Акриловый клей

Акриловый клей — это общее название группы адгезивов на основе акриловых полимеров (полиакрилатов) и сополимеров, отверждающихся за счет испарения растворителя (воды или органического вещества) или в результате химической реакции (чаще всего — радикальной полимеризации). Относится к классу синтетических полимерных клеев. Основные свойства: высокая прочность соединения, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, атмосферным воздействиям и перепадам температур, прозрачность после отверждения, а также способность склеивать широкий спектр материалов, включая стекло, пластик, металл и керамику.

История

Разработка акриловых клеев началась в середине XX века, когда химическая промышленность освоила промышленное производство акриловых мономеров (метилакрилата, метилметакрилата). Первые коммерческие продукты на основе акрилатов появились в 1950-х годах и использовались в основном в авиационной и автомобильной промышленности для склеивания пластиковых деталей. В 1960-х годах были разработаны анаэробные акриловые клеи, отверждающиеся в отсутствие кислорода, что позволило применять их для фиксации резьбовых соединений. В 1970-х годах появились водоэмульсионные акриловые клеи, которые стали популярны в строительстве и быту благодаря отсутствию резкого запаха и безопасности. В России производство акриловых клеев началось в 1970-х годах на базе предприятий химической промышленности, однако широкое распространение они получили лишь в постсоветский период с появлением импортных технологий.

Классификация

Акриловые клеи классифицируются по нескольким признакам:

По типу отверждения

Клеи-растворы (на органических растворителях). Содержат акриловый полимер, растворенный в летучем органическом растворителе (ацетон, этилацетат, толуол). Отверждение происходит за счет испарения растворителя. Обеспечивают высокую прочность, но токсичны и пожароопасны. Примеры: клей для органического стекла.
Водно-дисперсионные (акриловые эмульсии). Акриловый полимер находится в виде дисперсных частиц в воде. Отверждение происходит за счет испарения воды и коалесценции (слияния) частиц. Экологичны, без запаха, но менее устойчивы к влаге до полного высыхания. Широко используются в строительстве (акриловые герметики, клей для обоев).
Реактивные (двухкомпонентные). Состоят из основы (акриловый мономер или олигомер) и отвердителя (катализатора, чаще всего — пероксида). Смешиваются непосредственно перед нанесением. Отверждение происходит за счет химической реакции полимеризации. Обеспечивают наивысшую прочность и термостойкость. Примеры: клеи для конструкционного склеивания металлов и пластиков.
Анаэробные. Отверждаются только в отсутствие кислорода (в узких зазорах). Применяются для фиксации резьбовых соединений, подшипников, заглушек.
УФ-отверждаемые. Содержат фотоинициаторы, которые активируются под действием ультрафиолетового излучения. Отверждение происходит за секунды. Используются в оптике, электронике и стоматологии.

По составу и свойствам

Цианакрилатные («суперклей»). Подвид акриловых клеев на основе цианакрилата. Отверждаются под действием влаги воздуха. Обеспечивают мгновенное схватывание, но хрупки и не термостойки.
Структурные акриловые. Высокопрочные, часто двухкомпонентные. Используются для несущих конструкций.
Термопластичные. Размягчаются при нагревании, что позволяет демонтировать соединение.
Термореактивные. После отверждения необратимо твердеют и не размягчаются при нагреве.

Устройство и состав

Основу акрилового клея составляет акриловый полимер (полиметилметакрилат, полибутилакрилат, сополимеры акриловой кислоты) или смесь акриловых мономеров. В состав могут входить:

Растворители (вода, органические растворители) — для придания текучести.
Отвердители (катализаторы) — для запуска полимеризации.
Наполнители (мел, тальк, диоксид кремния) — для регулирования вязкости и прочности.
Пластификаторы — для повышения эластичности.
Стабилизаторы (ингибиторы) — для предотвращения преждевременного отверждения.
Пигменты — для придания цвета (чаще всего белый или прозрачный).
Адгезионные добавки (силаны) — для улучшения сцепления с трудносклеиваемыми поверхностями.

Применение

Акриловые клеи находят применение в различных отраслях:

Строительство

Склеивание и герметизация оконных и дверных блоков.
Монтаж плинтусов, декоративных элементов, зеркал.
Крепление теплоизоляционных плит (пенополистирол, минеральная вата).
Заполнение швов и трещин (акриловые герметики).

Промышленность

Автомобилестроение: склеивание кузовных панелей, пластиковых деталей салона, зеркал.
Авиа- и судостроение: конструкционное склеивание композитных материалов, стеклопластика.
Электроника: фиксация микросхем, герметизация разъемов, крепление дисплеев.
Мебельное производство: склеивание кромок ПВХ, пластиковых и стеклянных элементов.

Быт и ремонт

Ремонт пластиковых изделий (игрушки, посуда, корпуса приборов).
Склеивание стекла и керамики.
Фиксация резьбовых соединений (анаэробные клеи).

Медицина и стоматология

Фиксация зубных протезов и коронок.
Склеивание тканей (медицинские клеи на основе цианакрилата).

Оптика и ювелирное дело

Склеивание линз, призм, оптических волокон.
Крепление камней в оправу.

Характеристики

Основные технические характеристики акриловых клеев:

Прочность на сдвиг: от 5 до 30 МПа (для структурных клеев — до 40 МПа).
Время отверждения: от нескольких секунд (цианакрилаты, УФ-клеи) до нескольких часов (двухкомпонентные).
Термостойкость: от -40 °C до +120 °C (для некоторых марок — до +200 °C).
Устойчивость к УФ-излучению: высокая, не желтеют со временем.
Водостойкость: хорошая (для реактивных клеев) или средняя (для водно-дисперсионных).
Эластичность: от хрупких (цианакрилаты) до эластичных (акриловые герметики).
Прозрачность: обычно прозрачны после отверждения, что важно для склеивания стекла.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Высокая адгезия к различным материалам (пластик, стекло, металл, керамика).
Быстрое отверждение (особенно у цианакрилатов и УФ-клеев).
Прозрачность после высыхания.
Устойчивость к атмосферным воздействиям и УФ-излучению.
Возможность склеивания пористых и непористых поверхностей.
Отсутствие усадки (у реактивных клеев).

Недостатки

Низкая термостойкость (по сравнению с эпоксидными или полиуретановыми клеями).
Хрупкость (у цианакрилатов).
Токсичность летучих компонентов (у клеев на органических растворителях).
Чувствительность к влажности (у некоторых типов).
Необходимость точного дозирования (у двухкомпонентных).

Технология нанесения

Для достижения качественного соединения необходимо соблюдать следующие правила:

Подготовка поверхности: очистка от пыли, жира, ржавчины. Для некоторых пластиков рекомендуется шлифовка для улучшения адгезии.
Нанесение: клей наносится тонким равномерным слоем на одну или обе склеиваемые поверхности. Для двухкомпонентных клеев компоненты смешиваются в заданной пропорции.
Фиксация: детали сжимаются и фиксируются в нужном положении на время отверждения (от нескольких секунд до нескольких часов в зависимости от типа клея).
Отверждение: происходит при комнатной температуре или при нагреве. Для УФ-клеев требуется облучение УФ-лампой.
Удаление излишков: излишки клея удаляются до отверждения (растворителем или водой) или после (механически).

Меры безопасности

При работе с акриловыми клеями, особенно на органических растворителях, необходимо соблюдать меры предосторожности:

Работать в хорошо проветриваемом помещении или с использованием вытяжки.
Использовать защитные перчатки (нитриловые или латексные) и очки.
Избегать попадания клея на кожу и слизистые оболочки.
Хранить клей в плотно закрытой таре, вдали от источников огня и нагрева.
При попадании на кожу немедленно промыть большим количеством воды с мылом.

Интересные факты

Цианакрилатные клеи были случайно изобретены в 1942 году американским химиком Гарри Кувером (Harry Coover) в ходе поиска прозрачных пластиков для прицелов. Первоначально они были отвергнуты из-за слишком сильной адгезии.
Акриловые клеи используются в производстве бронестекла и пуленепробиваемых окон.
В стоматологии применяются специальные акриловые клеи для фиксации виниров и коронок, которые отверждаются под действием света.
Некоторые акриловые клеи способны склеивать даже полипропилен и полиэтилен, которые традиционно считаются трудносклеиваемыми материалами.

Источники

Кардашов Д. А., Петрова А. П. «Полимерные клеи. Создание и применение». — М.: Химия, 1983.
«Клеи и герметики. Справочник» под ред. И. И. Тростянской. — Л.: Химия, 1985.
«Энциклопедия полимеров» в 3 томах. — М.: Советская энциклопедия, 1972—1977.
Технические регламенты и паспорта безопасности на акриловые клеи (ГОСТ, ТУ).
«Adhesives Technology Handbook» by Arthur H. Landrock, 1985.
Материалы научно-технических конференций по адгезионным материалам (Россия, 2000—2020 гг.).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →