Хлоропреновые клеи в машиностроении

Клеи-растворы на основе каучуков

В машиностроении широко используются клеи-растворы на основе как натуральных, так и синтетических каучуков.

Клеи, созданные на основе хлоропреновых каучуков, представляют собой растворы термопластичных эластомеров в органических растворителях (таких как этилацетат, бензин, бензол, толуол и другие), дополненные специальными веществами для улучшения прочности связи и термостойкости (например, кумарон-инденовыми и бутилфенолоформальдегидными олигомерами).

Хлоропреновые клеи

Хлоропреновые клеи представляют собой вязкие жидкости, состоящие из раствора хлоропренового каучука (обычно в смесях ароматических и алифатических углеводородов) вместе с добавками. Содержание сухого остатка составляет от 15% до 30%. Цвет может быть белым, коричневым или рыжевато-коричневым.

Хлоропреновые клеи могут быть как полупрозрачными, так и непрозрачными. Они содержат различные наполнители (например, силикат кальция, диоксид кремния, глину и черную сажу) и антиоксиданты. Вулканизирующими агентами выступают оксиды магния и цинка.

Хлоропреновые клеевые соединения хорошо стойки к воздействию воды, соляного тумана, алифатических углеводородов, ацетона, этилового спирта, смазок, слабых кислот и щелочей, а также к биологическим факторам.

Однако клеи на основе хлоропреновых каучуков не подходят для использования в контакте с ароматическими и хлорированными углеводородами, некоторыми кетонами и сильными окислителями. Они могут работать при температурах от -50 °С до +95 °С, но при более высоких температурах подвергаются разрушению с выделением кислых побочных продуктов. Чтобы уменьшить термодеструкцию, в состав клеющих композиций вводят акцепторы кислот, такие как оксиды цинка или магния.

Хлоропреновые клеевые соединения хорошо поглощают вибрации и демонстрируют высокую прочность при сдвиге и отдире. При ограниченном уровне напряжений (от 0,20 до 0,70 МПа) они способны выдерживать длительные статические нагрузки лучше, чем клеи на основе других типов каучуков.

Однако хлоропреновые клеи не предназначены для силовых соединений, где требуется прочность при сдвиге более 2 МПа, так как они могут проявлять хладотекучесть под воздействием даже небольшой нагрузки. Прочность соединений при отвердевании быстро возрастает.

Технология склеивания

При «мокром» склеивании открытая выдержка хлоропреновых клеев составляет 10-20 минут (при температуре +20 °С). Детали, покрытые просушенной пленкой клея, можно хранить неограниченное время, а перед склеиванием их можно реактивировать с помощью растворителя или нагрева.

«Мокрое» склеивание используется для соединения пористых материалов: растворитель постепенно «проникает» из клеевого шва через приклеиваемую поверхность.

Для непористых материалов большая часть растворителя удаляется за счет испарения в течение 20 минут до нескольких часов (сушку можно ускорить с помощью горячего воздуха или инфракрасного обогрева), после чего производится контактное склеивание липких поверхностей под минимальным давлением.

Увеличенная прочность соединений достигается при вулканизации каучука, которая может происходить либо через нагрев, либо при добавлении катализатора (например, изоцианата) и отверждении в течение 20 минут при температуре около 80°C и давлении 0,3 МПа. Расход клея зависит от его вязкости: для клеев с сухим остатком 30% он составляет 0,15-0,25 кг/м.

В отличие от других каучуков, хлоропреновые клеи способны выдерживать незначительные нагрузки даже при повышенных температурах уже вскоре после склеивания. Эти клеи обычно сохраняют липкость на более короткий срок по сравнению с клеями на основе натурального каучука. После склеивания хлоропреновые клеи могут сохранять постоянную нагрузку от 0,2 до 0,7 МПа в течение продолжительного срока.

Полихлоропреновые клеи хорошо заполняют зазоры. Для достижения максимальных свойств клеевых соединений может потребоваться предварительная выдержка склеенных деталей в течение нескольких недель.

Универсальные клеи марок 88СА, 88ПН, 88Н и другие используют для склеивания различных материалов, включая декоративные слоистые пластики, резины, резину с металлами, кожу, тонкие алюминиевые и сталистые листы, линолеум, ткани и синтетические текстильные материалы, а также для крепления деревянных, фанерных и древесно-волокнистых панелей к бетонным стенам.

Для улучшения адгезии клея к металлам и пластикам часто применяют адгезионные подслои на основе кремнийорганических соединений.

Кремнийорганические клеи

Эти подслои бывают одно- или двухкомпонентными пастами белого цвета, которые, отверждаясь при комнатной температуре, превращаются в эластичные кремнийорганические материалы (RTV-силиконы).

В зарубежной практике термин RTV часто используется и для двухкомпонентных материалов, которые отверждаются при комнатной температуре в контакте с атмосферной влагой. Тонкие пленки (0,6 мм) отверждаются в течение до 90 минут, более толстые (до 15 мм) — за семь суток.

Двухкомпонентные составы отверждаются благодаря каталитической реакции. Время, в течение которого смесь остается жизнеспособной после объединения компонентов, зависит от содержания катализатора и температуры окружающей среды.

Свойства клеев данного типа аналогичны свойствам кремнийорганических резин:

• Обладают высокой устойчивостью к воздействию влаги, горячей воды, окислительной среды, озона, коронного разряда и различных климатических условий
• Хорошо противостоят воздействию большинства химических соединений, включая разбавленные кислоты и щелочи (например, стойки к серному ангидриду), но неустойчивы к газообразной хлористо-водородной кислоте

При наличии углеводородных растворителей отвержденные эластомерные клеи могут набухать. Они сохраняют теплостойкость в диапазоне от -75 °С до +200 °С (в кратковременном режиме — до +250 °С) и оставляют эластичность при низких температурах (до -60 °С).

Клеи обеспечивают прочность при сдвиге соединений из малоуглеродистой стали в пределах 1,7 МПа (при +20 °С) и 1,0 МПа (после семи суток старения — при +250 °С), для алюминия — до 2,0 МПа (при +20 °С) и 1,3 МПа (после семи суток — при +250 °С). Прочность на отрыв достигает 0,2-0,3 Н/мм, при отслаивании (фторокремнийорганических резин от металла) находится в пределах 0,2-0,4 Н/мм.

Кремнийорганические составы находят применение в качестве герметизирующих и клеящих материалов общего назначения для уплотнения, обеспечения водонепроницаемости и изоляции электрического и механического оборудования, как бытового, так и промышленного.

Полисилоксановые герметики

Основу полисилоксановых герметиков составляют жидкие кремнийорганические каучуки линейного строения с боковыми алкильными или арильными и конечными гидроксильными группами.

Вулканизация кремнийорганических составов происходит быстро при комнатной температуре. В результате, композиции с консистенцией паст или вязких жидкостей превращаются в резиноподобный материал.

В зависимости от состава вулканизующего агента данная реакция может происходить в присутствии катализаторов или под воздействием влаги воздуха. Отверждение однокомпонентных герметиков на основе силоксановых каучуков проходит благодаря реакции вулканизующего агента с влагой воздуха.

В этом случае, например, может выделяться уксусная кислота — катализатор вулканизации, которая впоследствии улетучивается. Эти составы также используют для уплотнения лобовых стекол и стекол фар автомобилей. Большинство «жидких прокладок» — это составы влажностного отверждения.

Одноупаковочные герметизирующие составы удобно хранить в герметичных тубах. Время их вулканизации зависит от толщины наносимого слоя (например, при толщине 3 мм этот процесс занимает 24 часа).

Вулканизованные герметизирующие составы на основе жидких полиорганосилоксанов показывают хорошие физико-механические характеристики, высокую стойкость к воздействию атмосферных условий и влаги, а также низкую коррозионную активность по отношению к металлам. Однако эти герметические составы не стойки к нефтяным топливам и предназначены для эксплуатации в температурном диапазоне от -70 °С до +200 °С. Для повышения их адгезии к металлическим и другим поверхностям часто используются адгезионные подслои (например, П-11, П-12Э).

Эти составы применяют как герметики для паяных и сварных соединений, для склеивания металлов, стекла, керамики, древесины и пластиков, где требуется обеспечение гибкости и теплостойкости клеевых швов, а также для устранения повреждений на поверхностях кремнийорганических резин при ремонте трактов горячего воздуха.