послед. смешением их водных р-ров с др. ингредиентами. Карбамидные клеи - жидкости разл. вязкости или пасты. М.б. одно- или двухупаковочными. Сохранность клея, в к-рый введен отвердитель (1% NH4Cl), 2-24 ч. Отверждаются при комнатной т-ре в присут. отвердителя в течение 3-6 ч; при 90-120 °С в присут. отвердителя за 0,5-2 мин или без него за 5-12 мин. Характеризуются хорошей адгезией к древесине, пожаро- и взрывобезопасностью. Отвержденные клеи бесцветны, водо- и плесенестойки. Прочность при скалывании клеевых соед. разл. древесных материалов при 20 °С в сухом состоянии 1,5-4,0 МПа, после выдержки в воде при 20°С в течение 2 сут 3 МПа. Менее токсичны (благодаря меньшему содержанию своб. формальдегида) и в отвержденном состоянии более водостойки клеи на основе мочсвино-меламино-формальд. и мочевино-бензогуанамино-формальд. смол, чем клеи на основе мочевино-формальд. смол. С помощью клеев на основе меламино-формальд. смол получают соед. более высокого качества, чем с др. карбамидными клеями. Благодаря дешевизне эти клеи самые крупнотоннажные. Применяют их в столярных работах, произ-ве мебели, фанеры, макетов и др. изделий из древесины. Кремнийорг. клеи получают на основе кремнийорганических полимеров. Могут содержать: отвердитель (обычно орг. пероксиды, амины, щелочи, силазаны), эпоксидные олигомеры, каучуки и др. орг. полимеры, повышающие эластичность и прочность клеевой прослойки, полиоргано-металлосилоксаны, улучшающие термостойкость, эластичность и адгезию, наполнитель (асбест, BN, Сr2О3, ZnO и др.), р-ритель (этилацетат, спирт, толуол и др.). Выпускают в виде вязких жидкостей или паст. Отверждаются в течение 2-3 ч при 150-270 °С, с помощью силазанов - при комнатной т-ре. Отвержденные клеи отличаются высокой тепло-, термо- и атмосферостойкостью; работоспособны от -60 до 600 °С (длительно) и до ~1000 °С (кратковременно), а клеевые прослойки на основе кремнийорг. эластомеров от — 110 до 260-300 °С. Применяют для склеивания металлов, теплостойких неметаллич. материалов (напр., стеклотекстолитов, графита, асбоцемента, теплостойких резин), приклеивания к металлам теплоизоляции и теплозащитных покрытий в авиац., ракетной и др. отраслях пром-сти. Полиэфирные клеи получают на основе ненасыщ. сложных полиэфиров, напр. олигоэфиракрилатов и (или) полиэтилeнгликольмалеинатов, олигокарбонатакрилатов. Могут содержать наполнитель (стекловолокно, SiO2, тальк, цемент), мономеры (стирол, винилацетат, мсгилметакрилат, акриловая к-та, амиды ненасыщ. карбоновых к-т), полифункциональныс соед. (аллиловые эфиры дикарбоновых к-т, триаллилцианурат), эпоксидные смолы, полиизоцианаты, загуститель (насыщ. полиэфиры). Сохранность многоупаковочных клеев от неск. мин до неск. ч. Их отверждают в присут. инициатора, а в нек-рых случаях и ускорителя (нафтената Со, третичных аминов) от неск. ч до 3 сут при 20 °С или от неск. мин до неск. ч при 60-100 oС. Применяют для склеивания полиэфирных стеклопластиков, термопластов, металлов, древесины, в произ-ве оптич. изделий, мебели, в стр-ве, машиностроении. Одноупаковочные композиции на основе олигоэфир- или олигокарбонатакрилатов со строго определенным соотношением инициатора (гл. обр. кумилгидропероксида), ускорителя (аминов, амидов) и ингибитора (фенолов) наз. анаэробными клеями. Их можно хранить на воздухе, обычно в полиэтиленовой упаковке, стенки к-рой проницаемы для О2, не менее 1 года. По вязкости h разделяют на сильнотекучие (h=10-20 мПа.с), текучие (h=20-200 мПа.с), средней вязкости (h=200-2000 мПа.с), труднотекучие (h=2000-20000 мПа.с) и пастообразные (h=20000-100000 мПа.с). Отверждаются без доступа воздуха при 15-35°С в течение 6 ч после обработки соединяемых пов-стей активаторами (напр., солями переходных металлов- FeCl3, CuCl2, Pb-, Co- или Ni-солями жирных к-т) или в течение 24 ч без такой обработки, а при 100°С - в течение 15-30 мин. В СССР выпускаются анаэробные клеи анатерм, унигерм и ВАК. В зависимости от состава отвержденные клеи работоспособны от -253 до 300 °С. Применяют для контровки винтовых и болтовых соединений, фиксации подшипников, зубчатых колес на валу, втулок, уплотнения резьбовых и фланцевых соединений и др. Акрилатные клеи получают на основе мономеров -акрилатов, цианакрилатов, реже их форполимеров и полимеров (в виде р-ров в собственных мономерах). Могут содержать наполнители (аэросил, кварцевая мука), пластификаторы (дибутилфталат, трифенилфосфат), модифицирующие добавки (синтетич. смолы, каучуки, др. мономеры, напр. стирол, винилацетат, акрилонитрил, акриловая к-та, диаллилфталат, глицедилметакрилат). Цианакри латные клеи содержат также ингибитор полимеризации (гидрохинон, SO2). Выпускают акрилатные клеи в виде жидкостей (одноупаковочные) или порошка и жидкости (двухупаковочные). Склеивание происходит при 20-100 °С или под действием УФ лучей. Сохранность после введения ускорителя отверждения может составить всего 1 ч. Для увеличения сохранности двухупаковочных клеев ускоритель в виде р-ра, напр. в хлорир. углеводороде, наносят на одну из соединяемых пов-стей, а акрилатный компонент - на другую. Отверждение после приведения обработанных пов-стей в контакт заканчивается за неск. мин. В герметичной таре сохранность цианакрилатных клеев 6 мес, однако они быстро (за неск. с или неск. мин при 20 °С в зависимости от природы субстрата) отверждаются в отсутствие инициатора и ускорителя отверждения; процесс ускоряется влагой воздуха, слабыми основаниями или спиртами. Отвержденные акрилатные клеи масло-, топливо-, водо- и атмосферостойки, а клеи на основе цианакрилатов удовлетворительно устойчивы в воде. Работоспособны до 70-80 °С; отвержденные цианакрилатные клеи, модифицированные бифункциональными соед., - до 150°С. Применяют для склеивания орг. и силикатных стекол, пластмасс, металлов; цианакрилатные клеи - в произ-ве изделий, требующих быстрой сборки, в приборостроении, электронике и оптике; для присоединения тензорезисторов, соединения живых тканей в медицине, заливки трещин в металлич. деталях. Полиимидные клеи получают на основе полиамидокислот, олигоимидокислот, олигоимидов либо исходных соед. для их синтеза, превращающихся при отверждении в полиимиды. Могут содержать наполнители (алюминиевая пудра, асбест, стекловолокно), эластификаторы (каучуки) и термостабилизаторы (соед. As). Выпускаются в виде вязких р-ров (10-15%-ной, 50-60%-ной или 30-50%-ной концентрации соотв. на основе полиамидокислот, олигоимидокислот или олигоимидов) в полярных р-рителях (напр., ДМФА, диглиме, диоксане, хлорир. углеводородах, фурфуроле) или пленок, армированных стеклотканью, металлич. сетками и др. Жидкие клеи чувствительны к действию влаги и нагреванию; ок. 0 °С в отсутствие влаги их можно хранить от неск. мес до 1 года. Пленочные клеи в обычных условиях хранятся длит. время. Отверждаются при 150-450 °С и давлении 1-1,5 МПа в течение неск. ч. Отвержденные клеи отличаются высокой термо-, водо-, атмосфере- и химстойкостью. Применяют в авиац. и космич. технике при сборке силовых конструкций из Ti, Be, легир. сталей, термостойких неметаллич. материалов, напр. графита, керамики, стеклопластиков.
Термопластичные клеи - композиции на основе термопластов. Полиакриловые клеи получают на основе полимеров акрилатов, метакрилатов и их сополимеров (гл. обр. бутилакрилата или этилгексилакрилата с акриловой и метакриловой к-тами, стиролом, винилацетатом, этилакрилатом, метилакрилатом). Выпускают в виде р-ров в орг. р-рителях (напр., в этилацетате, толуоле, хлороформе, ацетоне) или дисперсий в воде. Могут содержать наполнители (аэросил, цемент, мел), пластификаторы, полимеры (нитрат целлюлозы, канифоль, сополимер винилхлорида с винил-ацетатом). Нек-рые типы клеев на основе низкомол. продуктов полимеризации бутил- или этилгексилакрилата и их смесей с высокомол. гомологами (т. н. схватывающие клеи) обладают постоянной клейкостью в отсутствие р-рителя и способны при небольшом давлении и комнатной т-ре быстро "схватываться" с разл. пов-стями. Клеевые прослойки водо-, атмосфере-, масло- и топливостойки, м.б. прозрачными. Применяют для склеивания стекол, термопластов, бумаги, тканей в произ-ве тары и др. упаковки, липких лент и нетканых материалов. Полиамидные клеи получают на основе полиамидов. Выпускают в виде жидкостей или твердых материалов (порошки, прутки, пленки и др.). Могут содержать р-рители (спирты, вода, фенолы, 25%-ный р-р СаСl2 в метаноле), пластификаторы (глицерин, касторовое масло, этерифицированное этиленгликолем), наполнители (порошки оксидов металлов, волокна), а также др. полимеры (канифоль, мо-дифицир. бутанолом феноло-формальд. смолу, полиизо-бутилен). Твердые полиамидные клеи - типичные клеи-расплавы. Интервал т-р текучести в зависимости от типа полиамида 150-275 °С. Обладают хорошей адгезией к разл. материалам, в отвержденном состоянии - высокой эластичностью, топливо-, масло- и плесенестойкостью, устойчивостью к р-рам солей; работоспособны от -60 до 60-80 °С. Применяют в машино- и приборостроении для соединения металлов между собой, а также с неметаллами, в произ-ве бумажной и картонной упаковки, изделий ширпотреба из кожи и тканей, для переплета книг, альбомов и др. полиграфич. изделий. Поливинилацетальные клеи получают на основе поливинилацеталей. Могут содержать пластификаторы, модификаторы, повышающие теплостойкость (диизоцианаты, глиоксаль, феноло-альдегидные смолы). Клей на основе немодифицир. поливинилацеталей выпускают гл. обр. в виде пленок, сохранность к-рых не менее 1 года. Характеризуются высокой адгезией к полярным пов-стям, в т. ч. к металлам и стеклу, а на основе поливинилбутираля являются также бесцветными, прозрачными, свето- и морозостойкими. Работоспособны до 60 °С, но недостаточно водостойки. Применяют для изготовления многослойных стекол, в произ-ве одежды. Поливинилацетатные клеи-25-70%-ные р-ры поливинилацетата в орг. р-рителях, напр. в спиртах, кетонах, эфирах, метиленхлориде, и его водные дисперсии (содержание полимера 35-60%). Выпускают в виде вязких жидкостей или паст. Могут содержать пластификаторы, природные и синтетич. смолы (канифоль, шеллак, поливинилбутираль, феноло-формальд. или алкидные смолы), антисептики (пен-тахлорфенолят Na), а пастообразные клеи - наполнители (кварцевая мука, мел, тальк), дисперсные клеи-стабилизаторы (поливиниловый спирт). В герметичной таре можно хранить при 0-40 °С не менее 1 года. Обладают хорошей адгезией к разл. материалам, дешевы, водные дисперсии негорючи и безвредны. Клеевые прослойки работоспособны до 40 °С, топливо-, масло- и атмосферостойки, но имеют низкие водостойкость и прочность при длит, нагружении. Применяют для склеивания бумаги, пластмасс, древесины, тканей, кожи, металлов в разл. отраслях пром-сти, стр-ве и быту. Поливинилхлоридные клеи получают на основе ПВХ, хлорированного ПВХ или сополимеров винилхлорида с винилацетатом и др. мономерами. Могут содержать др. полимеры (эпоксидная либо кумарон-инденовая смола, каучуки), наполнители (TiO2, SiO2, мел), пластификаторы. пигменты. Выпускают в виде р-ров в орг. р-рителях (кетонах, хлорир. углеводородах, эфирах, ТГФ) или дисперсии в пластификаторах (т.наз. пластизольные клеи). Концентрация клеев-растворов составляет 10-30%, пластизольных клеев - не менее 90%. Хранятся в герметичной таре 0,5-6 мес. Склеивание клеями-растворами проводят при комнатной т-ре от 0,5 до неск. сут, а пластизольными клеями при 120-170°С в течение 10-30 мин. Клеевые прослойки стойки к действию агрессивных сред, отличаются высокой прочностью при расслаивании, работоспособны до 60 °С. Применяют для склеивания натуральных и искусств, кож, замши (в произ-ве обуви), тканей, древесины, пенопластов, для приклеивания материалов на основе поливинилхлорида к разл. материалам, пластизольные клеи для соединения замасленных пов-стей металлов, напр. в автомобильной пром-сти. Полиолефиновые клеи получают на основе гомо- и сополимеров этилена или полиизобутилена. Могут содержать наполнители, др. полимеры (атактич. полипропилен, прир. смолы, низкомол. полистирол), модификаторы, придающие повыш. адгезию и текучесть в расплавл. состоянии (малеиновый ангидрид, акриловая к-та, капролактам, воск, парафин) или повыш. теплостойкость полиизобутиленовому клею (дивинилбензол), антиоксидант. Выпускают в виде гранул, пленок, лент, шнуров, порошка, волокон, а полиизобутиленовый клей - в виде р-ров (напр., в бензине). Полиэтиленовыми клеями соединяют по технологии склеивания клеями-расплавами при 200-210 °С, полиизобутиленовыми - по технологии склеивания контактными клеями. наиб. распространение получили клеи на основе сополимеров этилена с винилацетатом (склеивают при 110-140°С в течение 1-15 с). Применяют для соединения текстильных материалов в швейном произ-ве, при изготовлении упаковочных материалов, в произ-ве обуви, липких лент и др. Полиэфирные клеи получают на основе насыщ. сложных полиэфиров, напр. продуктов взаимод. этиленгликоля и (или) бутиленгликоля с терефталевой, себациновой, ортофталевой или др. к-тами. Могут содержать наполнитель (TiO2, SiO2), р-ритель (метиленхлорид, ацетон), модифицирующие добавки (полиизоцианаты, др. полимеры). Выпускают в виде порошков, гранул, пленок, прутков. Склеивают ими по технологии склеивания клеями-расплавами. Клеевые прослойки водо- и атмосферостойки, работоспособны от -60 до 150°С. Применяют для склеивания пленок и тканей из полиэтилентерефталата, а также др. термопластов. Лит. Сборник технических условий на клеящие материалы, под ред Д. А. Кардашова. Л.. 1975: Кардашов Д. А., Синтетические клеи, 3 изд., М.. 1976: Петрова А П.. Термостойкие клеи, М., 1977; Кардашов Д. А., Петрова А. П.. Полимерные клеи. Создание и применение. М., 1983, Пригыкин Л М.. Кардашов Д. А.. Вакула В.Л.. Мономерные клеи, М., 1988. Handbook of adhesives. cd. by I. Skcist, 2 ed., N.Y., 1977; Lees W A. Adhesives in engineering design, L., 1984; Shields J., Adhesives handbook, 3 ed., L, 1984; Landrock A. H.. Adhesives technology handbook. Park Ridge (NY.). 1985; Habenicht G., Klebcn. Grundlagen, Technologie, Anwendungen, В., 1986. Г В. Комаров
===
Исп. литература для статьи «КЛЕИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ»: нет данных
Страница «КЛЕИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
Активные темы форума