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 (ВnC2Hn+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.