Цианоакрилаты

Анализ характеристик этого класса клеящих материалов позволяет сделать вывод об очень высоком качестве клеев:

  • с коммерческой точки зрения, поскольку появились специальные продавцы, торгующие только «суперклеями»;
  • с научной точки зрения, поскольку созданы клеи на основе мономеров, которые полимеризуются непосредственно в клеевом шве под влиянием влажности на поверхности подложек;
  • с технической точки зрения, поскольку произошла эволюция от очень жестких цианоакрилатов до современных, с определенным комплексом деформационных характеристик.

Мономеры и их полимеризация. Основой цианакрилатных клеев являются эфиры цианакриловой кислоты, полимеризация которых протекает под действием воды. Реакция может протекать по радикальному и по ионному механизму, причем второй более предпочтительный. Его общая схема заключается в генерировании карбаниона и роста его цепи. Преимущество данной схемы полимеризации заключается в ориентирующем влиянии противоиона, что приводит к ее регулярности, что в свою очередь обеспечивает высокие адгезионные и когезионные свойства.

Процесс полимеризации кажется очень простым. Однако он более чувствителен к рабочим условиям, чем полимеризация по радикальному механизму:

  • Следов влаги на поверхности подложек достаточно для начала полимеризации. Однако если их нет, что, например, происходит в результате плазменной обработки или обработки в коронном разряде (при этих процессах имеет место высушивание поверхности), склеивание не произойдет.
  • Избыток влаги на поверхности подложки вызывает замедление скорости полимеризации и, кроме этого, вода действует как агент окончания процесса полимеризациии.

Наличие избытка влаги, например на руках, может привести к склеиванию пальцев, если при работе с цианакрилатными клеями на руки попадает даже очень незначительное количество клея. Поэтому следует помнить, что быстрое погружение рук в воду останавливает полимеризацию, и клей не пристает к коже (поскольку адгезионная прочность такого соединения будет невысока).

Толщина шва также является определяющим параметром. В отличие от радикальной полимеризации, анионная полимеризация не создает явление передачи радикала, что способствует дальнейшему росту цепи. Поэтому при анионной полимеризации, в процессе склеивания, полимеризация происходит только на краях, в толщинах в пределах 1 мкм. С увеличением толщины будет уменьшаться величина когезионной прочности. Именно поэтому при использовании цианакрилатов чем тоньше клеевой шов, тем выше его прочность.

Состав цианакрилатов. Мономеры имеют очень низкую вязкость, и для ее увеличения в состав клеев в качестве наполнителя вводят небольшое количество аэросила. Это позволяет использовать цианакрилаты для склеивания пористых поверхностей. Высокая химическая активность мономеров предполагает тщательное высушивание всех компонентов клея и хранение готовых составов подальше от влаги. В их состав также вводят стабилизаторы в очень небольших количествах (0,01%), в качестве которых используют кислоты, обладающие дегидратирующим действием. Путем сополимеризации цианакрилатов можно регулировать свойства клеев. Для повышения адгезии используют диметилвинилэтилкарбинол. Для повышения теплостойкости используют фторсодержащие продукты. Для повышения эластичности применяют АБС пластики или сополимеры этилена с метилметакрилатами.

Области применения цианакрилатов. Полагали, что высокая стоимость и сложность хранения (необходимо следить, чтобы емкость с клеем всегда была закрыта) будут существенно препятствовать широкому использованию этих материалов. Однако это не так. Они повсеместно используются в микроэлектронике, при изготовлении прецизионной оптики. У цианакрилатов нет конкурентов, если речь идет о высокой производительности склеивания небольших предметов. Процесс нанесения клеев давно автоматизирован, и созданы различные типы микродозаторов, которые могут работать длительное время без перерыва. В то же время существуют еще области, где возможно более широкое использование цианакрилатов, например, в хирургии, в том числе в микрохирургии глаза. Недостаток цианакрилатных швов — их длительное время разложения. Использование клеев для внутренней хирургии ограничено отсутствием реального биологического разложения.

Сравнительный технико-экономический анализ. Описание двух классов клеев на основе полимеров АМОР и на основе олигомеров и мономеров АМОС необходимо дополнить экономическими и техническими характеристиками, что позволяет потребителю выбрать нужный ему материал.

Экономический анализ

Мировой объем производства клеев составляет около 9 млн. т в год (из них 400 ООО т во Франции), товарооборот 22 млрд евро. Средняя цена (около 2,5 евро/кг) показывает серьезную диспропорцию между дешевыми клеями (фенолоформальдегидными, на основе крахмала), которые производятся сотнями тысяч тонн, и специальными клеями (к примеру, используемыми в микроэлектронике), которые являются очень дорогими, и их мировое производство не превышает 1 т в год. Главных фирм-производителей относительно немного (около 30), и именно на их долю приходится свыше 80% всего мирового рынка. Французские производители клеев объединены с национальными предприятиями во «Французский синдикат клеев и клеящих мате­риалов» (SFCA), который является членом «Федерации промышленных производителей красок, чернил, оттенков, клеев и клеящих материалов». Перечень производителей дается также в ежегоднике по склеиванию, который издает ассоциация CREACOL, и в отчете об исследованиях в области клеев «Склеивание во Франции», с которым можно ознакомиться на сайте министерства экономики, финансов и промышленности.

Основными потребителями клеев являются строительство и упаковка, а также медицина и транспорт. Приведу только два примера. Около 10% товарооборота, 50 ООО т/год в Европе занимают акрилатные клеи, не учитывая инвестиции в научно-исследовательскую работу. Постоянно увеличивается потребление термопластичных клеев (15%). Ежегодно происходит прирост клеев, используемых для упаковки. В некоторых областях имеется временный спад, например, при производстве сигарет, тогда как в других, наоборот, происходит подъем, например в строительстве и деревообработке. Увеличение объема продаж клеящих материалов связано с появлением новых областей применения, среди которых можно назвать склеивание витражей, для систем безопасности автомобилей. Изготовление протезов, костей и сосудов и других биоматериалов. Этот список можно продолжать до бесконечности, так как нет предела творческим и созидательным возможностям потребителей (настоящих и будущих), о чем свидетельствует склеивание земли в корнях молодых деревьев, что способствует ускорению процессов их акклиматизации после пересадки.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Страницы: 1 2

Copyright © 2017 Современные технологии обработки древесины. All Rights Reserved.
При использовании материалов сайта гиперссылка на www.technologywood.ru обязательна.