Герметик

Герметик — это композиция на основе полимеров или олигомеров, предназначенная для заполнения зазоров, швов и полостей с целью обеспечения герметичности соединений, а также защиты от проникновения жидкостей, газов, пыли, теплопотерь и коррозии. В отличие от клеев, основная функция герметика — не скрепление деталей, а создание непроницаемого барьера, хотя многие современные составы обладают и адгезионными свойствами. Герметики применяются в строительстве, машиностроении, автомобильной, авиационной и электронной промышленности, а также в быту.

История

Потребность в герметизации соединений существовала с древних времен. Первыми материалами, используемыми для этой цели, были природные вещества: глина, древесная смола, битум, воск и растительные волокна. Например, смолой и битумом конопатили корпуса деревянных судов, а глиной уплотняли стыки водопроводных труб в Древнем Риме.

С развитием химической промышленности в XIX—XX веках появились первые синтетические герметики. В 1930-х годах началось промышленное производство полисульфидных (тиоколовых) герметиков, которые использовались в авиации для герметизации топливных баков. В 1950-х годах были разработаны силиконовые герметики, отличающиеся высокой термостойкостью и эластичностью. В 1960-х годах появились акриловые и полиуретановые составы. Современный этап характеризуется созданием гибридных герметиков (MS-полимеры, силиконизированные полиуретаны), сочетающих лучшие свойства различных типов.

Классификация

Герметики классифицируют по нескольким основным признакам: химическому составу, способу отверждения, количеству компонентов и назначению.

По химическому составу

• Силиконовые (кремнийорганические). Основу составляют полисилоксаны. Отличаются высокой эластичностью (удлинение до 800%), термостойкостью (от −60 до +300 °C), устойчивостью к ультрафиолету и атмосферным воздействиям. Бывают нейтральные (ацетоксидные) и кислотные (ацетатные). Кислотные выделяют уксусную кислоту при отверждении и несовместимы с некоторыми металлами (цинк, медь, латунь). Нейтральные не имеют запаха и коррозионной активности.
• Полиуретановые. Основа — полиуретановые преполимеры. Обладают высокой прочностью на разрыв, истиранием и адгезией к большинству материалов. Отверждаются под действием влаги воздуха. Могут окрашиваться. Чувствительны к ультрафиолету (требуют защиты слоем краски).
• Акриловые. Водно-дисперсионные составы на основе акриловых полимеров. Экологичны, не имеют резкого запаха, легко наносятся и обрабатываются (шпаклюются, окрашиваются). Менее эластичны, чем силиконовые и полиуретановые, боятся длительного контакта с водой. Используются в основном для внутренних работ.
• Полисульфидные (тиоколовые). Двухкомпонентные составы на основе жидких тиоколов. Отличаются высокой химической стойкостью к нефтепродуктам, растворителям и агрессивным средам. Используются в авиастроении, судостроении и стеклопакетах.
• Бутиловые. На основе бутилкаучука. Имеют низкую газопроницаемость, высокую эластичность и адгезию. Применяются в производстве стеклопакетов (первичный контур) и для герметизации кровель.
• Гибридные (MS-полимеры). Композиции на основе силанизированных полимеров. Сочетают прочность полиуретана, эластичность силикона и возможность окрашивания. Не содержат изоцианатов и растворителей, имеют высокую адгезию и атмосферостойкость.

По способу отверждения

• Влажного отверждения. Отверждаются под действием влаги воздуха. К этому типу относятся силиконовые (нейтральные и кислотные), полиуретановые и MS-полимеры.
• Воздушного отверждения (высыхающие). Отверждаются за счет испарения растворителя или воды. Типичный представитель — акриловые герметики.
• Двухкомпонентные. Отверждаются после смешивания двух компонентов (основы и отвердителя). Позволяют регулировать время отверждения и получать составы с заданными свойствами. Примеры: полисульфидные, некоторые эпоксидные и полиуретановые.
• Термоотверждаемые. Отверждаются при нагревании. Используются в промышленности для герметизации электронных компонентов и сварных швов.

По количеству компонентов

• Однокомпонентные. Готовы к применению, отверждаются под действием внешних факторов (влага, воздух, тепло). Наиболее распространены в быту и строительстве.
• Двухкомпонентные. Требуют смешивания перед использованием. Обеспечивают более глубокое и стабильное отверждение, используются в промышленности.

По назначению

• Строительные. Для герметизации стыков панелей, оконных и дверных блоков, швов в санузлах, вентиляционных каналов.
• Автомобильные. Для герметизации кузовных швов, прокладок двигателя, фар, радиаторов.
• Сантехнические. Для уплотнения резьбовых соединений труб, стыков унитазов и раковин.
• Авиационные и космические. Специальные составы, работающие в условиях экстремальных температур, радиации и вакуума.
• Электротехнические. Для заливки и защиты электронных плат, контактов, трансформаторов от влаги и пыли.

Устройство и характеристики

Герметики обычно представляют собой вязкую пасту или жидкость, упакованную в тубы, картриджи (для пистолета) или ведра. Основные компоненты: полимерная основа, наполнители (мел, тальк, аэросил), пластификаторы, адгезионные добавки, стабилизаторы, пигменты и растворители (в акриловых).

Ключевые характеристики герметиков:

• Адгезия — способность сцепляться с поверхностью. Измеряется в МПа или Н/мм.
• Эластичность — способность растягиваться и восстанавливать форму без разрушения. Выражается в процентах удлинения.
• Термостойкость — диапазон рабочих температур.
• Химическая стойкость — устойчивость к кислотам, щелочам, маслам, растворителям.
• Устойчивость к УФ-излучению — способность не разрушаться под воздействием солнечного света.
• Время отверждения — период, за который герметик перестает быть липким и набирает проектную прочность.
• Усадка — изменение объема при отверждении. Низкая усадка (менее 5%) характерна для силиконовых и полиуретановых герметиков; акриловые могут давать усадку до 20%.

Применение

Строительство

Герметики используются для герметизации деформационных и монтажных швов, стыков стеновых панелей, оконных и дверных проемов, кровельных соединений, вентиляционных каналов, швов в бассейнах и душевых кабинах. В России широко применяются силиконовые герметики (например, для ванных комнат) и акриловые (для внутренних работ).

Автомобильная промышленность

Герметики используются для герметизации кузовных швов (сварных и клеевых), уплотнения фар, задних фонарей, радиаторов, топливных баков и систем кондиционирования. В автосервисах применяются специальные составы для ремонта прокладок и уплотнения резьбовых соединений.

Промышленность

В машиностроении герметики применяются для герметизации фланцевых соединений, насосов, компрессоров, трубопроводов. В электронике — для заливки и защиты печатных плат, датчиков, разъемов от влаги и вибрации. В авиации и космонавтике — для герметизации топливных баков, кабин, приборных отсеков.

Быт

В быту герметики используются для ремонта сантехники (уплотнение резьбовых соединений, стыков унитаза и раковины), заделки щелей в окнах и дверях, ремонта обуви и одежды (специальные составы), герметизации аквариумов.

Технология нанесения

Поверхность перед нанесением герметика должна быть чистой, сухой и обезжиренной. Для улучшения адгезии на гладкие поверхности (стекло, металл, керамика) рекомендуется наносить грунтовку (праймер). Герметик наносится с помощью ручного или пневматического пистолета, шпателя или кисти. Для формирования аккуратного шва часто используют малярный скотч. После нанесения шов разглаживают специальным инструментом или пальцем, смоченным в мыльном растворе. Время полного отверждения зависит от типа герметика, температуры и влажности воздуха и составляет от нескольких часов (акриловые) до нескольких суток (силиконовые).

Критерии выбора

При выборе герметика учитывают:

• Материал склеиваемых поверхностей (стекло, бетон, дерево, металл, пластик).
• Условия эксплуатации (внутренние/наружные, температура, влажность, воздействие химикатов).
• Требуемую эластичность (для подвижных швов необходимы эластичные силиконовые или полиуретановые составы).
• Возможность окрашивания (акриловые и полиуретановые можно красить, силиконовые — нет).
• Экологичность (для жилых помещений предпочтительны акриловые и MS-полимеры с низким содержанием летучих органических соединений).

Интересные факты

• Первый силиконовый герметик был разработан компанией Dow Corning в 1943 году для герметизации кабин военных самолётов.
• В строительстве высотных зданий используются специальные «структурные» силиконовые герметики, которые удерживают стеклянные панели фасада без механических креплений.
• Некоторые герметики для аквариумов не содержат фунгицидов и безопасны для рыб и растений.
• В России одним из крупнейших производителей герметиков является компания «ПЕНТАСТИК» (г. Дзержинск), выпускающая широкий ассортимент силиконовых, акриловых и полиуретановых составов.

Источники

• ГОСТ 25645.101-83 «Герметики кремнийорганические. Технические условия».
• ГОСТ 32547-2013 «Герметики строительные. Классификация и общие технические требования».
• Справочник «Полимерные строительные материалы», под ред. В. А. Воскресенского, 2010.
• Материалы компаний-производителей (Dow, Sika, Henkel, «ПЕНТАСТИК»).
• Научные статьи в журналах «Строительные материалы», «Промышленная химия».