Клеи на основе олигомеров, отверждаемые по реакции оликонденсации
Процесс конденсации (поликонденсация — это реакция образования высокомолекулярных соединений, протекающая по механизму замещения и сопровождающая выделением низкомолекулярных продуктов) может быть двух видов:
- равновесной: конденсация сопровождается удалением «маленькой» молекулы (часто воды)
- неравновесной: полная конденсация.
Это деление позволяет далее разделить все материалы на две подгруппы: образование поперечных связей в результате процессов протекания равновесной поликонденсации (аминопласты и фенопласты) и неравновесной (эпоксидные составы и клеящие материалы на основе изоцианата, в частности, полиуретана). Сюда можно добавить термоструктурные клеи, которые могут быть получены при протекании и равновесной и неравновесной поликонденсации.
Олигомеры, отверждаемые по реакции равновесной поликонденсации. Первыми полимерными материалами были фенолоформальдегидные и мочевиноформальдегидные олигомеры, которые были синтезированы в начале XX века. До 1960 г. (в этом году были разработаны эпоксидные олигомеры) она являлись единственными материалами, на основе которых создавались конструкционные клеи. Фенолоформальдегидные и мочевиноформальдегидные олигомеры до сих пор очень широко используются, особенно в деревообрабатывающей промышленности. Их основными преимуществами являются:
- низкая цена, за исключением специальных клеев;
- возможность использовать их в водной фазе;
- совместимость со множеством полимеров и эластомеров;
- хорошая механическая стойкость при высокой температуре;
- высокая теплостойкость и др.
К основным недостаткам этих олигомеров относят их высокую летучесть (особенно это относится к формальдегиду) и токсичность. Для уменьшения этих недостатков создают различные сополимеры с относительно высокой степенью конденсации. В их состав входят специальные отвердители (они позволяют заменить формальдегид), и отверждение таких клеев происходит при высокой температуре и под давлением. В этих условиях количество свободного формальдегида в процессе образования поперечных связей минимально. Другой недостаток — это выделения воды (аммиака) в процессе образования поперечных связей. Именно этим объясняется использование данных клеев для склеивания таких пористых материалов, как дерево, бумага, картон и даже ткань. Однако если температура выше 100°С, то получается «пенистый» шов, который не обладает механической прочностью.
Склеивание с помощью пенопластов: автоклав или пресс. Склеивание под давлением (в частности, речь идет о фенольных смолах) объясняется необходимостью удаления паров воды. При атмосферном давлении формальдегид (в газовом состоянии при температуре окружающей среды) практически улетучивается (а значит, теряется) до того, как вступил в реакцию. Когда мы говорим о склеивании под давлением, то можно было бы представить, что поперечные связи могут создаваться в автоклаве, что в действительности абсолютно исключено, поскольку воду нужно постоянно удалять из состава. Если этого не делать, то будет происходить гидролиз. Таким образом, склеивание проводят непосредственно в процессе прессования и подбирают различные способы удаления водяного пара.
Мочевиноформальдегидные и меламиноформальдегидные клеи. Сополимеры типа мочевинометанола или меламинометанола получаются путем конденсации в водной среде (щелочной) формальдегида с соответствующими аминами.
Органические наполнители (крахмальный порошок, мука злаков, древесная мука) или неорганические (глина) добавляются, чтобы придать меламиновым клеям гибкость.
Клеевые составы на основе смеси различных олигомеров (клеи MUF) выпускаются в форме порошков для растворения (в воде) или непосредственно в форме «сиропа», 50-70%-ного сухого экстракта. Поперечные связи создаются при наличии отвердителей (кислот, предвестников формальдегида типа гексаметилолмеламин или параформальдегида) при температуре окружающей среды или при повышенной температуре, под прессом, а иногда в инертных газах («пенистое» склеивание). Такие клеи очень широко используются при создании клееной фанеры и множества других конструкций из дерева и бумаги, которые не подвержены в процессе эксплуатации воздействию влаги, поскольку их клеевые швы чувствительны к гидролизу, который вызывает их разрушение и выделение формальдегида.
Загрузка ...