Клеящие материалы и герметики

Клеи и герметики – это растворы и расплавы полимеров и неорганических веществ, которые наносятся на склеивающиеся поверхности и после высыхания образуют хорошо прилипающие пленки. Клеи и герметики изготавливаются в виде жидкостей, паст, замазок, пленок.

В состав клеев и герметиков входят: каучуки натуральные и синтетические, растворители, пластификаторы для уменьшения или устранения усадки и повышения эластичности, отвердители с ускорителями и замедлителями затвердевания, катализаторы, наполнители.

Клеевые соединения и герметики дают возможность соединять металлы и сплавы, пластмассы, стекла, керамику и другие материалы между собой и любых сочетаниях.

Недостатки органических клеев – это низкая теплостойкость (≤ 350⁰ С), невысокая прочность, склонность к старению. Прочность можно повысить путем увеличения поверхности сцепления, ее активизации, увеличения шероховатости. Для склеивания полярных материалов требуется применение полярных клеев. При склеивании полимеров и пластмасс лучшим клеем является склеиваемый полимер в растворе или расплаве.

Клеи классифицируются по следующим признакам:

а) по пленкообразующему веществу: смоляные и резиновые;

б) по агдезионным свойствам: универсальные клеи, которые склеивают все материалы и их сочетания, типа БФ, а так же с избирательной агдезией (белковые, костные, резиновые и т.п.);

в) по отношению к нагреву: клеи термопластичные (обратимые) и термостабильные (необратимые);

г) по условиям отверждения: «холодного» и «горячего» склеивания.

д) по внешнему виду – жидкие, пастообразные, пленочные;

е) по назначению – конструкционные, силовые и несиловые.

Смоляные клеи могут быть термопластичными и термореактивными. Термореактивные смолы дают прочные, теплостойкие пленки, применяемые для склеивания силовых конструкций из металлов и неметаллических материалов. Клеи на основе термопластичных смол (поливинилацетат, акрилы и т.д.) имеют невысокие прочностные характеристики (особенно при нагреве) и применяются для несиловых соединений неметаллических материалов.

В смоляных клеях в качестве пленкообразующих веществ применяются термореактивные смолы отверждаемые в присутствии катализаторов и отвердителей при повышенной и нормальной температурах. При горячем склеивании соединения наиболее прочные и теплостойкие; термостойкие, что достигается введением минеральных наполнителей, карборансодержащих полимеров (В_nC₂H_n+2). В настоящее время созданы карборансодержащие фенольные, эпоксидные, кремнийорганические и другие клеи.

Резиновые клеи в основе имеют каучук или сырую резину и отличаются высокой эластичностью. Они применяются для склеивания резины с резиной, с металлом.

Хорошо склеивающими, высокотемпературными являются неорганические клеи на основе фосфатов, оксидов.

Основными требованиями к герметикам являются:

а) высокая агдезия к металлам и другим материалам;

б) эластичность;

в) непроницаемость для различных сред;

г) тепло- морозостойкость;

д) высокая химическая устойчивость.

Герметики по составу классифицируются на каучуковые, каучуково - смоляные, смоляные.

Основные клеи:

- клеи на основе модифицированных фенолформальдегидных смол, склеивающие металл, стеклопластики;

- феналокаучуковые композиции типа ВК-32-200, ВК-3, ВК-4, ВК-13 и другие водостойки, прочны, выдерживают циклические нагрузки;

- фенолополивинилацеталевые композиции используются в клеях типа БФ-2,БФ-4, предназначенных для склеивания металлов, пластмасс, керамики. Очень хорош клей ВС-10Т, который отличается прочностью, термостойкостью, выдерживает циклические нагрузки;

- фенолкремнийорганические клеи типа ВК 18 М термостойки, влагостойки, прочны и могут выдерживать температуры до 500⁰ С;

- клеи на основе эпоксидных смол могут отверждаться «холодным» и «горячим» способами. Благодаря своей полярности эпоксидные смолы обладают высокой адгезией ко всем материалам. «Холодные» клеи: Л-4, ВК 9, ВК 16, ЭПО и другие. «Горячие» клеи: ВК 32 ЭМ, К 153, ФЛ – 4С, ВК 1, УП – 5 – 207М, УП-5-177, УП-5-140-2, ТКМ – 75, Т – 73, УП-5-140, УП-5-213. Все эти клеи являются конструкционными силовыми для склеивания металлов, пластмасс, ферритов, керамики, режущих частей инструмента. Эти клеи прочны, влагостойки, не стареют, виброционностойки, ударостойки;

- полиуретановые клеи холодного и горячего отвержения полярны, вибростойки, прочны, стойки к маслам. Эти клеи токсичны;

- клеи, модифицированные карборансодержащими соединениями обладают большой термостойкостью (350-400⁰ С). Клеи циакрин марки ЭО 87, ЭО 170 не стареют, со временем их прочность возрастает;

- клеи на основе кремнийорганических соединений теплостойки, устойчивы к маслу, бензину, диэлектрики, не вызывают коррозии, но имеют малую агдезию. Ими склеивают стали, титан, стекло, графит, асбопластики и другие неорганические материалы;

- клеи на основе поликарборангилоксанов обладают стойкостью к термоокислительной деструкции и работают до температур 800⁰ С, имеют высокую агдезию ко многим материалам;

- клеи на основе гетероциклических полимеров прочны, высоко температуростойкие (~ 300⁰ С), химически стойкие;

- резиновые клеи изготавливают из каучуков, резиновых смесей, растворяемых в органических растворителях. Склеивание производят вулканизацией при температуре 140-150⁰ С. При введении активаторов и ускорителей получают самовулканизирующие клеи при комнатной температуре. Хорошей склеивающей способностью обладают клеи 9М-35Ф, ФЭН – 1,88 НП и другие. Часто для склеивания резины применяют кремнийорганические клеи (КТ-15,КТ-30,МАС-1В и другие);

- неорганические клеи - это композиции водных растворов неорганических полимеров (порошков, оксидов, силикатов, фосфатов;

- фосфатные клеи являются растворами фосфатов в воде, водных растворах жидкого стекла. Чаще всего применяются алюмофосфатные, алюмохромофосфатные клеи АФС, АХФС. Отверждение происходит при температурах до 250⁰ С, их огнеупорность составляет от 1000 до 1800⁰ С. Эти клеи водокислотостойки, имеют хорошую адгезию;

- керамические клеи являются суспензиями ультрадисперсных оксидов щелочноземельных металлов (MgO, Al₂O₃, SiO₂ и другие) в воде. Эти клеи наносятся на склеивающие поверхности, подсушиваются, а затем при небольшом давлении нагреваются до температуры плавления компонентов. Прочность соединения сохраняется до 500-1000⁰ С;

- силикатные клеи представляют собой раствор жидкого стекла в воде. Часто дополняют алюмосиликатные связки типа АСС. Ими склеивают стекло, керамику, асбест;

- герметики употребляются для уплотнения и герметизации клёпанных, сварных, болтовых соединений;

- тиоколовые герметики УТ-31,УТ-30М получают на основе каучука и серы. Они имеют высокую газо и поронепроницаемость, агдезию к металлам, бетону, древесине, маслобензостойки. Применяются в авто-, судо-, авиатхнике;

- анаэробные герметики получают на основе полиакрилатов (анатерм, унигерм). Они стойки к вибрации, ударам, агрессивным средам, большим давлениям и работают при температурах от –200 до 200⁰ С. Применяются для герметизации дефектов в сварных швах, отливках, трубопроводах;

- кремнийорганические герметики (ваксит, эластосил) отличаются теплостойкостью и применяются для герметизации металла, электро- и радиоаппаратуры при температурах от –60 до 250⁰ С;

- эпоксидные герметики холодного и горячего отверждения выдерживают вибрации, ударные нагрузки. Они применяются в судовых конструкциях, шахтной аппаратуре, электротехнике;

- фторкаучуковые герметики тепло-масло-топливостойки, кислото и паростойкие, негорючи, работают до 250⁰ С.

Графит

Это одна из аллотропических разновидностей углерода. В решетке графита имеются свободные электроны, сообщающие графиту электро- и теплопроводность, металлический блеск. Графит не плавится, а при температуре 3700⁰ С испаряется (сублимируется). Графит встречается в естественных условиях и получается искусственным путем из нефтяного кокса и каменноугольного пека. Изделия прессуют, обжигают, графитизируют при 3000⁰ С. Из графита изготавливают блоки, электроды, ткани.

Пиролитический графит получается из газообразного сырья (метана).

Для повышения качества технического графита его рекристализуют при давлении 50МПА и температурах свыше 2500⁰ С. Обработка графита парами кремния дает силицированный графит, работающий при высоких температурах в условиях эрозии. Графит устойчив к тепловым ударам. Он перспективный материал высокой жаропрочности, теплозащитный материал. Графит обладает хорошими антифрикционными свойствами.

Графит применяется в металлургии для футеровки печей, изготовления электропроводящих электродов, в летательных аппаратах, для изготовления высоконагреваемых конструкций и двигателей, в ядерных реакторах, в виде углеграфитовых волокнистых изделий: ткани, фетры, войлоки (типа УТМ), пластины, нити, маты.