Клеи. 
Материаловедение и технология материалов

Клеи представляют собой индивидуальные вещества, смеси органических, элементоргапических или неорганических соединений и расплавы полимеров, способные отверждаться в результате прохождения химических реакций (полимеризации, поликонденсации, вулканизации), испарения растворителя или затвердевания расплава, что приводит к образованию прочной пленки, жестко связанной с соединяемыми поверхностями.

Прочность клеевого соединения зависит от адгезии, когезии, т. е. притяжения между молекулами в объеме пленки, а также механического сцепления пленки с материалом соединяемых поверхностей.

Состав и классификация клеев

Клеи имеют сложный состав. У большинства клеевых составов можно выделить следующие функциональные составляющие:

• • основа (связующее);
• • растворитель;
• • активаторы;
• • отвердители;
• • наполнители;
• • пластификаторы;
• • стабилизаторы.

Основа клея — связующее вещество или смесь веществ, имеющих, как правило, хорошую адгезию к соединяемому материалу. Основа клея может быть жидкой или твердой. Твердая основа клея перед употреблением должна быть нагрета до получения расплава или переведена в раствор.

Растворитель не только переводит основу в жидкое состояние, но и обеспечивает возможность вводить другие компоненты и получать клеевые композиции требуемой консистенции. Раствор или расплав должны смачивать соединяемые поверхности, легко растекаться по ним и заполнять поры и капилляры. Растворителями служат в зависимости от природы вещества основы, органические жидкости (толуол, ацетон, этанол, метанол, бензол и др.), а также вода.

Активаторы — вещества или смесь веществ, введенные в расплав или раствор, увеличивающие их адгезию к основе. В ряде случаев активаторы наносят непосредственно на соединяемые поверхности.

Отвердители взаимодействуют со связующей основой, в результате основа становится твердой, приобретая при этом, как правило, сетчатую структуру. Ускорить отверждение могут катализаторы, не претерпевающие в ходе реакции химических превращений. Количество катализатора в клее не должно быть ниже определенного критического уровня. Отвердители и катализаторы вводят только в клеи, отверждение которых связано с протеканием химических реакций.

Наполнители призваны изменить механические и теплофизические характеристики клеевой пленки (модуль упругости, прочность, теплопроводность и др.).

Пластификаторы понижают хрупкость клеевой пленки за счет увеличения гибкости молекул и подвижности надмолекулярных структур. В качестве пластификаторов применяют эфиры фталевой, фосфорной и других кислот, хлорированный дифенил, а также каменноугольные смолы, нефтяные битумы.

Стабилизаторы предотвращают или замедляют старение полимерной основы. Их действие аналогично действию стабилизаторов в пластмассах.

Клеи классифицируются по ряду признаков, главным из которых является природа связующего вещества. По этому признаку клеи делятся на неорганические и органические. К неорганическим связующим относятся полифосфаты, цементы, водные суспензии, содержащие оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, растворимое стекло и др.

Среди органических связующих различают естественные (природные) и синтетические.

Естественные связующие бывают растительного и животного происхождения. Клеи на основе естественных связующих (крахмал, казеин и др.) отличаются невысокой устойчивостью к действию воды и микроорганизмов.

Синтетические связующие бывают термопластичные и термореактивные. Термопластичные связующие отличаются большой молекулярной массой (свыше 10 000). К ним можно отнести полиамиды, поливинилацетат, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, полиизобутилен и др.

Клеи на основе термопластичных полимеров представляют собой растворы, суспензии и расплавы. И для них характерна невысокая прочность. Они применяются главным образом для несиловых соединений неметаллических материалов.

Термореактивные связующие — это смолы (фенолформальдегидные, эпоксидные, полиуретановые, карбамидоформальдегидные, полиэфирные и др.), а также элементоорганические, борорганические полимеры и др. Термореактивные связующие имеют молекулярную массу меньшую (200—6000), чем термопластичные. Клеи на основе терморсактивных связующих отличаются повышенной прочностью и применяются для склеивания силовых конструкций из металлов и неметаллических материалов.

По термостойкости, определяемой рабочей температурой? раб, клеи подразделяют на следующие группы: 60—80°С; 100—150Х; 250—300°С; 700—1200°С (только при кратковременном нагревании клеевого соединения).

По физическому состоянию клеи подразделяются на жидкие мономеры, растворы, суспензии, эмульсии, порошки, пленки или прутки.

По функциональному назначению клеи подразделяются на конструкционные, неконструкционные и специальные. Конструкционные клеи способны обеспечивать прочность соединения, соизмеримую с прочностью основного материала. Они применяются при создании силовых конструкций. Неконструкционные клеи используют для получения ненагруженных соединений. Специальные клеи обладают рядом специфических свойств, например высокой электрической проводимостью, биологической инертностью и др.