Основные компоненты клеев

Современные клеи – сложные композиции, включающие основу, отвердитель (структурирующий агент), катализатор, наполнитель, растворитель, ингредиенты общего (пластифицикаторы и т.д.) и специального (адгезионные добавки) назначения.

Рассмотрим роль каждого из этих компонентов и возможности повышения эффективности их действия.

Основа (связующие клеевых композиций)

Химическая природа и строение полимеров – основы клеевых композиций – определяют комплекс основных адгезионных и когезионных характеристик состава.

Наиболее существенное значение имеют вид, число и характер распределения функциональных групп в молекулярной цепи, природа и размер боковых цепей, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение полимера. Оптимальное сочетание этих признаков характерно для полимеров адгезионного назначения, которые отличаются повышенной поверхностной энергией и значением когезионных параметров, отвечающих наиболее эффективному смачиванию и растеканию.

Отвердители

Большинство клеев требует обязательного введения в состав отвердителя (структурирующего агента), роль которого заключается в формировании пространственных структур. Отвердители обеспечивают переход реактивного клея из жидкого состояния в твердое в результате изменения химической структуры.

Для каждого типа мономеров и олигомеров имеются свои отвердители, при этом их вклад в адгезионную прочность очень значителен. Процесс отверждения осуществляется при формировании клеевого соединения.

Соотношение количества отвердителя и основного клеящего продукта находится в узких пределах, и избыток (как и недостаток) отвердителя приводит к ухудшению прочности клеевого соединения. Технологические особенности процесса склеивания и отверждения (жизнеспособность, время и температура отверждения) также определяются типом применяемого отвердителя.

Химическая природа и строение молекул отвердителя во многом предопределяют структуру сетки, оказывают влияние на технологические свойства исходных композиций и эксплуатационные характеристики отвержденных клеев.

Катализаторы

Основная функция катализатора – ускорение процесса отверждения. Некоторые клеящие олигомеры отверждаются без введения в систему отвердителей, за счет реакций функциональных групп полимера. К ним относятся фенолоформальдегидные смолы резольного типа, полиароматические олигомеры, некоторые полиакрилаты и др.

В клеях, состоящих из нескольких олигомеров, отверждение может протекать за счет взаимодействия реакционноспособных групп друг с другом. Однако для отверждения большинства клеев в их состав необходимо вводить отвердители и катализаторы отверждения.

В состав некоторых клеев входят также ускорители, ингибиторы и замедлители – это вещества, которые контролируют процесс отверждения клеев. Ускоритель способствует быстрому протеканию реакции отверждения под действием катализатора, ингибитор может ее тормозить, а замедлитель – замедлить, обеспечив сохранение готового состава до момента использования.

Пластификаторы

Вещества, позволяющие улучшить эластичность клеевого шва и его деформационную способность за счет увеличения гибкости молекул и подвижности надмолекулярных структур. Пластификаторы уменьшают хрупкость и температуру стеклования, повышают морозостойкость, текучесть и стойкость клеевых композиций к термоциклированию, но ухудшают их термостойкость и снижают механическую прочность.

Растворители

Входят в состав многих клеев, так как позволяют перевести полимерную основу клеев в истинный или коллоидный раствор.

Наиболее важные свойства, учитывающиеся при выборе природы растворителя – растворяющая способность, скорость испарения (летучесть), пожаро- и взрывобезопасность, а также безвредность самого растворителя и его паров.

Количество растворителя определяется требуемой вязкостью адгезива и другими реологическими характеристиками последнего. Концентрация клеевого состава – важный технологический фактор, определяющий закономерности смачивания адгезивом поверхности субстрата, формирования толщины и однородности клеевого шва.

В ряде случаев многокомпонентность клеевой системы требует применения не индивидуальных растворителей, а их смесей. На практике наиболее часто используют этилацетат, гексан, метилэтилкетон, реже – ацетон, бензол.

Наполнитель

Обеспечивает необходимую вязкость клея, придает ему тиксотропные свойства, то есть способность не стекать с вертикальной поверхности при нанесении на нее слоя значительной толщины (до нескольких миллиметров). Наполнитель гарантирует минимальную усадку при отверждении, способствует сближению коэффициентов линейного термического расширения клея и субстрата, улучшает эксплуатационные свойства клеевых соединений, повышает термостойкость и т.п.

Введение в клеи наполнителей, как правило, снижает внутренние напряжения в клеевом шве, уменьшает ползучесть клея, нередко повышает его ударную прочность, так как способствует поглощению ударных нагрузок.

Введение специальных наполнителей придает клеям такие свойства как электро- и теплопроводность, антикоррозионные свойства. Наполнители используют для снижения стоимости клеев и придания им нужного цвета. Однако прочность клеевых соединений при комнатной температуре для ненаполненных клеев обычно выше, чем для наполненных.

Стабилизаторы

Биоциды