Виды клеёв, характеристики, особенности применения

У каждого клеящего состава свои технические характеристики, свойства и область применения. Наш полный обзор разных видов клея поможет вам сориентироваться в многообразии представленных на рынке продуктов.

Акриловые клеи

Бывают два типа такого клея: анаэробные и цианоакрилатные.

1. Анаэробный акриловый клей. Это жидкая композиция акриловых адгезивов, способная оставаться в исходном состоянии под воздействием кислорода и быстро отвердевать при потере контакта с кислородом.

Основные свойства:

- вязкость 1-400 Па*с, обеспечивающая высокую проникающую способность;

- возможность использовать клей в самых узких металлических зазорах;

- время отверждения - от 15 до 30 минут при t 100°С;

- интервалы рабочих температур: -253 +150°С (длительно), до 300°С (кратковременно).

Анаэробные клеи заполняют все неровности и зазоры на склеиваемых поверхностях металла, образуя абсолютно герметичный, монолитный шов. В местах соединения не создается напряжения. Важное качество анаэробных клеевых композиций — защита поверхностей металлических элементов от коррозии.

Области применения:

- уплотнение и стопорение резьбовых соединений;

- фиксация скользящих соединений;

- уплотнение фланцевых соединений;

- устранение ситовидной пористости литья;

- герметизация сварных швов, прессованных деталей.

При использовании анаэробных клеев полученное соединение не подвержено сдвигам при кручении, не боится климатических изменений, воздействия агрессивных веществ, например кислот и щелочей, горюче-смазочных материалов, высоких температур и давления. Благодаря таким свойствам анаэробный клей незаменим в металлургии и строительстве.

2. Цианоакрилатный клей. Это известные каждому продукты, выпускаемые под торговой маркой «Суперклей», «Секунда» и т. п. Цианоакрилатными они называются благодаря основному действующему веществу — эфирам цианакриловой кислоты.

Вязкость клея и удобство использования обеспечивает входящий в его состав пирогенный диоксид кремния.

Данный вид клея был изобретён во Вторую мировую войну в процессе экспериментальных поисков клеящего материала для ремонта элементов оружия, таких как оптические прицелы.

Цианоакрилатные клеи очень популярны в быту, но при их использовании необходимо соблюдать технику безопасности по ряду важных причин:

- мономеры цианоакрилата токсичны, поэтому клеить надо в проветриваемом помещении;

- температура вспышки клеящего состава: + 79°С. Во избежание ожогов нельзя использовать клей вблизи открытого огня;

- учитывая высокую адгезию к коже человека, работать с цианоакрилатными клеями нужно в защитных перчатках.

Одно из свойств цианоакрилатных клеев — высокая чувствительность к влаге и быстрая полимеризации во влажной среде. Это значит, что клей схватывается уже при естественной влажности воздуха.

Применять цианоакрилатный клей можно для соединения самых разных материалов:  резины, пластмассы, древесины, стекла, металла, в том числе гальванизированного.

Время полного отвердевания склеенного соединения составляет 24 часа при 20°С и влажности воздуха от 55% и выше.

У цианоакрилатных клеёв разный интервал рабочих температур. Обычный от -60 до +70-80°С. У продуктов, модифицированных добавками диапазон увеличивается: от -196 до 125 °С и от -60 до 300 °С. Во втором случае кратковременно.

Слабые стороны цианоакрилатных клеёв: низкая устойчивость к влаге, морозам, ударным нагрузкам, хрупкость. Состав нестабилен при хранении. Изделия из фторопласта и полиэтилена клеить цианоакрилатными клеями не рекомендуется.

Резиновые клеи (на каучуках)

Основное действующее вещество резиновых клеёв — натуральные или синтетические каучуки. Отсюда они получили второе название — каучуковые клеи.

После отверждения резиновые клеи остаются эластичными, поэтому чаще используются для склеивания резиновых и других эластичных материалов и изделий. Разновидность каучука, входящего в состав, и система вулканизации влияют на прочность клеевого соединения.

Все представленные в продаже каучуковые клеи образуют две большие группы.

1. На основе каучука (обычно натурального), которые отвердевают после испарения растворителя. В основном это одноупаковочные составы.

2. Самовулканизирующиеся. Перед применением нужно смешать раствор каучука и вулканизирующую систему. Использовать надо сразу. Бывают одно- и двухупаковочными.

Применение. Резиновые клеи применяются для соединения изделий из разных материалов, один из которых непременно должен быть эластичным, например:

- резина и резиновые смеси;

- резина со стеклом, металлом;

- резина с керамикой, композитами, пластиками.

Дисперсионные и другие виды клея, в состав которых каучуки входят как добавки (стабилизаторы, усилители вязкости или эластичности) к резиновым клеям не относятся. Дисперсионные клеи на водной основе служат для соединения пористых материалов, например, тканей, картона, кожи и т. д.

Клеи на основе карбамидоформальдегидных смол

В процессе поликонденсации карбамида с формальдегидом образуются карбамидоформальдегидные смолы, на основе которых изготавливаются клеи. Отверждение происходит при нагревании и комнатной температуре с участием катализаторов — кислот, таких как сульфонафтеновая, щавелевая, соляная.

К положительным свойствам карбамидоформальдегидных клеев относятся: прозрачность, светоустойчивость, высокая скорость отверждения, меньшая по сравнению с фенолформальдегидными клеями токсичность.

Недостатками продукта считаются низкая эластичность, слабая устойчивость к влаге, невысокая прочность клеевого соединения, усадка и как следствие - внутреннее напряжение, растрескивание.

Применение. Несмотря на минусы, карбамидоформальдегидные клеи активно используются при производстве слоистых пластиков, а также для изготовления и склеивания изделий из дерева и на основе древесины, таких как ДСП.

Клеи на основе латексов

Клеи на основе натуральных и синтетических латексов широко распространены и популярны благодаря отсутствию в их составе органических растворителей. Это дисперсионные составы на водной основе, слабо подверженные возгоранию, менее токсичные и по цене недорогие.

Наравне с плюсами у клеёв на основе латексов есть минусы:

- низкая устойчивость к морозам и влаге;

- слабая защита металла и риск образования коррозии;

- плохая смачиваемость склеиваемых поверхностей;

- низкая конфекционная липкость;

- пенообразование при производстве.

Интервал рабочих температур разных клеёв на основе латексов зависит от природы входящего в состав каучука.

Применение. Клеи на основе СКС (бутадиен-стирольного каучука) незаменимы в строительной сфере. Это эластичные шпаклёвки, составы для выравнивания поверхностей, а также различные клеящие мастики для внутренних работ.

Клеи на основе полимера хлоропрена практически универсальны и используются для склеивания разнообразных материалов: кожи с резиной, облицовки с древесиной, стали с тканью и бумагой, пластиковых и деревянных элементов, х/б тканей, пенополистирола.

Клеящие составы на основе натурального латекса имеют схожую с хлоропреновыми сферу применения. Это, в первую очередь, изготовление и ремонт обуви. Их используют в строительстве при облицовке бетонных, деревянных и гипсовых поверхностей керамической плиткой. Конвейерные ленты из текстиля также склеиваются клеями на основе натурального латекса.

Клеи на основе поливинилацетата (ПВА)

Сложный эфир поливинилового спирта и уксусной кислоты, больше известный как поливинилацетат или ПВА — это твёрдое или вязкое вещество плотностью 1180-1190 кг/м³. При температуре +120°С происходит пластическое течение полимера, выше +130°С ПВА разлагается. Поэтому продукты на его основе используются при температуре до +100°С.

При производстве клея применяют в основном водные эмульсии ПВА. Однако можно использовать смеси с органическими растворителями. Например, раствор полимера со сложным эфиром винилацетатом или производными частичной полимеризации продукта.

Применение. Область применение клея ПВА довольно обширна.

1. Всем известная форма выпуска — канцелярский клей ПВА-К. На вид это вязкая белая или желтоватая жидкость. Используется для склеивания картона и различных видов бумаги.

2. Универсальный клей ПВА-МБ. Им можно приклеивать деревянные, бумажные, картонные элементы на поверхности из древесины, стекла и металла. Клей ПВА-МБ допустимо применять в составе грунтовок и шпатлёвок.

3. Обойный клей ПВА служит для ремонтных работ с использованием бумажных обоев. Состав представляет собой белую или кремовую массу однородной консистенции.

4. Суперклей ПВА выпускается под аббревиатурой ПВА-М. Обладая более высокой клеящей способностью, используется для соединения между собой изделий из древесины, стекла, кожи, текстиля, керамики. Им можно клеить плитку и линолеум. На вид это белая или чуть желтоватая однородная масса.

Фенолоформальдегидные клеи

Растворы синтетических немодифицированных фенолформальдегидных смол в ацетоне, спирте или воде используются в качестве клеящих составов. Клеящими свойствами также обладают некоторые волокнистые материалы, гидролизованные спиртовым раствором фенольных смол. Например, бумага, изготовленная из сульфатной целлюлозы.

В отличие от карбамидоформальдегидных клеёв, продукты на основе фенола и формальдегида более влагостойкие, но и более токсичные. Клей получают путём смешивания компонентов непосредственно перед его использованием.

Применение. Фенолформальдегидный клей может применяться для склеивания древесины, листовых и плиточных материалов на её основе — фанеры и ДСП, а также пенопластов.

Клеи на основе элементоорганических соединений

Клеящие составы на основе элементоорганических соединений обладают следующими свойствами:

- влагостойкость и низкая гигроскопичность;

- устойчивость к ультрафиолету, озону, биологическим факторам;

- термическая и окислительная устойчивость.

Интервал рабочих температур клеёв на основе элементоорганических соединений составляет от -60 до +1200°С.

В частности, кремнийорганический клей плохо проводит электрический ток и сохраняет стабильность при контакте со многими химическими веществами, за исключением органических растворителей.

Применение. Клеи на основе элементоорганических соединений нашли применение при склеивании кремнийорганической резины и теплостойких материалов (кроме металла).

Клеи на основе термопластичных полимеров

Клеи на основе термопластичных полимеров (термопластов) теряют свои свойства при повышенных температурах, то есть имеют невысокую теплостойкость. Однако этот недостаток в некоторой  степени компенсируется хорошей эластичностью продуктов.

К клеям на основе термопластов относятся композиции со следующими полимерами:

- этиленом;

- карбинолом;

- полигетероариленами;

- полиамидами;

- производными акриловой и метакриловой кислот;

- каучукоподобными материалами.

Применение. Клеи на основе термопластичных полимеров чаще используются для склеивания материалов, где термостойкость и прочность на разрыв не являются приоритетными требованиями к качеству клеевого соединения.

Однако есть и исключения. Это следующие клеевые системы:

- универсальный карбинольный клей;

- полиакриловые клеи;

- клей на основе эластомеров;

- МПФ-1.

Клеящие составы могут применяться для соединения металлических деталей и элементов, а также металлов с другими материалами, например, пластиками или резинами.

Неорганические клеи

Отличительная особенность неорганических клеёв — непревзойдённая термостойкость. Большинство клеящих составов не теряют своих свойств при экстремально высоких температурах, вплоть до 3000°С.

При нагревании неорганические клеи не утрачивают изоляционные свойства, при использовании в вакууме не выделяют газов.

Однако с учётом не самых лучших прочностных характеристик (3-5 МПа), а также относительной хрупкости в качестве конструкционных составов их не используют.

Стоит учитывать, что это преимущественно кислые или щелочные составы, поэтому для склеивания некоторых материалов они не подходят.

Выделяют несколько групп неорганических клеёв:

1. Металлические;

2. Фосфатные клеи-цементы;

3. Клеи на основе силиката натрия;

1. Металлические клеи

Клеящие композиции, в состав которых входят различные металлы, получили название металлических клеёв. Они имеют пастообразную консистенцию, а в качестве основного компонента всегда используется мягкий лёгкий металл галлий. Отсюда второе название — галлиевые пасты.

Применение. Благодаря хорошей смачивающей и проникающей способности галлия металлические клеи применяются для соединения изделий из металла и других материалов. Интервал рабочих температур составляет от 20 до 300°С. Это зависит от способности тугоплавких металлов растворяться в галлии.

Серебро отличается от других металлов самой лучшей растворимостью в галлии. Однако самые распространённые наполнители галлиевых паст — это порошки металлов подгруппы меди.

Примеры применения металлических клеёв:

- склеивание полупроводниковых приборов;

- производство пьезокерамических датчиков;

- соединение фланцев и труб из разных металлов.

Успешное использование галлиевых паст в промышленности объясняется их свойством увеличиваться в объёме при отверждении. За счёт образования внутреннего давления в склеиваемых элементах происходит уплотнение и упрочнение клеевого соединения.

2. Фосфатные клеи-цементы

Клеящие композиции на основе фосфорной кислоты получили название фосфатные клеи-цементы. Составы на основе растворов фосфорных кислот и их солей принято называть клеями.

Фосфатные клеи-цементы — это густые пастообразные составы зелёного цвета. При температуре +20°С происходит их отверждение. Если к клеевому шву предъявляются требования с высокой водостойкостью, должна быть проведена термообработка при температуре от 270 до 300°С.

Применение. Область применения фосфатных клеёв-цементов достаточно широка. Композициями на основе АХФС (алюмохромфосфатных связующих) можно склеивать керамику, фиксировать высокотемпературные датчики, применять для стопорения резьбовых соединений.

Клеящие составы на основе АХФС и диоксида циркония обладают высокой термической стойкостью (1500-2000°С).

Учитывая, что фосфатные клеи-цементы кислые, их успешно применяют при работе с материалами, устойчивыми к коррозии.

3. Клеи на основе силиката натрия

Водный щелочной раствор силиката натрия получил название жидкое стекло. Это бесцветный вязкий продукт с хорошей клеящей способностью и отвердеванием при комнатной температуре.

Клеи на основе силиката натрия образуют на склеиваемых поверхностях плёнку, у которой есть два недостатка — хрупкость и слабая водостойкость. Для увеличения устойчивости к влаге область склеивания подвергают термической обработке при температуре 100°С или модифицируют состав соединениями алюминия.

Вообще жидкое стекло обладает повышенной термостойкостью, клеевые швы не теряют своих свойств при нагревании до 1100-1200°С. Ещё одним положительным качеством силиката натрия считается его устойчивость к биологической коррозии.

Применение. Как самостоятельный клей жидкое стекло используется для склеивания древесины, бумаги, картона. Клеи на основе силиката натрия с модификаторами в составе образуют более прочные соединения, поэтому применяются при ремонте сантехники (заделка трещин), а также, например, для склеивания асбеста и прочей изоляции.

Полиуретановые клеи

Полиуретановые клеящие составы — это синтетические клеи с высокой адгезивной способностью к большинству материалов. Полиуретановые клеи выпускаются однокомпонентными и двухкомпонентными.

1. Однокомпонентный полиуретановый клей — полностью готовый к использованию продукт. Отверждение происходит на открытом воздухе, отсюда герметичные формы выпуска, такие как баллончики под давлением.

2. Двухкомпонентные составы представляют собой клеящую массу и отвердитель, каждый в своей упаковке. Перед применением компоненты смешивают, а полиуретан образуется уже в клеевом соединении при застывании композиции.

Годными к применению эти составы остаются от одного до трёх часов при комнатной температуре. Полное отверждение клеевого шва происходит за 24-72 часа при комнатной температуре. Ускорить высыхание шва можно нагреванием до 100-150°С и под давлением до 0,3 МПа. В этом случае клей отвердеет за 3-6 часов. Учитывая потерю влаги и выделение двуокиси углерода, клеевое соединение теряет долю прочности и монолитным уже не будет.

Применение. Полиуретановые клеи используют при работе с металлом, стеклом, разными видами керамики, древесиной и материалами на её основе.

Благодаря своей универсальности полиуретановые клеи активно применяются при изготовлении стройматериалов, в производстве автомобилей, авиастроении и других промышленных отраслях.

Эпоксидный клей

Эпоксидные клеи представляют собой термореактивные синтетические составы на основе полиэпоксидных смол, известных своей липкостью и высокой адгезией к разным материалам. Вторым действующим веществом эпоксидного клея выступают отвердители.

Это могут быть: соли органических кислот, эластомеры (каучуки), полиамиды, полиамины.

Эпоксидные клеи бывают одно- и двухкомпонентными. Компоненты клеящей композиции смешиваются прямо перед использованием. Это преимущественно профессиональные составы. Для бытовых нужд на рынке представлены готовые композиции, как правило в герметичных тюбиках.

Консистенция эпоксидных клеев бывает трёх видов:

1. Жидкий клей одно- и двухкомпонентный. Благодаря хорошей проникающей способности жидкие смеси подходят для изоляции стыков, соединения небольших деталей и элементов.

2. Пастообразные густые эпоксидные клеи успешно применяются в строительстве и отделке, они не растекаются и хорошо фиксируют материалы на вертикальных поверхностях.

3. Плёночный эпоксидный клей имеет схожую с пастообразными составами область применения. Это клеевой слой, нанесённый на стекловолокно или специальные синтетические ткани. Такая форма выпуска открывает перед мастерами широкие возможности по реставрации и восстановлению различных поверхностей.

Эпоксидные клеи популярны и востребованы, они по праву считаются универсальными. Среди их важных свойств влагостойкость, устойчивость к ультрафиолету, высоким и низким температурам.

Применение. С помощью клеёв на основе эпоксидных смол можно соединять деревянные, металлические, пластиковые и другие элементы из самых разных материалов.

Примеры применения:

- изоляция швов в строительстве, облицовка керамической или каменной плиткой поверхностей из бетона, дерева, кирпича;

- благодаря высокой прочности клеевого соединения эпоксидные клеи успешно используются в авиа-, автомобиле- и судостроении. Эпоксидный шов при этом не боится коррозии и защищает металл;

- эпоксидные клеи незаменимы при самых разнообразных ремонтных работах.

цветаэфирочередькомпозициячувствительностьзащитарискхарактеристикистекловидрезинабумагасереброТО4ОТ и ДОвязкостьтемператураудобствовыделениескоростьремонтПроизводство