16.Клей и клеевые композиции

Операция склеивания широко применяется. Она основана на адгезии, т.е.

способности клеевого слоя прочно удерживаться на поверхности склеиваемых

материалов. Клей должен смачивать поверхности, которые не содержат загрязнений.

Прочность склеивания определяется также когезией, т.е. прочностью самой клеевой пленки.

Клеи являются коллоидными растворами пленкообразующих полимерных

материалов в растворителе (ацетон, спирт и др.). Наиболее распространено

применение синтетических клеев. Они используются для склеивания пластмасс,

тканей, стекла, металлов, сплавов, керамики, бумаги, древесины, кожи, резины и т.д. -

практически любых материалов.

Синтетические полимерные клеи подразделяются на термопластичные и

термореактивные. Особенностями термопластичных клеев является невысокая

теплоемкость и гибкие, нехрупкие клеевые пленки. Эти клеи применяют при

температурах эксплуатации не выше 60°С. Термореактивные клеи отличаются

повышенной теплостойкостью и прочностью; они обеспечивают работоспособность

клеевых швов до 200...300°С, а клеи на основе кремнийорганических полимеров - до

1200°С.

Неорганические клеи представляют собой водные системы без органических

растворителей. Больше всего применяют алюмофосфатные растворы, получаемые

растворением А1(ОН)3 в 65 %-ной Н3РО4.

Клей характеризуется концентрацией, вязкостью, жизнеспособностью,

адгезией (после склеивания). Оптимальные свойства имеют клеевые швы малой

толщины 0,05...0,25 мм. Концентрация клея характеризуется относительной массой

навески после высушивания при 100... 120°С и выражается в процентах.

Вязкость клея является важнейшим технологическим параметром. Для

обеспечения вязкости клеи наносят в виде растворов, дисперсий (эмульсий),

расплавов. Используют водные растворы и эмульсии, растворы на основе мономеров,

жидкие олигомеры.

Жизнеспособность клея - это время с момента смешивания компонентов клея

до начала желатинизации, когда клей невозможно наносить.

Адгезию клея оценивают по сопротивлению равномерному отрыву или срезу

специальных образцов. Прочность адгезии не меньше прочности когезии, т.е.

собственной прочности материала клея.

В случае применения термореактивных клеев для обеспечения требуемых

свойств используют многокомпонентные клеевые композиции, в состав которых

входят: связующее, носитель, катализаторы, отвердители, ускорители, ингибиторы,

замедлители и различные модифицирующие добавки. Связующее - основа клея,

которая определяет свойства клеевого соединения. Носителем клея выступает растворитель, пленка, бумага, различные ткани. Растворитель сообщает клею

необходимую вязкость для нанесения слоя однородной толщины. Катализаторы и

отвердители обеспечивают отверждение клея, при этом катализаторы остаются без

изменения, а отвердители реагируют со связующим и обеспечивают образование

сетчатой структуры.

Ингибиторы и замедлители используются для предотвращения

нежелательного отверждения при хранении клея, увеличивая тем самым его сроки

годности. Срок годности (срок хранения) - время, в течение которого клей сохраняет

пригодность для применения.

Разнообразные модифицирующие добавки - наполнители, пластификаторы,

стабилизаторы и другие - вводят для улучшения технологических свойств,

уменьшения остаточных напряжений и снижения хрупкости клеевого шва.

Наиболее широко для создания термореактивных клеев применяются

эпоксидные и фенолформальдегидные олигомеры, компоненты полиуретанов.

Термореактивные клеи бывают горячего и холодного отверждения. Клеи горячего

отверждения отверждаются при повышенной температуре, холодного - как при

обычной, так и при повышенной температуре. Примером термореактивных клеев

могут служить клеи БФ. Они включают фенолформальдегидную смолу и

поливинилбутираль. Наиболее известны клеи марок БФ-2, БФ-4, и БФ-6.

Фенолкаучуковые клеи (ВК-32-20, ВК-3, ВК-4, ВК-13) - это растворы

фенолформальдегидной смолы и каучука в органических растворителях. Нитрильные

каучуки придают эластичность, что обеспечивает высокую прочность клеевого

соединения при отдире и сдвиге.

Клеи на основе эпоксидных смол ЭД-16, ЭД-20 и др. по совокупности свойств

отвечают всем требованиям, предъявляемым к связующим для клеев. Они нашли

широкое применение в промышленности, так как отличаются хорошей адгезией к

металлам, неметаллическим материалам; не выделяют летучих продуктов и имеют

малую усадку в процессе отверждения.

Термопластичные клеи получают из полимеров поливинилацетата,

полиэтилена, поливинилового спирта и т.д. К ним относятся также клеи - расплавы.

Это термопласты, переходящие в вязкотекучее состояние при нагревании и вновь

затвердевающие при охлаждении. Среди термопластичных клеев наиболее широкое

распространение получили полимеры на основе поливинилацетата (ПВА). ПВА

хорошо растворяется в спиртах, ацетоне, этилацетате, толуоле - эти растворы используются в виде клея.

Различают следующие виды клеев: жидкие клеи, твердые клеи, плёночные клеи,

липкие ленты и клеевые нити.

Клеи на основе эластомеров. Для склеивания резины со сталью, деревом,

стеклом или при склеивании резин между собой применяют клеевые композиции на

основе эластомеров. Готовят их путем растворения каучуков в органических

растворителях с добавками смол и наполнителей. Различают два типа клеев на основе

эластомеров - вулканизующиеся и невулканизующиеся. Прочность склеивания

последними невелика. Высокопрочное клеевое соединение получают вулканизацией

клея при комнатной (20...30°С) или повышенной (140...150°С) температуре. Для этого

в клей вводят вулканизующие вещества, активаторы и ускорители.

Клеи-расплавы. Клеи - расплавы находят широкое применение. Это вызвано их

преимуществами перед клеями, содержащими растворитель. Клейкость этих

композиций проявляется только в расплавленном состоянии. При охлаждении они

затвердевают, образуя твердую массу. Эту массу можно подвергать многократному

нагреванию до температуры плавления.

Обычно клеи — расплавы состоят из нескольких компонентов: основного

полимера, вещества, регулирующего вязкость расплава, наполнителя и других

добавок.

В качестве полимерной основы клея применяют термопласты. Для

регулирования вязкости расплава используют низкоплавкие смолы, которые должны

хорошо совмещаться с основным полимером, увеличивать его текучесть и

смачиваемость склеиваемых поверхностей. Применяют канифоль и ее производные,

терпеновые и углеводородные смолы, воск и парафин. Введение наполнителей (гипса,

коалина, кварцевой муки и др.) позволяет регулировать вязкость клеевой композиции,

улучшать физико-механические свойства клеев и их водостойкость. При этом

снижается стоимость клея.

Клеи - расплавы применяют в тех случаях, когда требуется быстро получить

надежное клеевое соединение различных материалов, эксплуатируемых при

температурах от - 50 до 150 °С.

Токопроводящие ____________клеи. Для применения в электрически связанных узлах схем

используют клеи, обладающие токопроводящими свойствами, на основе порошков

серебра, меди, алюминия, никеля, кобальта и железа. Токопроводные клеи наиболее

рентабельны для соединения разнородных материалов. Их использование позволяет исключить высокую температуру пайки при монтаже элементов схем, повысить

производительность сборочных операций.

Анаэробные клеи. Некоторые акриловые производные обладают способностью

быстро полимеризоваться при комнатной температуре без доступа воздуха, а в его

присутствии их можно хранить не менее года. Это свойство позволило разработать на

их основе клеевые композиции, которые нашли применение для стопорения

резьбовых соединений, фиксирования положения болтов, шпилек и штифтов, для

замены пайки и сварки при ремонте трубопроводов и заполнения раковин в отливках.

Основой анаэробной клеевой композиции являются олигоэфиракрилаты.

Кроме того, в композицию вводят минеральные наполнители (аэросил, двуокись

титана и др.), загустители - полимеры акрилатов и стирола, пластификаторы и др.

Приготовленные клеевые композиции могут отверждаться в результате

полимеризации при комнатной температуре без доступа воздуха при времени от

нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от содержания инициатора

полимеризации и типа склеиваемых материалов.

Неорганические клеи. Эти клеи являются высокотемпературными. Клеи

получают в виде концентрированных водных растворов неорганических полимеров,

твердых порошков, которые сначала плавятся, а потом затвердевают, и в виде

дисперсий.

Применяют фосфатные, керамические и силикатные клеи. Фосфатные клеи

являются растворами фосфатов. Часто в состав клеев вводят наполнители: инертные

или активные. Керамические клеи (фритты) - это тонкие суспензии оксидов щелочных

металлов (Аl2О3, SiO2 и др.) в воде. Прочность соединения сохраняется при

температурах 500...1000°С.

Силикатные клеи. Жидкое стекло обладает клеящей способностью, им можно

склеивать стекло, керамику, стекло с металлом, асбест. Алюмосиликатная связка

(АСС) с различными наполнителями образует клеи, отверждающиеся при 120°Сза 1...2

ч.

По функциональному назначению клеи подразделяются на конструкционные,

неконструкционные и специальные. К конструкционным относят композиции,

обеспечивающие передачу динамических и статических нагрузок от одной части

детали или изделия к другой, сопряжённой с ней посредством клеевой плёнки.

Неконструкционные клеи - композиции, применяемые для приклеивания

декоративных, облицовочных или изоляционных материалов и покрытий, крепления мелких ненагруженных деталей (датчиков различного назначения, токопроводящих

элементов электронных приборов и т.п.). К специальным относят композиции,

обладающие дополнительными функционально важными свойствами, например

токопроводящие, оптические, медицинские клеи и т.п.

17.Уплотнительные,изолирующие материалы

К уплотнительным относятся: Бумажные материалы, асбестовые материалы,

и материалы органического (природного) происхождения, металлические (алюминий,

медь, латунь, свинец, углеродистая сталь, высоколегированная сталь, армкожелезо).