2 Химическая и биологическая модификация и трансформация органических отходов.

Основным компонентом клея является клеящее вещество, которое обеспечивает адгезионную и когезионную прочность в клеевом соединении. В клеях природного происхождения - биоклеях, основным компонентом является природный полимер (коллаген, казеин, крахмал, декстрин, альбумин, декстран, натуральный каучук).

Многие из применявшихся ранее клеев получали на основе единственного клеящего материала. В настоящее время большинство клеев представляет собой смеси нескольких сложных компонентов, которые могут иметь органическую, неорганическую или смешанную природу. Компоненты клеевой композиции выбирают исходя из определенных требований, предъявляемых к технологическим свойствам клея или свойствам, которые необходимо получить в готовом клеевом соединении.

К добавкам, которые вводят в клей относятся: наполнители, растворители, антисептики, стабилизаторы, пластификаторы, тиксотропные добавки. Добавками модифицируют свойства клея - липкость (способность клея сцепляться с поверхностью при комнатной температуре), вязкость, скорость отверждения, сохранность, или жизнеспособность (время в течение которого клей годен к применению), а также свойства клеевой прослойки - прочность, жесткость, термо-, морозо-, атмосфероустойчивость.

Наполнители являются неадгезионными материалами, которые улучшают эксплуатационные характеристики, прочность, способствуют сохранению свойств клеевых соединений во времени. В качестве наполнителей используют древесную муку, кремнезем. Наполнители обеспечивают необходимую вязкость клею, придают ему тиксотропные свойства, обеспечивают минимальную усадку при отвержении, повышают термоустойчивость, уменьшают ползучесть клея, способствуют поглощению нarpyзок.

Некоторые из наполнителей не улучшают свойств клея, и более того, введение их в состав клеев приводит к незначительному ухудшению свойств. Такие наполнители называют экстендорами или балластными. Их используют в качестве твердых разбавителей для снижения стоимости клея. Экстендоры иногда положительно влияют на свойства биоклея, обеспечивая упрочнение полимера и препятствуя его растеканию. Наиболее часто в качестве экстендоров используют, различные мелкодисперсные порошки, такие как растворимый лигнин.

На свойство клеев существенное влияние оказывает входящий в их состав растворитель. Для биоклеев растворителем является вода, поэтому биоклеи имеют низкую стоимость, огнестойки, нетоксичны. Недостатками являются низкая водо- и термостойкость, эластичность, коробление склеиваемых материалов, ухудшение свойств клея при замерзании воды (теряются адгезионные свойства).

При эксплуатации клеевых соединений их прочность может быть снижена в результате воздействия плесневых грибов. С целью повышения биостойкости клеевых соединений в состав клеев вводят антисептики (фунгициды, биоциды). К числу таких соединений относятся: фенол, салициловая или борная кислота, ртуть, трифенилхлорметан, хлорорганические соединения, соли аммония, гетероциклические производные мышьяка. Фунгициды вводят в клей в количестве 0,025-2% от массы клея. При введении в состав клеев биоцидов необходимо учитывать коррозионное воздействие некоторых из них на металлы.

Стабилизаторы добавляют в клей для повышения его стойкости к воздействию тепла, света и радиации, для предотвращения изменения свойств клеевых соединений в процессе эксплуатации. Их количество, как правило, не превышает 5 массовых частей. Наиболее часто стабилизаторы применяют для повышения стойкости клеев при высоких температурах (термостабилизаторы). Для стабилизации природных клеев, не используют щелочи, жидкое стекло.

Вещества, повышающие липкость клея, обеспечивают способность клея мгновенно образовывать соединение при контакте с твердой поверхностью. Для повышения липкости биоклеев добавляют смолы в виде стабилизированных суспензий. К смолам, улучшающим липкость, относятся: канифоль и ее эфиры, политерпены, полиэфирные смолы. Добавление к клеям канифоли и ее производных обеспечивает более высокие прочностные характеристики клеевых соединений.

Тиксотропные добавки используют в тех случаях, когда клеям необходимо придать тиксотропные свойства, то есть способность удерживаться на склеиваемой поверхности (в том числе и вертикальной), не стекая с нее. В качестве тиксотропных добавок используют - аэросил (коллоидная SiO₂), который вводят в количестве до 5% от массы клея; Аl₂O₃ (содержащий 7,5% оксида алюминия).

Необходимо помнить, что при введении в состав клея тиксотропных добавок изменяются его свойства. Так наличие аэросила снижает эластичные характеристики клеев, делает их более густыми, что в свою очередь усложняет нанесение их на склеиваемую поверхность. Тиксотропные свойства улучшаются при повышении температуры. В США выпускают специальные жидкие тиксотропные добавки Ircogel, комплексные соединения цинка или кальция. Эти добавки легко вводить в композиции, они не повышают вязкость клеев, тиксотропные свойства сохраняются при высоких температурах.

Смачивающие вещества улучшают межфазный контакт на границе раздела клей-субстраты за счет улучшения смачивания и повышения способности клея растекаться на поверхности.

С целью улучшения свойств полимеров, используемых для создания клеев, в них часто вводят пластификаторы - вещества, изменяющие вязкость, увеличивающие гибкость молекул, подвижность надмолекулярных структур. Повышается эластичность и (или) пластичность полимерного материала, обусловленное введением низкомолекулярного вещества (пластификатора). Молекулы пластификатора, внедряясь между макромолекулами, влияют на подвижность цепей и звеньев, способствуя увеличению гибкости цепей, понижается вязкость полимера.

Чаще всего для пластификации используют следующие пластификаторы биоклеев: глицерин, сорбит, полигликоли, сульфонированное касторовое масло в количестве 10-20%. Существует предел совместимости пластификатора и олигомера, выше которого избыточное количество пластификатора может выделяться из клея при его отвержении или при хранении и эксплуатации.

Современные биоклеи являются сложными системами, в состав которых помимо полимера входят растворители и наполнители, стабилизаторы и тиксотропные добавки и другие компоненты. Выбор основы клея определяет его рабочие температуры и основные технологические характеристики (температуру и давление при отвержении). Однако и другие компоненты клея (модификаторы) играют не менее важную роль - позволяют регулировать такие параметры, как вязкость клея, а следовательно и его способность смачивать склеиваемые поверхности, коэффициент линейного термического расширения, стойкость клеев при длительном воздействии повышенных температур, влажности и плесневых грибов, липкость. Этот путь регулирования свойств клея является более простым, чем создание клеев с использованием новых полимеров, и обеспечивает получение клеев с заданными свойствами при наименьших затратах на научный поиск, разработку и внедрение.