Синтетические клеи

Синтетические клеи вытеснили из техники почти полностью клеи минерального и животного происхождения, так как они обладают рядом преимуществ, являясь более стойкими к внешним воздействиям, в основном к воздействию воды, технологичными и дающими более прочный шов.

Синтетический клей может быть получен на основе любой синтетической смолы путем добавления в нее ряда вспомогательных веществ, обеспечивающих нужные для клея свойства.

Важными добавками к смоле являются растворитель и отвердитель. Они обеспечивают технологичность процесса склеивания. Без них смолы не удобны в работе, а отверждение поликонденсационных смол требует высокой температуры. Растворитель обычно представляет легкоиспаряющуюся летучую жидкость: спирт, ацетон, дихлорэтан и т. д. Он придает клею маловязкую, удобную в работе консистенцию.

Другие добавки: пластификаторы, наполнители, антистарители и т. д. обеспечивают соответствующее качество шва и экономию смолы. Посредством различного рода добавок устраняются такие нежелательные свойства шва, как чрезмерная усадка и хрупкость, и придают такие положительные качества, как эластичность, плотность, зазоронаполняющие свойства и др.

При склеивании элементов необходимо оказывать на них достаточное давление, колеблющееся в зависимости от марки клея и склеиваемых материалов в пределах от 0,5 до 5 кГ/см² и более. Необходимое давление выдерживается в течение всего срока отверждения клея, зависящего в основном от температуры и количества введенного отвердителя.

По способу получения клеевого шва различают клеи холодного и горячего отверждения. Первые отверждаются при обычной температуре (плюсовой), вторые - при нагреве в пределах 120-160°. Различают также клеи промежуточного теплого отверждения, требующие небольшого нагрева в пределах 60 90 .

Для строительства имеют практическое значение все способы отверждения клеев. К клеям холодного отверждения прибегают при монтаже и укрупненной сборке конструкций. Клеи горячего отверждения применяются при изготовлении конструкций в целях экономии производственных площадей, так как скорость горячего отверждения значительно больше холодного. Клеи теплого отверждения применяются в тех случаях, когда склеиваемый полимер термопластичен и его нельзя подвергать воздействию высоких температур горячего отверждения.

Из множества марок синтетических клеев наибольшее практическое значение для строительства имеют приводимые ниже.

Фенолоформальдегидные клеи, основанные главным образом на резольной смоле марок Б и СП-2, являются самыми распространенными. При нагревании до 130-150° клеи отверждаются без отвердителя (клей Б-3) в течение 5-10 мин при давлении 0,5-5 кГ/см². Для отверждения в обычных условиях в смолу' добавляется отвердитель - керосиновый контакт Петрова в количестве до 20-25%.

В этом случае клею присваивается марка КБ-3. Продолжительность его отверждения 2 ч и более, жизнеспособность 45 мин. При склеивании клеем КБ-3 металлов и асбестоцемента керосиновый контакт, представляющий смесь сульфонафтеновых кислот и серной кислоты, разрушает их, поэтому склеиваемые поверхности нуждаются в грунтовке, выполняемой из других видов смол и клеев, например из БФ-2.

Фенолоформальдегидные клеи Б-3 и КБ-3 применяются для склеивания между собой и друг с другом стеклопластиков, древесных пластиков, основанных на фенолоформальдегидных смолах, древесины, поропластов. Они хорошо зарекомендовали себя при склеивании пористых материалов, так как обладают высоними зазоронаполняющими свойствами. К тому же поры хорошо отводят воду. Но фенолоформальдегидные клеи дают все же хрупкий шов, поэтому их лучше применять в модифицированном виде. Так, для склеивания алюминия и асбестоцемента с древесными пластиками и стеклопластиков, основанных на фе- нолоформальдегидной смоле, лучше применять клей горячего отверждения марки ФЭ-10, модифицированный добавкой 10% эпоксидной смолы. Для склеивания металлов и стеклопластиков приемлемы также и другие модификации, в частности добавление в фенолоформальдегидные смолы каучука. Клеи марок ВК-32, ВК-32-250, ВК-3 дают швы высокой прочности и повышенной теплостойкости, но технология склеивания ими усложняется нагревом до 150° и высоким давлением (10-20 кГ/см²).

Фенолоформальдегидные клеи дают шов прочностью на сдвиг 30-60 кГ/см².

Эпоксидные клеи применяются для склеивания металлов, бетонов, стеклопластиков, асбестоцемента, пенопластов друг с другом и с древесными пластиками. Они могут быть холодного и горячего отверждения. Отвердителем при обычной температуре является полиэтиленполиамин (ПЭПА). Подогрев до 80° ускоряет отверждение и сокращает выдержку с 24 ч до 30 мин.

Эпоксидные клеи дают самые прочные швы (до 100 кГ/см² на сдвиг), водостойки, химически инертны, практически не имеют усадки, склеивание ими не требует высокого давления, которое колеблется в пределах 0,2-0,5 кГ/см².

Примерами эпоксидных клеев могут служить клеи марок ЭПЦ-1 и К-153, содержащие на 100 весовых частей смолы ЭД-5 отвердитель ПЭПА-10 и 15 частей и соотвердитель в виде кубовых остатков ГМДА-25 и 23 части соответственно. В качестве пластификатора в первом случае используется полиэфир МГФ-9 или дибутилфталат, а во втором тиокол в количестве 20 весовых частей. Кроме того, для уменьшения усадки и экономии смолы в клей вводится портландцемент в количестве от 100 до 400 весовых частей.

Эпоксидные смолы дороги (до 4,5 руб. за кг) и дефицитны. Клеи на их основе не следует применять для склеивания дешевых материалов и больших поверхностей, т. е. в тех случаях, когда не требуется повышенная прочность.

Полиэфирные клеи, получаемые на основе полиэфирных смол, в частности марки ПН-1 (стоимость 0,84 руб. за кг), применяются для склеивания полиэфирных и других стеклопластиков, при этом требуется обеспечивать только контакт склеиваемых поверхностей, не оказывая на них большого давления (0,1 - 1 кГ/см²). Клеевой шов светопроницаем.

Полиэфирный клей холодного отверждения. При нагреве скорость его отверждения увеличивается и прочность шва повышается. В зависимости от температуры и количества вводимого инициатора и ускорителя отверждение может происходить очень медленно - в течение нескольких дней и очень быстро в течение нескольких минут. При содержании инициатора гипери- за в количестве 4% и ускорителя нафтената кобальта в количестве 10% при нормальных условиях отверждение происходит в течение 1,5 суток. При нагревании до 80 срок отверждения сокращается до 30 мин.

Прочность клеевого шва достигает 80 кГ/см². Клеевой шов устойчив против воздействия атмосферных условий, влаги, химической агрессии и нагрева.

Каучуковые клеи состоят в основном из полихлоропренового каучука (найрита) с различного рода модифицирующими добавками и растворителя. В клее 88-Н модифицирующей добавкой является бутил-фенолоформальдегидная смола, в клее КС-1 хлорнайрит.

Каучуковые клеи, как и полиэфирные, являются контактными, т. е. не нуждаются в больших давлениях на склеиваемые поверхности, требуется только обеспечить их контакт на время схватывания клея, составляющее при 100° 10 мин.

Клеевые швы из каучуковых клеев эластичны, что дает возможность применять их в соединениях, испытывающих неравномерный отрыв, вибрацию и для склеивания разнородных материалов: алюминия с древесноволокнистыми плитами, алюминия с пенопластами и т. д.

Недостатком каучукового клея является большая ползучесть. Шов имеет удовлетворительную водостойкость. Прочность его на сдвиг 10-30 кГ/см2.

Дифенольные клеи получаются на основе дифенолкетоновых смол, извлекаемых из сланцевых фенолов. Дифенольный клей ДФК-1 состоит из смолы той же марки. Отвердителем является формальдегид, вводимый в виде 40%-ного формалина в количестве 20 весовых частей на 100 частей смолы. Для уменьшения усадки добавляется вибропесок в соотношении к смоле 2:1.

Клей рекомендуется для склеивания бетонов, древесины, асбестоцемента с пенопластами. Режим склеивания сходен с режимом для клея КБ-3 с тем отличием, что отпадает необходимость в грунтовке асбестоцементных поверхностей.