Клеи и герметики. клеи и герметики. Клеи и герметики классификация, состав, свойства, область применения
 Скачать 56.65 Kb.
|
|
Реферат на тему: «Клеи и герметики: классификация, состав, свойства, область применения» Выполнил: Проверил: ОглавлениеВведениеКлеи и герметики относятся к пленкообразующим материалам. Это растворы или расплавы полимеров, а также неорганические вещества, наносимые на поверхность. После высыхания (затвердевания) образуются прочные пленки, хорошо прилипающие к различным материалам. Они могут быть в виде жидкостей, паст, замазок, пленок, порошка. Состоят из: - пленкообразующего вещества (термореактивные смолы, каучуки), определяющие адгезионные и другие физические свойства; - растворителей (спирты, бензины и др.), создающих определенную вязкость; - пластификаторов для устранения усадочных явлений в пленке и придания ей эластичности; - отвердителей и катализаторов для перевода пленкообразующих веществ в термостабильное состояние; - наполнителей в виде минеральных порошков, повышающих прочность соединения и уменьшающих усадку пленки (для повышения термостойкости вводят порошки Al, AL2O3, SiO2). Цель реферата: Изучить классификацию, свойства, состав и область применения клеев Изучить классификацию, свойства, состав и область применения герметиков Глава 1. Клеи: классификация, свойства, состав, область примененияСовременные клеи позволяют склеивать все материалы: металлы, пластические массы, керамику, стекло, резину, древесину, а также эти и другие материалы друг с другом. Клеевые соединения, но сравнению с другими способами механического крепления обнаруживают ряд существенных преимуществ. Клеевые соединения хорошо выдерживают усталостные нагрузки. Клеи позволяют изготавливать трехслойные (сотовые) конструкции, отличающиеся малой массой, высокой прочностью. Применение клеев позволяет уменьшить массу конструкции и значительно упростить технологию ее изготовления. Вместе с тем клеевые соединения обладают невысокой прочностью при неравномерном отрыве. В ряде случаев возникает необходимость нагрева конструкции при склеивании. Все это следует считать недостатком клеевых соединений. 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. Клеи на основе термореактивных смол В настоящее время существует большое число клеевых композиций на основе чистых смол. Клеи на основе чистых смол отличаются хрупкостью, потому их часто совмещают с каучуками и термопластами. Клеи на основе фенолформальдегидной смолы применяют для склеивания древесины, фанеры, текстолитов, пенопластов и других материалов. Основой клеев служит резольиая смола, а растворителем — ацетон или спирт, огвердитель сульфонафтеновая кислота переводит резол в резит. В эту группу могут быть включены клеи марок КБ-3, ВИАМ-БЗ, ВИАМ-Ф9. Клеи обнаруживают хорошую адгезию к различным материалам из-за полярности основы. Клеевое соединение получается при следующих условиях: температура 20°С и давление до 0,5 МПа. Для ускорения процесса склеивания возможен подогрев до 50—60°С. В результате получают водостойкие клеевые соединения. Разрушающее напряжение клеевого соединения древесины при сдвиге (t = 20°С) достигает 13—14 МПа. Клеи токсичны из-за наличия в них свободного фенола и формальдегида. Недостатком этих клеев можно считать и то, что они гидролизуют древесину. Для склеивания конструкций из металлов и стеклопластиков применяют клеи на основе модифицированных фенолформальдегидных смол. К ним относятся клеи фенольно-каучуковые и фенольно-поливинилацеталевые. Фенольно-каучуковые композиции — это растворы фенолформальдегидной смолы и каучука в органических растворителях. Введение в состав клеев каучуков резко улучшает их эластические свойства, но снижает термостойкость. В эту группу можно включить клеи ВК-3, ВК-4, ВК-32-200, В К-13. Клеи В К наносят на соединяемые поверхности в два слоя. Клеи отверждают в течение 1—2 ч под давлением 0,5—2 МПа при 165—200°С. Клеи стойки к действию воды и надежно работают в разных климатических условиях. Соединения на основе клеев ВК способны длительное время работать при 200°С, при этом разрушающее напряжение при сдвиге составляет 4—7 МПа, а при 20°С — 17—22 МПа. Клеи применяют при производстве сотовых конструкций из металлов и стеклопластиков. Фенольно-поливинилацеталевые композиции — это клеи марок БФ (БФ-2, БФ-4, БФ-6, БФР-2 идр.). Они представляют собой растворы фенолформальдегидных смол, совмещенных с ацеталями поливинилового спирта (бутвар) в этиловом спирте. Наличие гидроксильных групп делает клеи БФ полярными и потому отличающимися высокой адгезионной способностью к металлам, пластмассам, древесине, керамике, коже, бумаге. Склеивание производят при температурах отверждения 140—175°С и давлении 0,8—1,2 МПа в течение 1—2 ч. С повышением температуры склеивания прочность соединения возрастает и резко снижается при температурах выше 175°С. Соединения на основе клеев БФ водо- и влагостойки, работоспособны до 60°С. Прочность при сдвиге составляет 5—30 МПа. Так, разрушающее напряжение при сдвиге клеевого соединения образцов из алюминиевого сплава при 20°С составляет 10—15 МПа. Клеи на основе эпоксидных смол отличаются хорошей адгезией к металлам и неметаллам из-за их полярности, малой усадкой и отсутствием летучих продуктов в процессе отверждения, нейтральностью по отношениям к соединяемым материалам, стойкостью к воздействию влаги и многих химических веществ. Клеи отверждают холодным и горячим способами. Клеи холодного отверждения (Л-4, ВК-9, УП-5-171, КЛН-1 и др.) являются композициями на основе смол Э-40, ЭД-20, ЭД-5, отличающихся содержанием эпоксидных групп. В качестве отвердителей они содержат амины, ангидриды малеиновой, фталевой и других кислот. Введение в состав клеев пластификаторов (дибутилфталата, трикризилфталата), модификаторов (жидкого каучука, низкомолекулярных полиамидов и других полимеров и олигомеров) повышает эластичность клеевого соединения в отвержденном состоянии. Клеевое соединение получают при давлении 0,01—0,5 МПа и продолжительности 8—24 ч. Клей Л4 обеспечивает прочность соединения 6—14 МПа при сдвиге и 13—25 МПа при равномерном отрыве, а клей УП-5-171 — до 10 и 25 МПа соответственно. Эти клеи предназначены для склеивания сталей, алюминиевых и титановых сплавов между собой и с неметаллическими материалами, для изготовления клеевых конструкций, работающих при 60—80°С. Эпоксидные клеи горячего отверждения содержат смолы Э-40, ЭД-20, ЭД-16 и др. Клеи, содержащие полиэтиленполиамин, гекса- метилендиамин, отверждаются при умеренных температурах, малеиновый метилтетрагидрофталиевый ангидрид — при повышенных. Катализаторами отверждения могут быль фосфорная кислота, трехфосфорный бор, алюминиевые, цинковые, свинцовые соли органических кислот. Клеи горячего отверждения К-153, ФЛ-4С жидкости, ВК-32ЭМ — паста, а Д-22, Д-23 выпускают в виде порошков и прутков (отвердитель дициандиамид). Порошок клея Д-22, Д-23 насыпают на предварительно нагретые до 100— 120°С соединяемые поверхности, а прутком их натирают. При этом клей расплавляется и растекается. Склеивание производят при температуре 180—200°С и давлении 0,02—0,3 МПа в течение 1—2 ч. Продолжительность выдержки зависит от температуры отверждения. Клеи Д-22, Д-23 позволяют получить соединения, имеющие прочность при равномерном отрыве 44—48 МПа и с разрушающим напряжением при сдвиге до 20 МПа. Клей ВК-32ЭМ в качестве отвердителя содержит малеиновый ангидрид. Режим его отверждения: температура 150°С, давление 0,05—0,1 МПа и продолжительность выдержки 3 ч. Полученное соединение обеспечивает прочность при равномерном отрыве до 45 MI 1а, а разрушающее напряжение при сдвиге достигает 16—27 МПа. Клеи горячего отверждения используют для склеивания сталей, алюминиевых и титановых сплавов, стеклотекстолита, пенопласта, фторопласта-3, полиэтилена. Они применяются, например, для контровки болтовых и резьбовых соединений и при изготовлении болтовых соединений строительных конструкций. Клеевое соединение способно работать в диапазоне температур от 60 до 150°С. Клеи на основе кремнийорганических соединений относятся к теплостойким. Они способны обеспечить соединения металлов и теплостойких неметаллических материалов в конструкциях, работающих кратковременно при 1000°С и выше и длительное время при 300—600°С. Кремнийорганические полимеры содержат в цепи чередующиеся атомы кремния и кислорода, с высокой силой межатомной связи. Кремнийорганические клеи не обладают высокими адгезионными свойствами. Их адгезионная способность, эластичность повышаются после модифицирования олигомерами, полиэфирами, каучуками, поливинилацеталями. Однако это снижает термостойкость и термостабильность клеевого соединения. Многие клеи содержат наполнители — асбест, нитрид бора, алюминиевый порошок и др. Теплостойкие клеи ВК-2, ВК-8, ВК-15 и др. отверждаются при температуре 100—270°С, давлении от 0,1 до 1,5 МПа и продолжительности выдержки 2—4 ч. Так, клей ВК-15 применяют для склеивания сталей, сплавов, стекла, текстолита, графита, работающих при температуре 400°С в течение 5 ч и 1000°С — до 5 мин. При этом разрушающее напряжение на сдвиг при температуре 20°С составляет 11 МПа, а прочность при неравномерном отрыве достигает ИОкДж. Полиуретановые клеи (ПУ-2, ВК-5, ВК-20, ВК-20М) являются двухкомпонентными композициями, одна из которых — полиизо- циаиат, а другая — многоатомный спирт или гидроксилсодержащий полиэфир. При смешивании компонентов происходят образование полимера и затвердевание клея. Клеи отличаются высокой адгезией к большинству конструкционных материалов вследствие полярности группы NCO и ее способности вступать во взаимодействие с гидроксильными группами на поверхности склеиваемых материалов. Клеевую композицию рекомендуется применять сразу после перемешивания компонентов, так как по мере хранения вязкость композиции увеличивается, что снижает прочность клеевого соединения. Соединение на основе клеев ВК-20 и ВК-20М, содержащих по- лиэфиркарбонаты, способно работать при температуре до 800°С. Полиуретановые клеи токсичны и способны взаимодействовать с влагой воздуха, что несколько усложняет их применение в связи с необходимостью применения специальной технологии. Клеи на основе термопластичных полимеров. Клеи на основе термопластичных полимеров (полиамида, поливинилацетата, производных акриловой кислоты и др.) ввиду невысокой прочности и низкой теплостойкости имеют ограниченное применение. Для термопластичных клеев характерно отсутствие химического взаимодействия между компонентами. Клеевой слой образуется в результате растворения органического растворителя или воды, полимеризации полимеров или охлаждения нагретой полимерной композиции. Клеи на основе термопластичных полимеров применяются в виде растворов в органических растворителях или расплавов. Широкое распространение получили клеи на основе поливинилацетата (ПВА), представляющие собой растворы полимеров в спиртах, ацетоне, этилацетате или толуоле с концентрацией полимера в них 25—70%. В качестве добавок клеи содержат, например, канифоль, алкидную смолу, шеллак, обеспечивающие повышение их текучести и адгезионных свойств. В состав композиции также входит инициатор полимеризации. Поливинилацетатные эмульсионные клеи применяются при строительстве для крепления облицовочных материалов к бетону. На основе производных акриловой кислоты в технике и медицине применяются цианокрилатные клеи (циакрин А, циакрин ЭО, циакрин ЭД и др.), отличающиеся составом, свойствами и областями применения. Так, циакрин ЭО — это этиловый эфир цианакрило- вой кислоты, а цианакрил ЭД — смесь этилового эфира цианакри- ловой кислоты с диаллилфталатом. Клей циакрин представляет собой бесцветную жидкость, которая отверждается при комнатной температуре. Циакрин хранят в запаянных полиэтиленовых ампулах. Циакрин ЭО предназначен для склеивания металлов, пластмасс и обеспечивает надежную работу соединения в диапазоне от -60 до 80°С, при этом прочность при сдвиге достигает 14,7—19,6 МПа, а при равномерном отрыве — 24,5—34,1 МПа. Склеивание металлов производят при давлении 0,03 МПа и продолжительности выдержки 1—3 мин (для стекла — 10—20 с). Клеи циакрин эффективны в случае, когда площадь соединения невелика, например для крепления тензодатчиков при определении напряжений. Клеевые соединения на основе клея циакрин удовлетворительно противостоят действию воды, хорошо — бензину и минеральным маслам. Клеи-расплавы — термопластичные композиции, не содержащие растворителей. Они способны переходить в вязкотекучее состояние при нагревании и возвращаться в твердое состояние при охлаждении. Для выбора клея-расплава важны температура эксплуатации клеевого соединения, а также температура его размягчения и плавления. Температура нанесения клея-расплава должна быть несколько выше температуры его плавления, поскольку температура нанесения определяет вязкость клея и смачивание клеевым расплавом соединяемых поверхностей. Для каждого клея-расплава существует предельная температура, при превышении которой происходит его деструкция, что снижает прочность клеевого соединения. При склеивании необходимо точно поддерживать температурный режим нагревания. Для получения качественного соединения на основе клея-расплава необходимо поддерживать давление во время перехода клея из жидкого состояния в твердое. Продолжительность перехода клея из жидкого состояния в твердое определяет время склеивания, зависящее от количества наносимого клея, площади клеевого шва, состояния и температуры окружающей среды. Продолжительность склеивания должна быть оптимальной для каждой пары склеиваемых материалов. В состав клея-расплава входят полимерная основа, вещества, регулирующие вязкость расплава, пластификаторы и добавки, снижающие деструкцию полимера при длительном нагревании. Основой, например, могут быть полиэфир, полиамид, сополимер этилена с винилацетатом, т.с. полимеры, отличающиеся устойчивостью к длительному нагреву, хорошей адгезией к склеиваемым материалам и имеющие узкий интервал температур плавления. Канифоль и ее производные, углеводородные смолы, воск и парафин служат в качестве веществ, регулирующих вязкость расплава; совмещаясь с полимером, они увеличивают его текучесть и смачиваемость склеиваемых материалов. Пластификаторами служат фталаты, касторовое масло и другие низкомолекулярные соединения, снижающие температуру размягчения основы. Клеи выпускают в виде порошков, а также в форме брусков (прутков), таблеток, гранул. Наибольшее распространение получили клеи-расплавы на основе полиамидов. В зависимости от состава температура их размягчения изменяется в пределах от 100 до 275°С. Так, клеи В26, получаемые путем модификации полиамида П-548 канифолью, в присутствии адипиновой кислоты имеют температуру размягчения 90—105°С и обладают высокой адгезией к различным материалам. При склеивании пластин из алюминиевых сплавов разрушающее напряжение при сдвиге составляет 5 МПа, а при склеивании кожи и кирзы прочность при расслаивании составляет 800—900 кДж. Клеи-расплавы применяются в обувной промышленности, в производстве мебели, автомобилей и приборов, для склеивания деталей из древесины, пластмасс и металлов. Применение клеев- расплавов в обувной промышленности позволило внедрить полуавтоматические установки при сборке обуви. Резиновые клеи. Резиновые клеи представляют собой растворы каучука и резиновых смесей в органических растворителях. Резиновые клеи подразделяют на невулканизирующиеся и вулканизирующиеся. Певулканизирующиеся клеи — это композиции на основе натурального каучука. Клеевые соединения, полученные с применением невулканизирующихся клеев, имеют невысокую прочность. Вулканизирующиеся клеи способны образовывать прочные соединения. В их составе обязательно присутствует вулканизатор, при этом температура вулканизация достигает 140— 150°С, а при наличии активатора и ускорителя вулканизация протекает в нормальных условиях при 20—30°С. Крепление вулканизованных резин и резинотканевых материалов к металлам, стеклу и другим материалам без последующей вулканизации выполняют с помощью клеев 88Н и 88НП. Эти клеи представляют собой раствор резиновой смеси на основе наирита и бутилфенолформальдегидной смолы в смеси этилацетата с бензолом (2:1). Наличие в составе клеев смолы существенно увеличивает их адгезионные свойства. Клеи наносят в два слоя на предварительно обезжиренные бензином поверхности с промежуточной выдержкой от 10 до 25 мин. Склеивание производят при температуре не ниже 18°С под давлением 0,02 МПа и продолжительностью до 24 ч. Разрушающее напряжение при равномерном отрыве для клеевых соединений резины с металлами не превышает 1—2 МПа. Клеи на основе кремнийорганических каучуков (КТ-15, КТ-30, МАС-1В) применяют для склеивания теплостойких резин между собой и приклеивания их к стали, алюминиевым и титановым сплавам. Эти клеи являются растворами кремнийорганической смолы в растворителях — толуоле или ацетоне (К-30) и содержат отвердитель — пероксид бензоила (МАС-1В). Клеи наносят в два слоя на поверхности, предварительно обезжиренные и зачищенные электрокорундом или шлифовальной бумагой, с выдержкой каждого слоя от 10—60 мин до нескольких часов. Склеивание осуществляют при 200°С (КТ-15, МАС-1В) под давлением 0,02—0,03 МПа в течение 2—3 ч. Так, клей МАС-1В обеспечивает крепление поли- силоксановых резин к металлам, и прочность соединения при отрыве при 20°С составляет 1—2 МПа, при 250°С — 0,4 МПа. Клеи обеспечивают надежную работу соединений в интервале температур от -60°С до 250—350°С. Клеи па основе неорганических соединений. Неорганические соединения — основа наиболее теплостойких клеев. Растворителем в таких клеях являются растворы солей, кислот, щелочей, а растворимыми веществами — порошки или минералы. Наибольшее распространение получили фосфатные, керамические и силикатные клеи. Фосфатные клеи ВК-21К, ВК-21Т имеют алюмофосфатное связующее, а наполнитель — корунд и диоксид титана соответственно. Клей АСФ-3 — продукт совмещения оксидов алюминия, кремния и хрома с фторофосфорной и хромовой кислотами. Клеи ВК-21К и ВК-21Т отвердевают при 20—250°С в течение 2—6 ч. При отвердении фосфатных клеев температуру в интервале 100—200°С рекомендуется поднимать медленно для исключения образования пористости и снижения прочности соединения. Разрушающее напряжение при равномерном отрыве для нержавеющей стали составляет 4 МПа, для меди — 7 МПа. Термостойкость клеев — до 1800°С. Клеи ВК-21К и ВК-21Т предназначены для приклеивания тензорезисторов и контровки резьбовых соединений, работающих при 400°С. Керамические клеи (фритты) представляют собой суспензии измельченных оксидов магния, алюминия, кремния и оксидов щелочных металлов в воде. В ряде случаев клеи содержат добавки: селитру, борную кислоту, порошки металлов меди, алюминия, карбонильного железа. Наличие в составе клея этих металлов повышает их термостойкость. Суспензии наносят на склеиваемые поверхности и выдерживают на воздухе для удаления воды. Склеивание производится при небольшом давлении 0,015—0,1 МПа и температуре плавления композиции в течение 15—20 мин. Так, получение соединений с помощью клеев КФ-550 и КФ-850 происходит при 550 и 850°С соответственно. Разрушающее напряжение при сдвиге соединений на этих клеях составляет 9—10 МПа при температуре до 300°С и 7-8 МПа - при 500°С. Клеи применяются для склеивания керамики, металлов, кварца, графита, стеклопластиков и других материалов. Клеи КФ-550 и КФ-850 теплостойки до 2630°С. Силикатные клеи изготавливаются на основе силиката натрия — жидкого стекла. Клеи в качестве наполнителя содержат глину, аэросил и другие вещества. Клеи на основе натрийборсили- катов в качестве добавок содержат карбонаты калия или бария, оксиды фосфора и ванадия. Клеи отверждаются при 100—120°С за 1—2 ч. При этом прочность соединения металлов — 455—1000 МПа при сжатии и 50—150 МПа при растяжении. Клеи применяют для соединения разнообразных материалов — керамики, стекла, металлов, асбеста и др. Соединения на основе силикатных клеев способны работать при температурах до 1000°С. К недостаткам силикатных клеев следует отнести их гигроскопичность. Выбор клея для соединения материалов в изделии зависит от многих факторов. Универсального клея, способного склеивать любые материалы и поверхности, не существует. Для выбора клея из того многообразия, которое сложилось к настоящему времени, необходимо иметь четкое представление о природе и свойствах клеев и соединяющих материалах, условиях эксплуатации соединения (температурном режиме, характере и величине напряженного состояния, агрессивности окружающей среды). Во многих странах мира ведутся исследования по разработке новых клеевых композиций, изучению физико-химических особенностей образования клеевых соединений. Ширится ассортимент клеев и применение их в отраслях народного хозяйства. Глава 2. Герметики: классификация, свойства, состав, область примененияГерметики представляют собой вулканизируемые композиции на основе полимеров (полисульфидных или жидких кремнийорганических каучуков), предназначенные для герметизации швов и стыков между различными типами поверхностей. Выделяют следующие основные характеристики герметиков: прочность; устойчивость к деформациям; адгезия к материалам; усадка при отвержении (для отверждаемых герметиков); эластичность; срок эксплуатации в помещении и во внешней среде. Качественные герметики должны сохранять физико-химические и физико-механические свойства на всем протяжении эксплуатации, иметь хорошую адгезию к материалу, из которого изготовлена герметизируемая конструкция, не выделять токсичных веществ. Классификации герметиков: По готовности к применению герметики делятся на: однокомпонентные (пригодные к непосредственному использованию); двухкомпонентные и многокомпонентные (требующие точного и тщательного смешивания компонентов перед применением). Однокомпонентные герметизирующие материалы, в свою очередь, подразделяются по химическому составу основы. В таблице 1 представлены виды герметиков, их состав, сферы применения, преимущества и недостатки. Таблица 1 – Классификация герметиков
Отдельно стоит отметить, что силиконовые герметики – самые универсальные из всех перечисленных. С учетом того, что они обязательно содержат вулканизующий компонент, их дополнительно подразделяют еще на два типа: кислые (во время вулканизации выделяют уксусную кислоту с характерным запахом) и нейтральные (аминные, амидные, оксимные и спиртовые). Герметики обоих подвидов имеют свои преимущества и недостатки. Например, кислые дешевле, чем нейтральные, однако их нельзя использовать для герметизации поверхностей и материалов, которые в результате реакции с уксусной кислотой образуют растворимые соли (цементосодержащие материалы, алюминий, мрамор и др.). В этом отношении нейтральные герметики предпочтительнее. С помощью введения дополнительных компонентов и присадок силиконовым герметикам придают такие свойства как водостойкость (аквариумные герметики), термостойкость (моторные), устойчивость к образованию плесени (санитарные герметики с фунгицидными добавками). В отличие от однокомпонентных герметиков, отверждаемых влагой и воздухом, двухкомпонентные вулканизируются с помощью специального катализатора, который хранится отдельно от основы. Гарантированное время отверждения является главным техническим преимуществом двухкомпонентных составов. Кроме того, они обладают лучшими прочностными характеристиками, чем однокомпонентные, более экологичны и стоят дешевле. Основной недостаток двухкомпонентных герметиков заключается в возможности ошибки при дозировании и смешении компонентов, что приводит к потере качества готового материала в шве. Стоит, однако, заметить, что форма упаковки двухкомпонентного герметика с одновременным порционным отмериванием компонентов практически исключает ошибки дозирования. Качество смешанного состава можно легко обеспечить визуально – для этой цели компоненты герметика имею разные цвета. У каждого типа герметика существуют наиболее типичные области применения. Так, акриловые составы используются для герметизации внутри помещений, но не рекомендуются для внешней герметизации окон, стеклопакетов и мест, подверженных действию воды, растворов и других жидкостей. Для проведения клеящих и герметизирующих работ в биологически агрессивной среде (туалетных и ванных комнатах, кухонных помещениях, бассейнах, душевых и т.п.) необходимы герметики с фунгицидными (противогрибковыми) добавками – они препятствуют образованию плесени на поверхностях. Однако такие герметики нельзя применять для изделий и материалов, контактирующих с пищей (кроме специально предназначенных для этого). Для ремонта и изготовления аквариумов применяется только те герметики, которые отвечают повышенным требованиям прочности на разрыв (не менее 25 кгс/см2), стойкости к биологически агрессивным средам и безопасности для живых организмов. Для герметизации швов в двигателях и коробках передач, отделки печей и каминов используются герметики с рабочей температурой до +300 °С. Они не теряют эластичности и не разрушаются при нагревании, обладают маслостойкостью и не вступают в реакции с металлами. Для герметизации швов, находящихся под постоянным воздействием сверхвысоких температур (до +1500 °С), существуют специальные огнестойкие герметики. ЗаключениеКлеи 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. Герметик - пастообразная или вязкотекучая композиция на основе полимеров, которую наносят на болтовые, заклепочные и другие соединения с целью предотвращения утечки рабочей среды через зазоры конструкции. Герметизирующий слой образуется непосредственно на соединительном шве. Основными свойствами герметиков является высокая эластичность и высокая адгезия к различным конструкционным материалам. Список использованной литературыАдаскин, А.М. Материаловедение и технология материалов: учебное пособие А.М. Адаскин, В.М. Зуев / А.М. Адаскин, В.М. Зуев. - М.: Форум, 2018. - 320 c. Арзамасов, В.Б. Материаловедение: Учебник / В.Б. Арзамасов. - М.: Академия, 2017. - 208 c. Батиенков, В.Т. Материаловедение: Учебник / В.Т. Батиенков, Г.Г. Сеферов, Г.Г. Сеферов и др. - М.: Инфра-М, 2018. - 415 c. Бондаренко, Г.Г. Материаловедение: Учебник для бакалавров / Г.Г. Бондаренко, Т.А. Кабанова, В.В. Рыбалко. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 359 c. Земсков, Ю.П. Материаловедение: Учебное пособие / Ю.П. Земсков. - СПб.: Лань, 2019. - 188 c. Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение в 2 т: Учебник для академического бакалавриата / И.А. Рыбьев. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 700 c. Смирнов, В.А. Материаловедение. Отделочные работы: Учебник / В.А. Смирнов, Б.А. Ефимов, О.В. Кульков. - М.: Academia, 2017. - 288 c Степанов, Б.А. Материаловедение для профессий, связанных с обработкой древесины: Учебник / Б.А. Степанов. - М.: Academia, 2018. - 192 c. |