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 свойств. 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. реакции - поликонденсации. полимеризации или полиприсоединения (процесс наз. отверждением). У вторых хим. структура при склеивании не изменяется; они затвердевают в результате удаления растворителя (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 главным образом резольных феноло-формальд. смол (Ф.-ф.с.). Хорошими клеящими свойствами обладают Ф.-ф. с. с мол. м. 300-500. Клеями служат ацетоновые, спиртовые или водные растворы немодифицированных Ф.-ф. с. и пленки, изготовленные пропиткой волокнистых материалов (напр., бумаги из сульфатной целлюлозы) спиртовым раствором Ф.-ф. с. Сохранность от 30 мин до 4 ч (жидкие клеи) и 1-5 сут (пленочные). Отверждаются при комнатной температуре 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 температуры 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 промышленности.
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 растворов 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. некоторым 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 некоторых этих клеев тепло-, термо- и атмосферостойки. Применяют для сборки силовых конструкций из металлов, стеклопластиков. керамики и др. материалов в промышленности 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 раствора 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 приклеивания теплозащиты и теплоизоляции главным образом в авиац. и ракетной технике. Недостатки: выделение летучих веществ при склеивании и необходимость высоких давлений (до 2 МПа), непригодность для соединения соосных деталей по цилиндрич. пов-стям.
Эпоксидные клеи получают на основе эпоксидных смол и продуктов их модификации. Могут содержать отвердитель, наполнитель (порошки металлов, SiO2, Al2O3, ТiO2 и др., волокна, ткани, сетки), эластификаторы (каучуки, термопласты, олигоэфиракрилаты), пластификаторы (фталаты, себацинаты), растворители (спирты, кетоны, ксилол), реакционноспособные растворители (глицидиловые эфиры) и др. Порообразователи вводят во вспенивающиеся клеи. Выпускают в виде пленок, порошков. прутков, паст, вязких жидкостей. Обладают высокой адгезией к полярным пов-стям, высокими физ.-мех. характеристиками в отвержденном состоянии, не выделяют летучих продуктов и незначительно усаживаются при отверждении. Двухупаковочные эпоксидные клеи начинают отверждаться после смешения компонентов, одноупаковочные, содержащие латентный (скрытый) отвердитель, для отверждения требуется нагреть.
Ниже комнатной температуры отверждаются комплексами BF3 с гликолями. алифатич. аминами или эфирами, смесью аминов с трифенилфосфитом (сохранность неск. мин), при комнатной температуре - алифатич. аминами за 4-12 ч до степени, при которой 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 температурах не выше 80 °С.
Ароматич. аминами, ангидридами многоосновных карбоновых кислот, 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 растворы солейщелочных металлов и карбоновых кислот), порошкообразные наполнители (ТiO2, ZnO, цемент), растворители (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 температуре 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 полиуретанов.х клеев - уретановый форполимер, содержащий свободные изоцианатные группы. В отсутствие влаги (напр., в герметично закрытой емкости) сохранность этих клеев до 1 года. Однако они сравнительно быстро отверждаются при комнатной температуре 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 полиуретанов.х 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 промышленности.
Карбамидные клеи получают на основе мочевино- и (или) меламино-формальд. смол. Могут содержать отвердители (карбоновые или минер, кислоты - 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, например 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 растворов с др. ингредиентами.
Карбамидные клеи - жидкости разл. вязкости или пасты. М.б. одно- или двухупаковочными. Сохранность клея, в который введен отвердитель (1% NH4Cl), 2-24 ч. Отверждаются при комнатной температуре в присутствии отвердителя в течение 3-6 ч; при 90-120 °С в присутствии 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 мочевино-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.), растворитель (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 температуре. 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 промышленности.
Полиэфирные клеи получают на основе ненасыщ. сложных полиэфиров, например олигоэфиракрилатов и (или) полиэтилeнгликольмалеинатов, олигокарбонатакрилатов. Могут содержать наполнитель (стекловолокно, SiO2, тальк, цемент), мономеры (стирол, винилацетат, мсгилметакрилат, акриловая кислота, амиды ненасыщ. карбоновых кислот), полифункциональные соед. (аллиловые эфиры дикарбоновых кислот, триаллилцианурат), эпоксидные смолы, полиизоцианаты, загуститель (насыщ. полиэфиры). Сохранность многоупаковочных клеев от неск. мин до неск. ч. Их отверждают в присутствии инициатора, а в некоторых 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 которой 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 кислот) 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 растворов в собственных мономерах). Могут содержать наполнители (аэросил, кварцевая мука), пластификаторы (дибутилфталат, трифенилфосфат), модифицирующие добавки (синтетич. смолы, каучуки, др. мономеры, например стирол, винилацетат, акрилонитрил, акриловая кислота, 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 раствора, например 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-, топлив.-, 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 растворов (10-15%-ной, 50-60%-ной или 30-50%-ной концентрации соотв. на основе полиамидокислот, олигоимидокислот или олигоимидов) в полярных растворителях (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, например графита, керамики, стеклопластиков.