Клеи на основе каучуков

Большое распространение в машиностроении получили клеи-растворы на основе обработанных натуральных или синтетических каучуков.

Клеи на основе хлоропреновых каучуков – это растворы синтетических термопластичных эластомеров в органических растворителях (этилацетате, бензине, бензоле, толуоле, и др.) со специальными добавками для повышения адгезионной прочности и теплостойкости (кума-роноинденовых, бутилфенолоформальдегидных и других олигомеров).

Хлоропреновые клеи представляют собой вязкие жидкости, состоящие из раствора хлоропренового каучука (обычно в смесях ароматических и алифатических углеводородов) и добавок. Сухой остаток – 15-30%. Цвет белый, коричневый или рыжевато-коричневый.

Могут быть полупрозрачными или непрозрачными. Содержат наполнители (например, силикат кальция, диоксид кремния, глину, черную сажу) и антиоксиданты. Вулканизующие агенты для этих клеев – оксиды магния и цинка.

При «мокром» склеивании открытая выдержка клеев на основе хлоропреновых каучуков составляет 10-20 мин. (при +20 °С). Хранить же детали с просушенной пленкой клея можно неограниченное время, а перед склеиванием реактивировать ее с помощью растворителя или методом нагревания.

«Мокрое» склеивание применяется при соединении пористых субстратов: растворитель постепенно «мигрирует» из клеевого шва через приклеенный материал.

Для непористых материалов основную часть растворителя удаляют испарением при выдержке в течение от 20 мин. до нескольких часов (сушку можно ускорить обдувкой горячим воздухом, инфракрасным обогревом и т.п.) и производят контактное склеивание липких поверхностей при минимальном давлении.

Повышенная прочность соединений обеспечивается в случае вулканизации каучука – она достигается либо путем склеивания с нагревом, либо добавлением катализатора (например, изоцианата) и отверждением в течение 20 мин при температуре около 80°С и давлении 0,3 МПа. Расход клея зависит от вязкости композиции, например, для клеев с сухим остатком 30% он составляет 0,15-0,25 кг/м

Хлоропреновые клеевые соединения имеют хорошую стойкость к воздействию воды, соляного тумана, алифатических углеводородов, ацетона, этилового спирта, смазок, слабых кислот и щелочей, биологических факторов.

Клеи на основе хлоропреновых каучуков не пригодны для эксплуатации в контакте с ароматическими и хлорированными углеводородами, некоторыми кетонами и сильными окислителями. Длительно они могут работать только в интервале температур от -50 °С до +95 °С, а при более высоких температурах подвергаются деструкции с выделением кислых побочных продуктов. Для уменьшения термодеструкции в состав клеящих композиций вводят акцепторы кислот, например, оксиды цинка или магния.

Хлоропреновые клеевые соединения поглощают вибрации, имеют хорошую прочность при сдвиге и отдире. При ограниченном уровне напряжений (0,20-0,70 МПа) они выдерживают длительные статические нагрузки лучше, чем соединения на основе каучуковых клеев других типов.

Хлоропреновые клеи не пригодны для силовых соединений, в которых нужна прочность при сдвиге свыше 2 МПа, так как они склонны к хладотекучести под действием относительно низких нагрузок. Нарастание прочности соединений при отвердевании происходит с большой скоростью.

В отличие от клеев на основе других каучуков хлоропреновые клеи способны выдерживать небольшие нагрузки при повышенных температурах уже вскоре после склеивания. Клеи этого типа, как правило, сохраняют липкость более короткое время, чем клеи на основе натурального каучука. Вскоре после склеивания хлоропреновые клеи в течение длительного периода могут выдерживать постоянную нагрузку от 0,2 до 0,7 МПа.

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

Универсальные клеи марок 88СА, 88ПН, 88Н и др. применяют для склеивания различных материалов: декоративных слоистых пластиков, резин, резин с металлами, кожи, тонких алюминиевых и стальных листов, линолеума, тканей, синтетических текстильных материалов, для крепления деревянных, фанерных и древесно-волокнистых панелей к бетонным стенам.

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

Они представляют собой одно- или двухкомпонентные пасты белого цвета, образующие в результате отверждения при комнатной температуре эластичные кремнийорганические материалы (RTV-силиконы).

За рубежом название RTV часто применяют и по отношению к двухкомпонентным материалам, которые отверждаются при комнатной температуре в результате контакта с атмосферной влагой. Тонкие пленки (0,6 мм) отверждаются за срок до 90 мин, более толстые (до 15 мм) – за семь суток.

Двухкомпонентные составы отверждаются за счет каталитической реакции. Жизнеспособность после смешивания компонентов зависит от содержания катализатора и температуры окружающей среды.

Свойства клеев этого типа подобны свойствам кремнийорганических резин:

• Они обладают высокой устойчивостью к воздействию влаги, горячей воды, окислительной среды, озона, коронного разряда и комплекса климатических факторов
• Хорошо противостоят воздействию многих химикатов, в том числе разбавленных кислот и щелочей (например, стойки к серному ангидриду), но неустойчивы к газообразной хлористо-водородной кислоте

В присутствии углеводородных растворителей отвержденные эластомерные клеи набухают. Они имеют хорошую теплостойкость в интервале от -75 °С до +200 °С (кратковременно до +250 °С), сохраняют эластичность при низких температурах (до -60 °С).

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

Кремнийорганические составы применяются в качестве герметизирующих и клеящих материалов общего назначения для уплотнения, придания водонепроницаемости и изоляции электрического и механического оборудования (бытового и промышленного).

Основа полисилоксановых герметиков – жидкие, кремнийорганические каучуки линейного строения, содержащие боковые алкильные или арильные и концевые гидроксильные группы.

Вулканизация кремнийорганических герметизирующих составов быстро протекает при комнатной температуре. В результате композиции, имеющие консистенцию паст или вязких жидкостей, превращаются в резиноподобный материал.

В зависимости от природы вулканизующего агента эта реакция протекает в присутствии катализаторов или под воздействием влаги воздуха. Отверждение однокомпонентных герметиков на основе силоксановых каучуков происходит в результате реакции вулканизующего агента с влагой воздуха.

При этом, например, может выделяться уксусная кислота – катализатор вулканизации; в дальнейшем она улетучивается. При ремонте и обслуживании автомобиля данные составы применяются для уплотнения лобовых стекол и стекол фар. Большинство «жидких прокладок» – составы влажностного отверждения.

Одноупаковочные герметизирующие составы хранят в герметичных тубах. Продолжительность их вулканизации зависит от толщины наносимого слоя (например, при толщине слоя 3 мм она составляет 24 ч).

Вулканизованные герметизирующие составы на основе жидких полиорганосилоксанов характеризуются удовлетворительными физико-механическими свойствами, высокой атмосферо- и влагостойкостью, малой коррозионной активностью по отношению к металлам. Эти герметизирующие составы нестойки к действию нефтяного топлива и предназначены для работы при температурах от -70 °С до +200 °С. Для улучшения их крепления к металлическим и другим поверхностям применяют адгезионные подслои (например, П-11, П-12Э).

Составы используются как герметики для паяных и сварных соединений; для склеивания металлов, стекла, керамики, древесины, пластиков, когда необходимо обеспечить гибкость и теплостойкость клеевых швов; для устранения повреждений поверхности кремнийорганических резин при ремонте трактов горячего воздуха.