Основные виды и свойства синтетических клеев

Синтетические клеи изготавливаются на основе синтетических мономеров, олигомеров, полимеров или их смесей. Могут содержать  отвердители,  наполнители, растворители, стабилизаторы, пластификаторы, эластификаторы. Добавками модифицируют свойства клея – липкость (способность клея “сцепляться” с поверхностью при комнатной температуре), вязкость, скорость отверждения, сохранность, или жизнеспособность (время, в течение которго клей пригоден к применению), а также свойства клеевой прослойки – прочность, жесткость, термо- морозо-, атмосферостойкость и др. Синтетические клеи  могут быть жидкими ( растворы, эмульсии, суспензии, индивидуальные мономеры), пастообразными или твердыми (пленки, гранулы, порошки, прутки), одно- или многоупаковочными ( компонентными) . Последние поставляются чаще всего в виде двух частей [отвердитель и (или) ускоритель отверждения – отдельно от основной композиции], совмещаемых непосредственно перед употреблением. Они получили наибольшее широкое распространение по сравнению, с другими клеями, благодаря развитой сырьевой базе и  возможности легкого и направленного изменения их свойств. Эти клеи классифицируют по химической природе  на две принципиальных группы: реактивные (в том числе термореактивные) термопластичные. У первых, —  при склеивании изменяется химическая структура, и они из пластичного состояния необратимо переходят в стеклообразное или эластичное состояние в результате протекания химической реакцции – поликонденсации, полимеризации или полиприсоединения. У вторых, —  химическая структура при склеивании не изменяется; они затвердевают в результате удаления растворителя (клеи-растворы) или застывания расплава (клеи-расплавы, или термоплавкие клеи). Виды и свойства наиболее распространенных синтетических клеев приведены ниже. Все они могут применяться в деревообрабатывающей и мебельной промышленности на основных или  вспомогательных производствах и при ремонте  оборудования.      Виды реактивных клеи Феноло-формальдегидные клеи получают на основе  резольных феноло-формальдегидных смол. Хорошими клеящими свойствами обладают  клеи  с молекулярной массой 300-500. Клеями служат ацетоновые, спиртовые или водные растворы немодифицированных смол и пленки, изготовленные пропиткой волокнистых материалов (напр., бумаги из сульфатной целлюлозы) спиртовым раствором смолы. Отверждаются при комнатной температуре под действием сульфокислот или в горячих прессах при 140-150°С. Клеевая прослойка работоспособна до 70-150°С (обычно до 100°С). Применяют для склеивания древесины, фанеры, пенопластов и др. материалов, при изготовлении слоистых конструкций, тары.   К группе фенолоформальдегидных клеев   относятся  также резорциновые и  алкилрезорциновые клеи. Феноло-ацетальные клеи выпускают в виде растворов  в спиртах, кетонах, смесях спиртов с ароматическими  углеводородами или в виде пленок. Применяют для сборки силовых конструкций из металлов, стеклопластиков, керамики и др. материалов в промышленности и быту.   Эпоксидные  клеиполучают на основе эпоксидных смол и продуктов их модификации. Могут содержать отвердитель, наполнитель (порошки металлов, SiO2, Al2O3 и др., волокна, ткани, сетки), эластификаторы (каучуки, термопласты, олигоэфиракрилаты), пластификаторы (фталаты, себацинаты), растворители (спирты, кетоны) реакционноспособные   растворители   (глицидиловые эфиры). Порообразователи  вводят  во  вспенивающиеся клеи.   Обладают   высокой   адгезией   к  полярным повехностям, высокими прочностными характеристиками в отвержденном  состоянии. Отверждаются в горячем виде при температурах 120-180оС или при комнатной температуре в тесение 4-12 ч. Ниже комнатной температуры отверждаются комплексами BF3 с гликолями, алифатическими аминами или эфирами, смесью аминов с трифенилфосфитом. Полиуретановые клеи получают на основе изоцинатов  и гидроксилсодержаших соединений, реагирующих с образованием полиуретанов. Могут содержать инициаторы отверждения (вода, спирты, водные растворы  солей щелочных металлов и карбоновых кислот), порошкообразные наполнители (ТiO2, ZnO, цемент), растворители (ацетон, спирты, хлорзамещснные углеводороды), добавки полимеров. Полиуретановые клеи обладают превосходной адгезией к большинству материалов. Отверждаются при комнатной температуре. Широко применяются в мебельном производстве и деревообработке в виде клеев-расплавов при облицовывании кромок, а также в виде однокомпонентных и двухкомпонентных клеев для склеивания деревянных деталей.  Карбамидные клеи получают на основе мочевино- и (или) меламино-формальдегидных смол. Могут содержать отвердители (карбоновые или минеральные кислоты), наполнители (активные – мука злаков, крахмал, производные целлюлозы; инертные-древесная мука, гипс), пластификаторы (диэтиленгликоль, резорцин), хлоропреновые латексы, термопласты, напр, поливинилацетат, полиметилметакрилат. Готовят клеи растворением порошкообразных смол в воде с последующим  смешением их водных растворов с др. ингредиентами. Отверждаются при комнатной температуре  или в горячих прессах при 100-120°С.  Широко применяются  в столярных работах, производстве мебели, фанеры, макетов и изделий из древесины. Достоинствами карбамидных клеев является  является  низкая стоимость, хорошая прочность склейки и  малая заметность клеевого шва на дереве. Кремнийорганические клеи получают на основе кремнийорганических полимеров. Могут содержать: отвердитель (обычно органические пероксиды, амины, щелочи, силазаны), эпоксидные олигомеры, каучуки и др. орг. полимеры, повышающие эластичность и прочность клеевой прослойки, полиорганометаллосилоксаны, улучшающие термостойкость, эластич­ность и адгезию, наполнитель (асбест, BN, Cr2О3, ZnO и др.), растворитель (этилацетат, спирт, толуол и др.). Отверждаются в течение 2-3 ч при 150-270 0С, с помощью силазанов – при комнатной температуре. Применяют для склеивания металлов, теплостойких неметаллических изделий. Полиэфирные клеиполучают на основе ненасыщенных сложных полиэфиров –  олигоэфиракрилатов и (или) полиэтиленгликольмалеинатов, олигокарбонатакрилатов. Могут содержать наполнитель (стекловолокно, SiO2, тальк, цемент) – мономеры (стирол, винилацетат, метилметакрилат, акриловая кислота, амиды ненасыщенных  карбоновых кислот), поли­функциональные соеинения . (аллиловые эфиры дикарбоновых кислот  , триаллилцианурат), эпоксидные смолы, полиизоцианаты, загуститель (насыщ. полиэфиры). Их отверждают в присутствии инициатора, а в некоторых случаях и ускорителя (нафтената Со, третичных аминов). Применяют для склеивания полиэфирных стеклопластиков, термопластов, металлов, древесины, в производстве оптических изделий, мебели, машиностроении. Одноупаковочные композиции на основе олигоэфир- или олигокарбонатакрилатов со строго определенным соотношением инициатора (гл. обр. кумилгидропероксида), ускорителя (аминов, амидов) и ингибитора (фенолов) называются  анаэробными клеями. Их можно хранить на воздухе. Акрилатные клеи получают на основе мономеров – акрилатов, цианакрилатов, реже их форполимеров и полимеров. Могут содержать наполнители (аэросил, кварцевая мука), пласти­фикаторы (дибутилфталат, трифенилфосфат), модифицирующие добавки (синтетическиме смолы, каучуки, мономеры, например, стирол, винилацетат, акрилонитрил, акриловая кислота, диаллилфталат, глицедилметакрилат). Цианакрилатные клеи содержат также ингибитор полимеризации (гидрохинон). Склеивание происходит при 20-100°С или под действием УФ-лучей. Применяют для склеивания органических и силикатных стекол, пластмасс, металлов; цианакрилатные клеи – в производстве изделий, требующих быстрой сборки, в приборостроении, электронике и оптике; для присоединения тензорезисторов, соединения живых тканей в медицине, заливки трещин в металлических деталях. В последнее время акрилатные УФ-отверждаемые клеи стали популярны при склеивании стеклянных деталей мебели и приклеивания декоративных элементов и фурнитуры к стеклу. Полиимидные клеи получают на основе полиамидокислот, олигоимидокислот, олигоимидов либо исходных соединений для их синтеза, превращающихся при отверждении в полиимиды. Могут содержать наполнители (алюминиевая пудра, асбест, стекловолокно), эластификаторы (каучуки) и термостабилизаторы. Выпускаются в виде вязких растворов. Отверждаются при 150-450°С и давлении 1-1,5 МПа в течение нескольких ч. Применяют в авиац. и космич. технике при сборке силовых конструкций из Ti, Be, легирированных сталей, термостойких неметаллич. материалов, напр, графита, керамики, стеклопластиков.      Виды термопластичных клеев  Полиакриловые клеи получают на основе полимеров акрилатов,  метакрилатов и  их сополимеров. Могут содержать наполнители (аэросил, цемент, мел), пластификаторы, полимеры (нитратцеллюлозы, канифоль, сополимер винилхлорида с винилацетатом).  Применяют для склеивания стекол, термопластов, бумаги, тканей, в производстве тары . Полиамидные клеи получают на основе полиамидов. Выпускают   в   виде   жидкостей   или   твердых  материалов (порошки, прутки, пленки и др.). Могут содержать растворители (спирты, вода, фенолы), пластификаторы ( глицерин , касторовое масло), наполнители (порошки оксидов металлов, волокна). Применяют в машино- и приборостроении для соединения металлов между собой, а также с неметаллами, в производстве бумажной и картонной упаковки, для переплета книг, альбомов. Поливинилацетальные  клеи получают на основе поливинилацеталей. Могут содержать пластификаторы, модификаторы, повышающие теплостойкость. Применяют для изготовления многослойных стекол, в производстве одежды. Поливинилацетатные клеи – 25-70%-ные растворы поливинилацетата в  в спиртах, кетонах, эфирах, метиленхлориде, и его водные дисперсии (содержание полимера 35-60%). Выпускают в виде вязких жидкостей или паст. Обладают хорошев адгезией, дешевы, водные дисперсии негорючи и безвредны. Клеевые прослойки работоспособны  до 40°С, топливо-, масло- и атмосферостойки, но имеют низкую водостойкость. Используют  для склеивания бумаги, пластмасс, древесины,  тканей, кожи, металлов. Широко применяются в мебельной  и деревообрабатывающей промышленности для склеивания древесины и древесных материалов.  Поливинилхлоридные клеи получают на основе ПВХ, хлорированного ПВХ или сополимеров винилхлорида  с винилацетатом и др. мономерами.  Выпускают в виде растворов в кетонах, хлорирированных углеводородах, эфирах, ТГФ или дисперсии в пластификаторах ( пластизольные   клеи).  Концентрация клеев-растворов составляет 10-30%, пластизольных клеев – не  менее  90%. Клеевые прослойки стойки к действию агрессивных сред, отличаются  высокой прочностью.  Применяют для склеивания натуральных и искусств, кож, замши, тканей, древесины. Полиолефиновые клеи получают на основе гомо- и  сополимеров этилена или полиизобутилена. Выпускают в виде гранул, пленок, лент, шнуров, порошка, волокон, а полизобутиленовый клей – в виде растворов в бензине). Поли­этиленовыми клеями соединяют по технологии склеивания клеями-расплавами при 200-210°С, полиизобутиленовыми по технологии склеивания контактными клеями. Наибольшее распространение получили клеи на основе сополимеров этилена с винилацетатом ( склеивают при 110-140°С в течение  15 сек ). Используют для соединения текстильных материалов в швейном производстве, при изготовлении упаковочных материалов, в производстве обуви, липких лент и др.  Широко применяются в мебельной  и деревообрабатывающей промышленности для приклеивания кромочных материалов и склеивания древесины и древесных материалов. Полиэфирные клеи получают на основе насыщенных сложных полиэфиров, например, продуктов взаимодействия этиленгликоля и бутиленгликоля с терефталевой, себациновой, орто-фталевой кислотами. Склеивают по технологии склеивания клеями-расплавами. Клеевые прослойки водо- и атмосферостойки, работоспособны от — 60 до + 150°С. Применяют для склеивания пленок и тканей п полиэтилентерефталата, а также др. термопластов Дополнительно:  Классификация  синтетических клеев  по химическому принципу. Составил Абушенко Александр Викторович февраль 2005

КЛЕИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ • Большая российская энциклопедия

Авторы: А. П. Петрова

КЛЕИ́ СИНТЕТИ́ЧЕСКИЕ, ком­по­зи­ции на ос­но­ве син­те­тич. ве­ществ, при­ме­няе­мые для со­еди­не­ния (склеи­ва­ния) разл. ма­те­риа­лов; об­ла­да­ют хо­ро­шей ад­ге­зи­ей, ко­ге­зи­он­ной проч­но­стью, дос­та­точ­ной эла­стич­но­стью, спо­соб­ны от­вер­ждать­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем проч­ных клее­вых со­еди­не­ний. Ос­но­вой боль­шин­ст­ва К. с. яв­ля­ют­ся по­ли­ме­ры или ве­ще­ст­ва (оли­го­ме­ры, мо­но­ме­ры), пре­вра­щаю­щие­ся в по­ли­ме­ры в про­цес­се склеи­ва­ния. В за­ви­си­мо­сти от при­ро­ды по­ли­ме­ра К. с. под­раз­де­ля­ют на тер­мо­ре­ак­тив­ные (скле­и­ва­ние про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те от­вер­жде­ния клее­вой плён­ки за счёт хи­мич. пре­вра­ще­ний ком­по­нен­тов клея) и тер­мо­пла­стич­ные (склеи­ва­ние про­ис­хо­дит или вслед­ст­вие ис­па­ре­ния рас­тво­ри­те­ля из клея-рас­тво­ра, или при ох­ла­ж­де­нии ни­же темп-ры те­ку­че­сти клея-рас­пла­ва). По на­зна­че­нию К. с. под­раз­де­ля­ют на кон­ст­рук­ци­он­ные (обес­пе­чи­ваю­щие пе­ре­да­чу ди­на­мич. и ста­тич. на­гру­зок) и не­кон­ст­рук­ци­он­ные (при­ме­няе­мые для при­клеи­ва­ния де­ко­ра­тив­ных, об­ли­цо­воч­ных или изо­ля­ци­он­ных ма­те­риа­лов и по­кры­тий, кре­п­ле­ния мел­ких не­на­гру­жен­ных де­та­лей). Для из­го­тов­ле­ния К. с. обыч­но ис­поль­зу­ют син­те­тич. кау­чу­ки (см. в ст. Ре­зи­но­вые клеи), тер­мо­ре­ак­тив­ные оли­го­ме­ры, тер­мо­пла­сты. Час­то при­ме­ня­ют сме­си двух и бо­лее по­ли­ме­ров (напр., тер­мо­пла­стич­но­го и тер­мо­ре­ак­тив­но­го), что по­зво­ля­ет со­че­тать в К. с. дос­то­ин­ст­ва ка­ж­до­го из них. К. с. вы­пус­ка­ют в ви­де жид­ко­стей разл. вяз­ко­сти (жид­кие мо­но­ме­ры и оли­го­ме­ры, рас­тво­ры, сус­пен­зии и эмуль­сии по­ли­ме­ров), паст, плёнок, по­рош­ков или прут­ков, рас­плав­ляе­мых пе­ред упот­реб­ле­ни­ем, на­но­си­мых на го­ря­чие по­верх­но­сти и пр.

Ос­но­вой тер­мо­ре­ак­тив­ных К. с. мо­гут слу­жить эпок­сид­ные смо­лы, кар­ба­ми­до-, ме­ла­ми­но-, ре­зор­ци­но- и фе­но­ло-фор­маль­де­гид­ные смо­лы, по­ли­эфир­ные смо­лы, изо­циа­на­ты, по­ли­аро­ма­тич. оли­го­ме­ры (по­ли­ими­ды, по­ли­бен­зи­ми­да­зо­лы, по­ли­фе­ни­ле­ны), крем­ний­ор­га­ни­че­ские по­ли­ме­ры и др. Совр. тер­мо­ре­ак­тив­ные К. с. пред­став­ля­ют со­бой, как пра­ви­ло, слож­ные ком­по­зи­ции, в ко­то­рые кро­ме осн. ре­ак­ци­он­но­спо­соб­но­го ком­по­нен­та вхо­дят от­вер­ди­те­ли, ус­ко­ри­те­ли, ин­ги­би­то­ры и за­мед­ли­те­ли от­вер­жде­ния, за­гус­ти­те­ли и раз­ба­ви­те­ли, на­пол­ни­те­ли, ста­би­ли­за­то­ры, тик­со­троп­ные до­бав­ки, ПАВ, ан­ти­пи­ре­ны, ве­ще­ст­ва, по­вы­шаю­щие лип­кость, пла­сти­фи­ка­то­ры, рас­тво­ри­те­ли. Вы­пус­ка­ют од­но­упа­ко­воч­ные К. с. (ча­ще го­ря­че­го от­вер­жде­ния), ко­то­рые по­сту­па­ют к по­тре­би­те­лю в го­то­вом для при­ме­не­ния ви­де, и двух­упа­ко­воч­ные К. с. (го­то­вят­ся сме­ше­ни­ем отд. ком­по­нен­тов не­по­сред­ст­вен­но пе­ред склеи­ва­ни­ем). К. с. на ос­но­ве тер­мо­ре­ак­тив­ных оли­го­ме­ров обыч­но име­ют хо­ро­шую ад­ге­зию к разл. ма­те­риа­лам (ме­тал­лам, пла­ст­мас­сам, ке­ра­ми­ке, дре­ве­си­не, ко­же, тка­ням и др.), те­п­ло­стой­ки (наи­бо­лее те­п­ло­стой­ки­ми из К. с. яв­ля­ют­ся клеи на ос­но­ве по­ли­ор­га­но­си­лок­са­нов), об­ра­зу­ют проч­ные клее­вые со­еди­не­ния, по­зво­ляю­щие при­ме­нять эти К. с. в ка­че­ст­ве кон­ст­рук­ци­он­ных кле­ёв. Наи­бо­лее ши­ро­ко ис­поль­зуе­мые К. с. на ос­нове эпок­сид­ных смол ха­рак­те­ри­зу­ют­ся не­зна­чи­тель­ной усад­кой при от­вер­жде­нии, вы­со­кой хи­мич. стой­ко­стью, от­лич­ны­ми ди­элек­трич. ха­рак­те­ри­сти­ка­ми. Ус­ло­вия склеи­ва­ния и осн. свой­ст­ва не­ко­то­рых тер­мо­ре­ак­тив­ных К. с. при­ве­де­ны в таб­ли­це.

Ос­но­вой тер­мо­пла­стич­ных К. с. мо­гут слу­жить по­ли­ви­нил­аце­тат, по­ли­ви­ни­ло­вый спирт, по­ли­ви­нил­аце­та­ли, по­ливи­нил­хло­рид, по­ли­ви­ни­ли­ден­хло­рид, на­сы­щен­ные по­ли­эфи­ры слож­ные, по­ли­сти­рол, по­ли­ами­ды, по­ли­ак­ри­ла­ты, по­лио­ле­фи­ны (в т.  ч. со­по­ли­ме­ры эти­ле­на с ви­ни­ли­ден­хло­ри­дом и эти­ле­на с про­пи­ле­ном) и др. Час­то К. с. на ос­но­ве тер­мо­пла­стов со­дер­жат рас­тво­ри­те­ли, на­пол­ни­те­ли, пла­сти­фи­ка­то­ры, мо­ди­фи­ци­рую­щие до­бав­ки. Для боль­шин­ст­ва тер­мо­пла­стич­ных К. с. ха­рак­тер­на вы­со­кая эла­стич­ность, низ­кая те­п­ло­стой­кость (обыч­но до 60 °С). Тер­мо­пла­стич­ные К. с. при­ме­ня­ют­ся в осн. в ка­че­ст­ве не­кон­ст­рук­ци­он­ных кле­ёв.

Дос­то­ин­ст­ва К. с. – про­сто­та тех­но­логии их ис­поль­зо­ва­ния, воз­мож­ность проч­но­го со­еди­не­ния различных ма­те­риа­лов, мно­го­об­ра­зие ус­ло­вий экс­плуа­та­ции и др. – обу­слов­ли­ва­ют их ши­ро­кое при­ме­не­ние в ма­ши­но­строе­нии, су­до­строе­нии, строи­тель­ст­ве, де­ре­во­об­ра­ба­ты­ваю­щей, элек­тро­тех­нич., лёг­кой, хи­мич. пром-сти, ме­ди­ци­не, бы­ту и др.

Ос­нов­ные свой­ст­ва син­те­ти­че­ских тер­мо­ре­ак­тив­ных кле­ёв
Тип клея	Вы­пус­кае­мая фор­ма	Ус­ло­вия от­вер­жде­ния			Характеристики клеевых соединений		Основные склеиваемые материалы
		Темп-ра,°С	время,ч	давление, МПа	прочность при сдвиге, МПа	теплостой­кость, °С
Кар­ба­мид­ный	Вяз­кие жид­ко­сти	20	4-6	0,1-0,5	10-13	125	Древесина
Крем­ний­ор­га­ни­че­ский	Пас­ты, вяз­кие жид­ко­сти	150-250 15-25	1-3 24-72	0,3-0,8 Прокатка роликом	10-17,5 1-5	1200-500	Металлы, графит Теплоизоляционные материалы
По­ли­уре­та­но­вый	Вяз­кие жид­ко­сти, пас­ты	20 100	24 4	0,05–0,5	10-20	125	Металлы, неметаллические материалы
По­ли­эфир­ный	Вяз­кие жид­ко­сти, пас­ты	20 80	24 0,5	Контакт	7,5-12,5	150	Металлы, неметаллические материалы
Фе­но­ло-фор­маль­де­гид­ный, мо­ди­фи­ци­ро­ван­ный кау­чу­ком	Вязкие жидкости, пленки не армированные и армированные	125–230	1-3	0,3-1	15-22	350	Металлы, силикатные стёкла, неметаллические материалы
Эпоксидный	Вязкие жидкости, пасты	15-25 120-150	24-72 0,5-1	0,1 0,03-0,3	10-20 15-30	150	Металлы, неметаллические материалы
Эпоксидный, модифицированный каучуком	Плёнки армированные	120–150	1–3	0,1–0,5	25–35	160	Металлы, стеклопластики, композиционные материалы, сотопласты

 

Клей | Определение, типы, использование, материалы и факты

Связанные темы:

цемент
жвачка
миномет
клей
контактный клей

См. все сопутствующие материалы →

клей , любое вещество, способное скреплять материалы функциональным способом за счет прикрепления к поверхности, препятствующей разделению. «Клей» в качестве общего термина включает цемент, слизь, клей и пасту — термины, которые часто используются взаимозаменяемо для любого органического материала, образующего адгезионную связь. Неорганические вещества, такие как портландцемент, также могут считаться клеями в том смысле, что они скрепляют такие объекты, как кирпичи и балки, посредством прикрепления к поверхности, но эта статья ограничивается обсуждением органических клеев, как натуральных, так и синтетических.

Натуральные клеи известны с древних времен. Египетская резьба, датируемая 3300 годами, изображает приклеивание тонкого куска шпона к тому, что кажется доской платана. Папирус, ранний нетканый материал, содержал волокна похожих на тростник растений, скрепленных мучной пастой. Битум, древесная смола и пчелиный воск использовались в качестве герметиков (защитных покрытий) и клеев в древние и средневековые времена. Сусальное золото иллюминированных рукописей приклеивалось к бумаге яичным белком, а деревянные предметы приклеивались клеем из рыбы, рога и сыра. Технология животных и рыбных клеев развивалась в 18 веке, а в 19появились цементы на основе каучука и нитроцеллюлозы. Решительные достижения в технологии клеев, однако, ждали в 20-м веке, когда натуральные клеи были улучшены, и многие синтетические вещества вышли из лаборатории, чтобы заменить натуральные клеи на рынке. Быстрый рост авиационной и аэрокосмической промышленности во второй половине 20-го века оказал глубокое влияние на технологию клеев. Потребность в клеях, обладающих высокой структурной прочностью и устойчивых как к усталости, так и к суровым условиям окружающей среды, привела к разработке материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, которые в конечном итоге нашли свое применение во многих промышленных и бытовых целях.

Эта статья начинается с краткого объяснения принципов адгезии, а затем переходит к обзору основных классов натуральных и синтетических клеев.

Адгезия

Принцип работы клея и других клеев

Посмотреть все видео к этой статье

При выполнении клеевых соединений физические и химические свойства клея являются наиболее важными факторами. Также важными для определения того, будет ли клеевое соединение работать должным образом, являются типы клея (то есть соединяемые компоненты, например, металлический сплав, пластик, композитный материал) и характер предварительной обработки поверхности или грунтовки. Эти три фактора — клей, адгезия и поверхность — влияют на срок службы склеиваемой конструкции. На механическое поведение склеиваемой конструкции, в свою очередь, влияют детали конструкции соединения и способ передачи приложенных нагрузок от одного соединения к другому.

Неотъемлемым условием формирования приемлемой адгезионной связи является способность клея смачиваться и растекаться по соединяемым склеиваемым поверхностям. Достижение такого межфазного молекулярного контакта является необходимым первым шагом в формировании прочных и устойчивых клеевых соединений. Как только смачивание достигнуто, собственные адгезионные силы генерируются через поверхность раздела с помощью ряда механизмов. Точная природа этих механизмов была объектом физических и химических исследований, по крайней мере, с 19 века.60-х годов, в результате чего существует ряд теорий адгезии. Основной механизм адгезии объясняется адсорбционной теорией, утверждающей, что вещества прилипают прежде всего за счет тесного межмолекулярного контакта. В клеевых соединениях этот контакт достигается за счет межмолекулярных или валентных сил, действующих между молекулами в поверхностных слоях клея и адгезива.

В дополнение к адсорбции были предложены четыре других механизма адгезии. Первая, механическая блокировка, возникает, когда клей затекает в поры склеиваемой поверхности или вокруг выступов на поверхности. Второй, взаимодиффузионный, возникает, когда жидкий клей растворяется и диффундирует в слипшиеся материалы. В третьем механизме, адсорбции и поверхностной реакции, связывание происходит, когда молекулы клея адсорбируются на твердой поверхности и химически реагируют с ней. Из-за химической реакции этот процесс несколько отличается от описанной выше простой адсорбции, хотя некоторые исследователи считают химическую реакцию частью общего процесса адсорбции, а не отдельным механизмом адгезии. Наконец, электронная или электростатическая теория притяжения предполагает, что электростатические силы возникают на границе раздела между материалами с различной структурой электронных зон. Как правило, более чем один из этих механизмов играет роль в достижении желаемого уровня адгезии для различных типов адгезива и адгезива.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подписаться сейчас

При образовании адгезивной связи на границе между адгезивом и адгезивом возникает переходная зона. В этой зоне, называемой межфазной, химические и физические свойства клея могут значительно отличаться от таковых в неконтактных частях. Обычно считается, что межфазный состав определяет долговечность и прочность клеевого соединения и в первую очередь отвечает за передачу напряжения от одного склеиваемого материала к другому. Межфазная область часто является местом воздействия окружающей среды, что приводит к разрушению соединения.

Прочность клеевых соединений обычно определяется разрушающими испытаниями, при которых измеряются напряжения, возникающие в точке или на линии излома испытуемого образца. Используются различные методы испытаний, в том числе испытания на отрыв, растяжение внахлестку, скалывание и испытания на усталость. Эти испытания проводятся в широком диапазоне температур и в различных условиях окружающей среды. Альтернативный метод характеристики клеевого соединения заключается в определении энергии, затраченной на расщепление единицы площади межфазной границы. Выводы, полученные из таких энергетических расчетов, в принципе полностью эквивалентны выводам, полученным из анализа напряжений.

Клеящие материалы

Практически все синтетические клеи и некоторые натуральные клеи состоят из полимеров, которые представляют собой гигантские молекулы или макромолекулы, образованные путем соединения тысяч более простых молекул, известных как мономеры. Образование полимера (химическая реакция, известная как полимеризация) может происходить во время стадии «отверждения», на которой полимеризация происходит одновременно с образованием адгезионной связи (как в случае с эпоксидными смолами и цианоакрилатами), или полимер может быть формируется до того, как материал наносится в качестве клея, как и в случае термопластичных эластомеров, таких как блок-сополимеры стирола, изопрена и стирола. Полимеры придают прочность, гибкость и способность растекаться и взаимодействовать на склеиваемой поверхности — свойства, необходимые для формирования приемлемых уровней адгезии.

Натуральные клеи

Натуральные клеи в основном животного или растительного происхождения. Хотя спрос на натуральные продукты снизился с середины 20-го века, некоторые из них продолжают использоваться с изделиями из дерева и бумаги, особенно в производстве гофрированного картона, конвертов, этикеток для бутылок, книжных переплетов, картонных коробок, мебели, а также ламинированной пленки и фольги. . Кроме того, в связи с различными природоохранными нормами повышенное внимание уделяется натуральным клеям, полученным из возобновляемых ресурсов. Наиболее важные натуральные продукты описаны ниже.

Клей для животных

Термин «клей для животных» обычно ограничивается клеями, приготовленными из коллагена млекопитающих, основного белкового компонента кожи, костей и мышц. При обработке кислотами, щелочами или горячей водой обычно нерастворимый коллаген медленно становится растворимым. Если исходный белок чистый, а процесс конверсии мягкий, продукт с высокой молекулярной массой называется желатином и может использоваться для пищевых продуктов или фотографических продуктов. Материал с более низким молекулярным весом, полученный в результате более интенсивной обработки, обычно менее чистый и имеет более темный цвет и называется животным клеем.

Клей для животных традиционно использовался для соединения древесины, переплетного дела, производства наждачной бумаги, плотных гуммированных лент и в подобных целях. Несмотря на преимущество высокой начальной липкости (липкости), многие клеи животного происхождения были модифицированы или полностью заменены синтетическими клеями.

Казеиновый клей

Этот продукт производится путем растворения казеина, белка, полученного из молока, в водном щелочном растворителе. Степень и тип щелочи влияют на поведение продукта. При склеивании древесины казеиновые клеи обычно превосходят настоящие животные клеи по влагостойкости и характеристикам старения. Казеин также используется для улучшения адгезионных характеристик красок и покрытий.

Клей с кровяным альбумином

Клей этого типа изготавливается из сывороточного альбумина, компонента крови, который можно получить либо из свежей крови животных, либо из высушенного растворимого порошка крови, к которому добавлена ​​вода. Добавление щелочи к белково-водным смесям улучшает адгезионные свойства. Большое количество клеевых продуктов из крови используется в фанерной промышленности.

Крахмал и декстрин извлекаются из кукурузы, пшеницы, картофеля или риса. Они представляют собой основные типы растительных клеев, растворимых или диспергируемых в воде и получаемых из растительных источников по всему миру. Крахмальные и декстриновые клеи используются в производстве гофрированного картона и упаковки, а также в качестве клея для обоев.

Вещества, известные как натуральные камеди, которые извлекаются из их природных источников, также используются в качестве клеев. Агар, коллоид морских растений (суспензия очень мелких частиц), экстрагируется горячей водой и затем замораживается для очистки. Альгин получают путем переваривания морских водорослей в щелочи и осаждения либо соли кальция, либо альгиновой кислоты. Гуммиарабик собирают с деревьев акации, которые искусственно ранят, чтобы камедь выделялась. Другим экссудатом является латекс натурального каучука, который собирают из Гевея деревья. Большинство жевательных резинок используются главным образом в продуктах, увлажняемых водой.

Натуральные и синтетические клеи и продукты

Что вам больше всего нужно из клея? Возможно, экономическая эффективность, способность приклеиваться к различным материалам или длительная фиксация? В зависимости от потребностей вашего приложения, вам лучше всего подойдет синтетический или натуральный клей. Но что это?

Мы расскажем о преимуществах и недостатках натуральных и синтетических клеев, чтобы помочь вам понять, какие из них обеспечивают наилучшие характеристики для ваших целей.

Натуральные клеи

Натуральные клеи изготавливаются из природных продуктов, таких как растительные крахмалы и продукты животного происхождения. Когда мы комбинируем эти натуральные продукты с добавками и смолами, они становятся сильными природными клеями, на которые мы все полагаемся.

Натуральная основа этих клеев дает им множество преимуществ и некоторые недостатки.

Плюсы натуральных клеев

 

• Экономичность: в Bond Tech нам не нужно производить синтетические основы для этих клеев, поэтому они более рентабельны. Мы передаем экономию вам.
• Отличные свойства прилипания и сдвига: Натуральные клеи, которые мы производим, сразу же прилипают и хорошо противостоят сдвиговым усилиям.
• Ассортимент материалов: Натуральные клеи могут склеиваться с широким спектром материалов в соответствии с вашими потребностями.

Минусы натуральных клеев

 

• Слабее: натуральные клеи не могут конкурировать с синтетическими клеями.
• Короткий срок службы: Натуральные клеи лучше подходят для приложений, которые не должны служить слишком долго. Они могут, например, быть лучшими для общей упаковки.
• Применение: Натуральный клей следует наносить на обе поверхности для достижения прочного сцепления.

Синтетические клеи

 

Клеевая промышленность усердно работала над созданием синтетических клеев, которые превосходят натуральные клеи. В Bond Tech мы располагаем новейшими клеевыми технологиями и создаем запатентованные клеевые растворы, чтобы дать вам именно те характеристики клея, которые вам нужны.

Синтетические клеи могут обладать широким спектром свойств, и не все из них обладают всеми преимуществами, перечисленными ниже. Однако мы можем дать вам представление о возможных характеристиках синтетического клея.

Плюсы синтетических клеев

• Эффективность: Синтетические клеи можно наносить только на одну из поверхностей, что экономит время при производстве.
• Гипоаллергенный: в то время как натуральные клеи могут содержать аллергены, синтетические клеи можно производить, не подвергая клиентов или персонал воздействию аллергенов.
• Без запаха: Синтетические клеи могут не иметь запаха как во время нанесения, так и для конечного потребителя.
• Гибкость: вы можете выбрать синтетический клей, который остается липким, или тот, который полностью высыхает.

Минусы синтетических клеев

Основным недостатком синтетических клеев является то, что их разработка и производство обходятся дороже. Однако, в зависимости от ваших потребностей, синтетический клей может сэкономить вам на эксплуатационных расходах, что может компенсировать их более высокую стоимость.

В конце концов, какой тип клея вам подходит, зависит от области применения и ваших приоритетов.