6.10. Полимерные клеи.

Клеи – вещества, обладающие высокой адгезионной способностью, пригодные для соединения между собой материалов разных классов. При склеивании, в отличие от сварки и пайки, не требуется нагревать изделие до высоких температур. Соединение может обладать эластичностью, что снижает уровень механических напряжений после отверждения и обеспечивает прочность в условиях быстрых термических воздействий, динамических нагрузок, при большой разнице температурных коэффициентов линейного расширения, к клеям предъявляются высокие требования. В специальных случаях от клеев требуется еще и такие качества, как биологическая стойкость, негорючесть, электропроводность, теплопроводность. Универсальных клеев не существует; труднее поддаются склеиванию металлы, легче - неметаллы, за исключением неполярных термопластов, не подвергнутых специальной обработке. Клей, предназначенный для металлов, пригоден и для неметаллов, но гораздо реже бывает обратное. Так, эпоксидные клеи применимы для всех материалов, а не модифицированные фенолформальдегидные, кремнийорганические, поливинилацетатные (ПВА) хорошо склеивают только неметаллы. В клеи на основе термореактивных смол часто вводятся наполнители и добавки, которые могут придать им следующие свойства: биостойкость (соединения мышьяка и ртути); негорючесть (оксид сурьмы); тиксотропность (аэросил, слюдяная мука); электропроводность (порошки серебра или никеля); теплопроводность (нитрид бора); способность вспениваться (фреоны, карбонаты). При введении в состав клея наполнителей его адгезионная способность снижается. Исходное состояние может быть различным: жидкость, содержащая летучий растворитель; твердое тело в форме легкоплавких порошков, таблеток, гранул; расплав на основе термопластов; пленка, нанесенная на подложку или в свободном состоянии, без подложки; липкая лента с постоянной липкостью или активируемая растворителями, водой, повышением температуры. (Липкостью называют способность клея в момент контакта с твердой поверхностью немедленно образовывать соединение). Липкие ленты на лавсановой основе применяют для герметизации конденсаторов.

Электропроводящие клеи обладают удельным сопротивлением менее 0,01Ом-см, коэффициентом теплопроводности равным 4Вт/(м*К), выдерживают до десяти термических циклов с перепадом температур от – 50^оС до 450^оС. Клеи на основе карбонильного никелевого порошка менее ограничены рабочей температурой 493К 120°С. Клеи, предназначенные для металлов, не должны содержать анионов Cl^–, I^–, F^–, SO₄^2-, S^2-, которые способны вызвать коррозию металлов. Эластичные материалы можно клеить только эластичными клеями на основе кремнийорганических полимеров. Пластмассы лучше клеить материалами, близкими к ним по химической природе. Разнородные материалы можно склеить более надежно, если использовать не один вид клея, а два, более соответствующие двум склеиваемым материалам по природе. Если соединяемые поверхности плохо подогнаны, целесообразно применить вспенивающиеся клеи. Надо помнить, что оптимальная толщина слоя клея, обеспечивающая наиболее прочное соединение, составляет 0,1 – 0,2мм. Недостатком клеевых соединений является их невысокая механическая прочность.

В качестве клеев используют следующие полимеры:

Полипропилен, который характеризуется высокой прозрачность при быстром охлаждении в процессе формообразования, имеет высокую температуру плавления (больше 150^оС), обладает химической стойкостью и водостойкость. Полипропилен пропускает водяные пары, что делает его незаменимым для "противозапотевающей" упаковки продуктов питания (хлеба, зелени, бакалеи), а также в строительстве для ветряной изоляции. Полипропилен чувствителен к кислороду и окислителям. Перерабатывается методом экструзии с раздувом или через плоскощелевую головку с поливом на барабан или охлаждением в водяной бане. Имеет хорошую прозрачность и блеск, высокую химическую стойкость, особенно к маслам и жирам, не растрескивается под воздействием окружающей среды.

Полиолефины, это класс полимеров одинаковой химической природы (химическая формула - (СН₂)_n) с разнообразным пространственным строением молекулярных цепей, включающий в себя полиэтилен и полипропилен. Комплекс свойств полиолефинов, в том числе такие, как стойкость к ультрафиолету, окислителям, к разрыву, протыканию, усадке при нагреве и к раздиру, меняется в очень широких пределах в зависимости от степени ориентационной вытяжки молекул в процессе получения полимерных материалов и изделий. Прочность полиэтилена при допущении, что все молекулы удастся выстроить вдоль направления приложения нагрузки, окажется в 20 раз выше прочности легированной стали (а с учетом разницы в плотности получим удельную прочность выше прочности стали в 150 раз!). На практике пока что удается реализовать только очень незначительную часть заложенного в полимерах потенциала. Для этого используют разные технологические приемы, иногда достаточно сложные в реализации. Полиолефины экологически чище большинства применяемых человеком материалов. Полиолефины производятся и утилизируются без выделения вредных веществ и при минимальных затратах энергии, причем при сжигании полиолефинов выделяется большое количество чистого тепла с побочными продуктами в виде водяного пара и углекислого газа.