Цианоакрилатный клей: применение и свойства
Цианакрилат это универсальный клеящий состав, который прочно соединяет разные материалы. Его главные плюсы – высокая скорость затвердевания, надежность, прочность.
Клей циакрин можно использовать для соединения пористых, твердых и эластичных поверхностей в горизонтальной либо вертикальной плоскостях. Его производят по ведущим технологиям научной и технической сфер, которые и делают его эффективным клеящим составом под разные цели.
Не знаете, как работать с цианакрилатным клеем? Для этого в статье рассмотрены:
Цианакрилат: свойства
Циакриновый клей – смесь с высокой адгезией по отношению к стеклянным, металлическим, керамическим, деревянным, полимерным, тканевым, картонным и резиновым поверхностям.
Хорошо склеивает покрытия из вулканизированного каучука и изделия с гальваническим покрытием. Циакрин инертен к большей части органических веществ на бензиновой, масляной, спиртовой и других таких основах.
При работе ним нельзя забывать о мерах безопасности. Перед склейкой обязательно наденьте респираторную маску, перчатки, очки, чтобы избежать вредного воздействия средства на эпителий и слизистые тела.
Почему такие действия необходимы? Цианоакрилатный клей может нанести ущерб здоровью. Если состав случайно попадет на открытый участок кожи или слизистых, то разрушит ткани, оставляя раны.
Его испарения нельзя вдыхать, ведь они ядовиты для органов дыхательных путей. Поэтому защитный инвентарь, спецодежда, вентиляция комнаты – это главные условия безопасной работы.
Характеристики
Все соединения, склеенные цианакрилатом, очень прочные. Они стойко выдерживают влияние атмосферы и механические воздействия.
К основным техническим характеристикам относятся такие:
После первичного открытия упаковки средства производители не рекомендуют хранить его слишком долго. Взаимодействие цианакрилата с кислородом обусловливает неминуемую хрупкость и ломкость состава после полного затвердевания.
Плюсы и минусы
Циакриновый клей устойчив к любым органическим растворителям, он имеет хорошие электроизолирующие свойства. Взаимодействует со многими материалами, но его нельзя применять для склеивания полиэтилена и фторопласта.
Он достаточно эргономичный, так как расходуется очень медленно. Об этом свидетельствуют отзывы тех, кто уже успел поработать с циакрином. Такие составы затвердевают очень быстро. Обычно хватит всего пары минут, чтобы надежно зафиксировать шов.
Среди минусов выделить можно:
Сфера использования
Цианоакрилатный клей применяют в промышленности, строительстве и быту. Им соединяют детали в отраслях электроники и приборостроения, чтобы провести эффективный ремонт любого типа аппаратуры. Его можно использовать и как альтернативу для спаивания плат и микросхем.
Теплопроводящие способности средства ценятся в производстве терморезисторов и транзисторов. С ним проводят сборку пластиковых и металлопластиковых сооружений. В швейном производстве циакриновым клеем надежно соединяют тканевые, кожаные и поролоновые материалы.
Хорошо соединяет пластмассовые части, и даже цветные, где особенно важен вид склеенного изделия. Цианакрилат долго удерживает шов, не допускает его разрушения, стойко переносит влияние внешних условий.
Циакриновый клей: инструкция по применению
Перед тем, как выбрать клей циакрин, определите вид и свойства поверхностей, которые нужно склеить. Обычно он прочно фиксирует разные материалы. Для эффективной работы с такой смесью соблюдайте инструкцию по его применению:
Никаких сложностей в работе с клеем нет. Главное условие – аккуратность, защита тела органов дыхания от попадания частиц средства и вдыхания его паров.
Способы как оттереть цианакрилат
Растворить цианакрилатную смесь сложно. Отмыть ее водой, отстирать даже агрессивным стиральным порошком – задача невыполнимая. Нельзя оттирать его ни бензином, ни спиртом, ни тем более водой. Ведь под их воздействием состав только еще больше твердеет.
Безопасно убрать его можно только диметилформамидом или нитрометаном. Другие средства однозначно не дадут нужного результата.
Подведем итоги
Универсальный циакриновый клей разрабатывался как средство широкого назначения. В Москве продается в любом хозяйственном и бытовом магазине. Им эффективно склеивают любые материалы: даже те, что достаточно тяжело поддаются склейке. Смесь широко применяют даже на финальной ступени сборки.
В каждой упаковке обязательная инструкция. Она – ваше главное руководство для правильного использования состава. Предлагаем посмотреть видео обзор, чтобы наглядно разобраться во всех тонкостях работы с цианакрилатом:
Цианакрилатный клей: разновидности, технические характеристики и особенности использования
Во время монтажа и сборки различных деталей, сделанных из полимеров и металлопластика, очень часто применяется клей. Это оптимальный вариант в том случае, когда наличие дополнительных отверстий в детали делает соединение более уязвимым и подверженным различным воздействиям. Один из самых лучших составов – это цианакрилатный клей. В данной публикации содержится детальная информация об этом веществе.
Циакриновый клей имеет способность склеивать даже те поверхности, которые отличаются по качеству и структуре
Циакриновый клей: особенности и состав вещества
Цианакрилатный клей отличается высоким уровнем сцепления с самыми разнообразными поверхностями. Все это возможно благодаря сополимерам, которые входят в состав любого цианакрилатного двухкомпонентного клея. У каждого производителя есть своя уникальная рецептура клея, а также секреты его изготовления. Данная информация держится втайне от конкурентов. Главная особенность подобных клеящих составов – способность отлично удерживать поверхности вместе, даже материалы, которые отличаются по качеству и структуре. Данные реагенты также характеризуются продолжительным сроком эксплуатации.
Основной составляющей клея является цианакрилат
В основу клея входит цианакрилат, а также производные от него кислоты. Они могут достигать до 99% от общего объема. В состав клея также входят пластификаторы и загустители, которые придают ему дополнительные свойства, такие как водостойкость, термостойкость, прилипание. Для того чтобы клеящее вещество лучше переносило вибрацию, используют абиетиновую кислоту в соединении с глицерином.
Цианакрилат предназначен для склеивания твердых, пористых и даже эластичных поверхностей, которые могут находиться в любом положении. Главным действующим компонентом клея могут быть различные мономеры:
В слишком холодной или сухой атмосфере необходимо использовать активатор клея
Принцип работы клея на основе цианакрилата состоит в том, что он начинает схватываться при воздействии обычной воды или слабой щелочи. При склеивании очень тонким слоем вещества процесс схватывания может произойти и без участия активатора цианакрилатного клея.
Полезный совет! Активатор клея следует использовать в слишком сухой или холодной атмосфере. Особенно эффективен он во время перекрытия больших щелей или обработки химически неактивных материалов. Чтобы поверхность осталась гладкой и ровной, нужно тщательно придерживаться рекомендованного расстояния для распыления. Необходимо помнить, что некоторые виды активаторов могут отрицательно повлиять на термопласты и лакированные изделия. Необходимо учитывать, что вместе с активатором следует использовать и праймер.
Цианоакрилатный клей: разновидности вещества
Однокомпонентный прозрачный клей с цианакрилатом характеризуется очень быстрой полимеризацией под воздействием давления. Данный состав после высыхания формирует между соединяемыми элементами тоненькую, но прочную пленку. Эти характеристики делают клей оптимальным решением для металлических и синтетических материалов, включая детали для медицинской техники.
Цианоакрилатный клей может быть одно- и двухкомпонентным
Чаще всего используется секундный двухкомпонентный клей в домашних условиях. Жидкие составы, благодаря пониженной вязкости, способны закрывать зазоры до 0,05 см, а более вязкие вещества могут заклеить промежуток до 0,03 см. Для сцепления резиновых и кожаных деталей, а также изделий из древесной стружки отлично подходят двухкомпонентные клеи.
Важно! Наиболее надежное и прочное соединение формируется в условиях влажности от 40 до 70%. Если она снижается до 30% и меньше, шов будет очень долго застывать, а если влажность воздуха выше 80%, то процесс полимеризации клея происходит крайне быстро, что снижает надежность стыка. Снижение или увеличение температуры на 10 градусов замедлит или ускорит процесс сцепления клея в два раза. Оптимальные условия для работы с цианакрилатами – от 20 до 24 °С.
Цианоакрилатовый клей: технические характеристики и свойства клеящего состава
В данное время производством цианакрилатного клея, который клеит все намертво, занимаются многие известные компании. Главная характеристика вещества – это высокий уровень сцепления с огромным количеством разнообразных поверхностей, в том числе с деревом, стеклом, металлом, пластиком и резиной. Необходимо отметить, что клей циакрин абсолютно не подвержен влиянию таких веществ, как вода, масло, бензин, а также различных спиртов.
Расход цианакрилатного клея на один метр квадратный составляет всего 30-50 г
Цианакрилатный секундный клей отлично функционирует при зазорах меньше 0,1 мм. Он может использоваться для соединения плотно прилегающих деталей. Существуют реактивы с высоким уровнем вязкости, которые оптимально подходят для работы с зазорами около 0,25 мм. Расход такого клея на один квадратный метр составляет около 300 г. Если же требуется ликвидировать зазор больших размеров, то обычно применяют цианакрилатный клей Cosmofen или состав СА-4.
Что касается технических характеристик цианакрилатного клея, то они определяются сферой применения вещества. Рассмотрим их более детально:
Наиболее прочным соединение получается в условиях влажности от 40 до 70%
Соединение, сформированное клеем, получается надежным и долговечным, устойчивым к условиям внешней среды и механическим воздействиям. После вскрытия герметичного флакона специалисты не рекомендуют сохранять вещество долгое время. Это связано с тем, что в данных условиях нарушаются физические и технические свойства клея, он может стать ломким и ненадежным после полимеризации.
Необходимо также отметить небольшой расход цианакрилатного клея на один квадратный метр – это всего лишь 30-50 г. Следовательно, используя дозатор, клеем можно обработать:
Это интересно! Чем более жидкую консистенцию имеет цианакрилатный клей, тем лучше он склеивает твердые поверхности. Полностью прозрачный клей оптимально подходит для стеклянных конструкций. Склеить драгоценные металлы с помощью цианакрилатного клея невозможно.
Цианакрилатный клей: преимущества и недостатки
Цианакрилатные клеи имеют множество положительных характеристик, а также отрицательные стороны. В первую очередь они позиционируются как универсальные составы, которые способны соединить вместе даже различные по структуре материалы и вещества. К плюсам также можно отнести такие качества:
Отрицательные свойства цианакрилатного суперклея:
Цианакрилатный клей непригоден для склеивания элементов, стыки которых получают большую нагрузку на излом
Необходимо отметить, что стык, заклеенный цианакрилатным клеем, разрушается при температуре выше 100 °С.
Кроме того, на клей пагубно действует ацетон. Однако большинство других растворителей не страшны цианакрилатам. Данные составы отлично прилипают к самым разнообразным поверхностям и расходуются очень экономно. Вещество не имеет аллергических свойств и является диэлектриком.
Это интересно! Стоимость цианакрилатного клея довольно высока, кроме того, работать с ним следует исключительно в перчатках. В случае контакта с хлопчатобумажной тканью может возникнуть возгорание.
Что клеит цианакрилатный клей: сфера применения
Большую часть суперклея составляет цианакрилат и его производные, а также он дополняется различными добавками – пластификаторами. Именно благодаря им можно выделить несколько основных направлений использования такого клея. Давайте рассмотрим, что клеит супер клей на основе цианакрилата.
Для склеивания резиновых и кожаных изделий лучше использовать двухкомпонентные клеи
В первую очередь не обойтись без цианакрилатных составов в быту. Практически у каждого хозяина есть в ремонтном наборе такой клей. Применяются различные составы в зависимости от ситуации и материала, который следует склеить, хотя для дома зачастую покупаются универсальные клеящие вещества.
Не только мужчины пользуются цианакрилатным клеем. Он применяется в косметологии, а именно во время наращивания ресниц и ногтей. Обычно используют составы с увеличенным количеством акрила, так как они практически не вредят ногтям, а также легко и просто удаляются с помощью органических растворителей.
Незаменим цианакрилатный суперклей в стоматологии. Особые составы употребляются для склеивания маленьких сколов. Применяется клей для создания изоляции проводов или обеспечения безупречного соединения. Низкая вероятность появления аллергии и биологическая нейтральность делают вещество безопасным средством для использования в косметологии и стоматологии.
В быту цианоакрилатный клей используют для склеивания практически любых поверхностей
Цианакрилат с удовольствием применяют радиомонтажники и ремонтники электронной техники, оптических приборов. С помощью данного клея можно выполнять такие процедуры:
Выбор цианакрилатного клея: цена и популярные производители
Ознакомившись с рынком современных строительных материалов, легко увидеть, что существует огромное количество производителей, которые изготавливают цианакрилатные клеи. Во время выбора необходимого состава стоит обратить внимание на самые популярные модели.
Статья по теме:
Какой клей лучше для плитки? Разновидности клеевых составов
Какой клей лучше для плитки? Разновидности клеевых составовОсновные разновидности клеевых смесей. Критерии выбора клея, подсчет расхода материала, правила крепления плитки и подготовки поверхности.
Pronto СА-4 – полностью готовое к применению средство, которое характеризуется отличной вязкостью и универсальностью. Вещество не требует каких-либо дополнительных добавок и соединений для улучшения клеящих свойств. Это идеальное средство для домашнего использования.
Для соединения материалов, которые трудно поддаются склеиванию, оптимальным вариантом станет цианакрилатный клей Loctite
Цианакрилатный клей loctite – полимеризующийся однокомпонентный состав с низкой вязкостью. Оптимально подходит для соединения материалов, которые трудно поддаются склеиванию.
Interbond – двухкомпонентный цианакрилатный клей, который применяется во время работы с МДФ, ДСП, резиной или кожей. Он придает соединению высокую влаго- и термостойкость, действует практически моментально. Состав продается в упаковках по 400 мл, а также по 20 г или 100 мл. Клей характеризуется высокой температурой воспламенения и фиксируется за 5-7 секунд. Во время хранения необходимо беречь упаковку с клеем от резких перепадов температур и попадания прямых солнечных лучей.
Permabond С791 – цианакрилатный клей, который предназначен для надежного соединения различных эластичных и жестких поверхностей. Вещество схватывается за несколько секунд и с гордостью носит название «секундный» клей. Так как состав имеет прозрачный цвет, то его рекомендуют применять для склеивания стеклянных поверхностей. Использовать цианакрилатный клей Рermabond очень удобно, так как вещество жидкое. Данная функция очень важна для быстрого застывания состава. Кроме того, клей отличается достаточной водостойкостью.
Производитель Cosmofen предоставляет покупателям огромный выбор универсальных и специализированных средств. Цианакрилатный клей Cosmo СА-500.200 относится к наиболее популярным и самым распространенным среди данной категории клеевых составов. Характеризуется вещество небольшим расходом. Даже в инструкции цианакрилатного секундного клея СА-500.200 говорится о том, что всего несколько капель реагента позволяют намертво склеить множество элементов.
Цианакрилатный клей Cosmo СА-500.200 является самым популярным и распространенным
Кроме того, если придерживаться всех рекомендаций, указанных в инструкции цианакрилатного клея, то его можно хранить в открытом виде на протяжении месяца. Перед использованием нужно очень внимательно изучить инструкцию цианакрилатного секундного клея СА-500.200.
Кроме того, цианакрилатный клей СА-500.200 широко используется в промышленном производстве различного масштаба, а именно:
Высочайшую надежность соединения гарантирует использование клея Kernil. Именно данный состав предпочитают рыбаки и туристы, чтобы залатать повреждения надувных лодок. Существует также целый ряд популярных китайских компаний, которые производят клеи на основе цианакрилата:
Рынок предлагает и целый ряд популярных китайских цианакрилатных клеев
Чем растворить цианакрилатный секундный клей и как удалить излишки с поверхности
Во время работы с клеями на основе цианакрилата существует вероятность проливания клеящего состава на поверхности, которые не нуждаются в склеивании. Обычно это происходит по причине плохо подготовленного рабочего места. Поэтому вопрос о том, чем удалить цианакрилатный клей, крайне актуален. К сожалению, в данное время еще не придумано средство, которое дает возможность разбавить или растворить клеящее вещество для дальнейшего его удаления, при этом не повредив поверхность. Поскольку неизвестно, чем отмыть цианакрилатный клей с поверхности, работать с ним необходимо осторожно.
Убрать ненужный клей с поверхности возможно, но только механическим способом. Можно попробовать просто оттереть пятно. Это удастся сделать, если материал прочный и не ломается. Выполнять удаление нужно острым ножом, но работать следует бережно и аккуратно, чтобы не нарушить целостность поверхности. Остатки клея можно попробовать оттереть уайт-спиритом. Это позволяет растворить мелкие частички на ткани и таким образом убрать порошкообразный слой клея.
Чем отмыть цианакрилатный клей с рук или с кожи? В этом случае бесполезно искать, чем растворить цианакрилатный клей. Смыть, очистить или оттереть вещество не удастся, так как оно будет удаляться вместе с человеческой кожей. Обычный растворитель для красок и лаков, бензин и керосин, растительное масло и спирт пробовать бессмысленно. Оптимальный вариант – это подождать несколько суток, пока клеящий состав не начнет самостоятельно шелушиться, лишь тогда клей можно начинать удалять без вреда для тела.
Очистить, смыть или оттереть цианакрилатный клей с рук или кожи практически невозможно
В качестве очистителя можно попробовать ацетон, но с его помощью снимать клеящий состав с кожи, пластмассы и других органических поверхностей следует очень осторожно. Прежде чем растворять секундный клей, необходимо вспомнить, что цианакрилат инертен, а значит, никаким образом не взаимодействует с такими веществами, как бензин, масло, этанол, и многими другими распространенными растворителями.
Важно! В инструкциях по применению цианакрилатного клея СА-500.200 и многих других подобных продуктов упоминается «Димексид» как средство для удаления клея. Данное вещество крайне токсично, имеет неприятный запах, так что лучше подумать, прежде чем оттирать цианакрилатный клей этим составом.
Советы и рекомендации по использованию цианакрилатного клея «Момент»
Работая с цианакрилатным клеем, важно строго придерживаться инструкций и правил личной безопасности. Все действия по склеиванию необходимо выполнять только в хорошо проветриваемом помещении, так как пары клея являются очень токсичными, ядовитыми, а нарушение условий эксплуатации может нанести большой вред для здоровья. Цианакрилатный клей не должен попадать на кожу и на слизистые оболочки.
Прежде чем использовать реагент, необходимо прочитать инструкцию, которая находится в упаковке, ведь разные виды клея предназначены для склеивания определенных поверхностей. Важно обращать внимание на указанные сроки и условия хранения, а также особенности применения.
Работая с цианакрилатным клеем «Момент», необходимо придерживаться инструкций и правил личной безопасности
Процесс использования клея выглядит так:
Важно! Во время работы с цианакрилатным клеем необходимо применять защитные средства для кожи и слизистых оболочек: перчатки, очки, маску. Химические компоненты несут вред для человеческого организма: при попадании они разъедают тело. Нежелательно вдыхать пары клея, так как они токсичны. Именно поэтому, используя вещество, крайне важно придерживаться мер предосторожности.
Цианакрилатный клей обладает отличными техническими качествами. Благодаря ему место сцепления получается прочным, даже при соединении материалов, разных по структуре. Он используется на различных этапах работы, применять его можно даже после завершения сборки конструкции. Цианакрилат разработан как универсальное средство с учетом различных потребностей. В продаже есть бесцветные и цветные реактивы, составы моментального и длительного застывания. Необходимо помнить, что найти, чем растворить цианакрилатный секундный клей, – задача крайне сложная, поэтому работать с ним нужно очень осторожно.
Опусы про Его Величество Клей. Часть вторая — Viva, цианоакрилат! Viva, суперклей
Как я и обещал в пилотной «клейкой» статье — рассматривать клеи будем постепенно. Чтобы не откладывать дело в долгий ящик, я решил вдогонку представить вашему вниманию некоторые факты связанные с любимым, не побоюсь этого слова, народным клеем — с цианоакрилатным «суперклеем«. Кроме того, в меру своих сил я попытался в рамках темы статьи осветить все вопросы, которые читатели задали в предыдущей части. Так что, если вы активный пользователь суперклея — не пропустите. Самая актуальная информация про «сода+суперклей», про то почему суперклей нужно хранить в холодильнике и можно ли зажечь вату суперклеем, чем смывать?, что клеит? — все под катом!
Несмотря на то, что как по данным businesswire.com глобальный рынок клеев-адгезивов принадлежит эпоксидам и полиуретанам, начать повествование я решил с клея цианоакрилатного. Причины объяснил в начале статьи 🙂
Первым делом, традиционно, небольшое историческое введение, чтобы увидеть долгий путь клея к нашему столу.
История возникновения
Первая заявка на патент, описывающий цианоакрилат была подана в далеком 1942 году. Получили это вещество сотрудники компании BF Goodrich Company в результате скрининга материалов, способных пригодиться для производства оптических прицелов.
Хотя исследователи и видели, что новое вещество способно склеивать все, с чем оно контактирует, военного применения ему не нашлось. Разработки пылились на полках вплоть до 1958 года, когда несколько человек из фирмы Eastman Kodak решились на создание нового клея, названного ими «Eastman 910». Неспешность вывода на рынок объяснялась тем, что в 60-х годах еще не были разработаны технологии, позволяющие хранить и транспортировать клей без изменения его химических свойств. Кроме того, клеи первого поколения имели повышенную хрупкость клеевого шва (что приводило к растрескиванию и отслаиванию), слабо заполняли зазоры и имели резкий запах. В 1960-х годах компания Eastman Kodak продала права на цианоакрилат компании Loctite, которая в 1971 году с помощью модификации составов преодолела все проблемы технического характера и выпустила собственную линию цианоакрилата, названную «Super Bonder». С этого времени и началось победное шествие суперклея по планете (в лице продукции Henkel, Loctite, Eastman и Permabond). Кстати, Permabond до сих пор выпускает цианокрилат оригинального «910»-го состава.
Что внутри?
Цианоакрилатные клеи представляют собой быстродействующие однокомпонентные клеи на основе алкил-2-цианоакрилатных мономеров. Реакция отверждения этих клеев настолько быстрая, что их называют быстродействующими клеями, или суперклеями. Уникальность суперклея в том, что он быстро и прочно связывается с различными материалами, не требуя нагрева или длительного прижима. Традиционно основой для суперклея является этилцианоакрилат, но используются и метил- (самые дешевые клеи), н-бутил, аллил-, метоксиэтил- и этоксиэтилцианоакрилаты.
Метилцианоакрилат, обладая минимальным размером молекулы показывает лучшие клеящие способности по отношению к металлам и иногда более устойчив к растворителям. Именно метилцианоакрилат используется для склеивания пластика/резины с металлом (+ фиксация небольших регулировочных винтов, заклепок и т.п.)
Этилцианоакрилат является наиболее распространенным из всех цианоакрилатов и наиболее широко используемым. Он лучше всего подходят для склеивания большинства пластиков и эластомеров и имеет отличную адгезию к поликарбонату, ABS, ПВХ и бутилкаучуку.
| Материал | Усилие на разрыв (MПа) |
|---|---|
| сталь-сталь | 22.8 |
| алюминий-алюминий | 15.7 |
| бутилкаучук-бутилкаучук | 1 |
| полибутадиен-полибутадиен | 0.9 |
| неопрен-неопрен | 0.7 |
| бутадиенстирольная резина-фенольный пластик | 0.7 |
| фенольный пластик-фенольный пластик | 6.4 |
| фенольный пластик-алюминий | 6.3 |
| алюминий-полиамид | 6.6 |
| полиамид-полиамид | 4.1 |
| акрил-акрил | 5.5 |
| ABS-ABS | 4.9 |
| полистирол-полистирол | 2.3 |
| поликарбонат-поликарбонат | 6.6 |
| полиэфир (на стекловолокне)-полиэфир (на стекловолокне) | 4.7 |
Алкоксиэтилцианоакрилаты, в отличие от двух выше упомянутых братьев, не обладают резким раздражающим запахом и не допускают помутнения материала, прилегающего к клеевому шву. Однако из-за своей высокой молекулярной массы эти соединения медленно отверждаются и обладают сниженной адгезией по отношению к полимерам и металлам.
Реакция отверждения любого цианоакрилата представляет собой анионную полимеризацию, инициируемую любыми слабощелочными компонентами, присутствующих на поверхности большинства материалов. К сплошной сшивке в тонких слоях приводит влага, адсорбированная на склеиваемых поверхностях или содержащаяся в приповерхностных слоях материала (чем, наряду с воздействием биогенных аминов, объясняется отличное склеивание пальцев).
С анионной полимеризацией связан и нашумевший способ «склейки содой» (хабра-пост). Этот способ подходит на случай, когда обычным цианокрилатом (удовлетворительно отверждающимся только в зазорах 0,05—0,1 мм, о чем еще будет упомянуто ниже) нужно склеить или срастить какие-то прорехи в материале. Шов последовательно заполняется пищевой содой, которая выступает в роли наполнителя и щелочного полимеризующего агента, и смачивается цианоакрилатом В итоге получается некое подобие наполненного акрила. В принципе, с таким же успехом можно и штукатурки со стен наскрести/насверлить, она тоже даст щелочную среду и сможет выступить в роли наполнителя. Такой способ хорош для пористых материалов, с которыми индивидуальный клей работает плохо (прим. без добавления специальных усилителей полимеризации, о них ниже). Реакция, в зависимости от клея, может протекать экзотермически (с выделением тепла) и иногда выделять пары, которые лучше не вдыхать (про токсичность — см. в конце статьи). Кстати, насчет «штукатурка вместо соды». Существует промышленно выпускаемый клей под маркой «SupaFix», который в качестве ускорителя полимеризации использует оксид кальция (ту самую негашеную известь, которой наши строители (РБ так точно, «я гарантирую это») пытаются заменить цемент в штукатурках). Клеевой шов получается фактически каменный, настолько прочный, что им даже рекомендуют заделывать трещины в бетоне.
Скорость отверждения цианоакрилата, если оставить его открытым на поверхности, будет относительно медленной (несколько часов), потому что недостаточно влаги (хотя цианоакрилат будет отверждаться на поверхности раздела)
Когда адгезив находится между двумя плотно прилегающими поверхностями, на обеих поверхностях появляется влага, и цианоакрилат быстро отвердевает. Поэтому именно уровень влажности и зазор между склеиваемыми поверхностями являются основными факторами, влияющими на скорость отверждения. Оптимальные условия отверждения для цианоакрилатов — это относительная влажность от 40% до 60%. Низкая влажность, например, 20%, приведет к замедленному отверждению, а высокая относительная влажность, например 80%, с одной стороны полимеризует клей быстрее, но с другой — превратит адгезив в кусок инертного полимера до того, как он успеет прилипнуть к склеиваемой поверхности (а значит, клеевого шва не получится).
Цианоакрилатные клеи имеют короткий срок годности — около одного года с момента изготовления, если не вскрыты, и один месяц после вскрытия. Связано это, в отличие от испарения растворителя в других типах клея, все с той же вялотекущей анионной полимеризацией при участии паров воды в воздухе. Поэтому на производствах клей держат в осушенной атмосфере. Поэтому, чтобы продлить жизнь вашему любимому открытому тюбику, соблюдайте следующие рекомендации:
Зазор между склеиваемыми деталями в идеале должен составлять менее 0,1 мм, и чем меньше зазор, тем быстрее отверждение. Как правило, тонкие зазоры дают самые прочные швы. Хотя некоторые разновидности цианоакрилата позволяют заполнять зазоры до 0,5 мм, а УФ-отверждаемые и вовсе связывают зазоры до 5-6 мм.
Прочность клеевого шва увеличивается со временем. Как правило, цианоакрилаты приобретают достаточную прочность уже в течение первой минуты склеивания:
Но процесс этот не останавливается на протяжении последующих 24 часов и в некоторых случаях может увеличить прочность в два раза. Так что в зависимости от важности склеиваемых деталей не всегда имеет смысл сразу их использовать в быту. Цианоакрилат не должен подвергаться физическому воздействию в течение критического времени полимеризации, поскольку нарушенный клеевой шов уже не сможет впоследствии полностью обрести свою прочность.
Отвержденный полиалкилцианоакрилат — чистый термопластик, очень похожий на оргстекло (PMMA). Индивидуальные физические свойства зависят от химической природы эфирной цепи. В таблице сведены воедино все плюсы и минусы цианокрилатов.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| [+]Отличная адгезия к множеству различных материалов | [—]помутнение шва — полимеризовавшиеся пары мономера появляются в виде белого налета рядом с клеевым швом |
| [+]Очень быстрое однокомпонентное отверждение при комнатной температуре | [—]Длительное время для набора прочности в клеевом шве, скрепляющем детали с большим зазором |
| [+]Соединение очень быстро набирает прочность | [—]При использовании с некоторыми пластмассами происходит растрескивание при прикладывании силы к клеевому шву |
| [+]При использовании грунтовок может использоваться для соединения полиолефинов (полиэтилен, полипропилен) | [—]Отвержденный клей- термопласт со слабой термостойкостью и стойкостью к растворителям |
| [—]Термическая и химическая стабильность ниже, чем у других структурных клеев | |
| [—]Высокая отслаиваемость и низкая ударная вязкость | |
| [—]Относительно высокая стоимость | |
| [—]Резкий запах | |
| [—]Мгновенно приклеивается к коже. |
Минусов, как видно, больше. Чтобы от них избавиться приходится чистые цианоакрилаты модифицировать различными добавками. Коммерческие клеи состоят из чистого мономера с относительно небольшими количествами добавок, которые в основном улучшают реологические характеристики продукта (вязкость и т.п.). Типичная композиция для цианоакрилатного клея содержит 88% цианоакрилатного мономера, 9% загустителя (например, PMMA, эфиры целлюлозы, каучуки и т.п.), 3% модификатора реологии (коллоидный кремнезем) и 0,02-0,03% кислотного или радикального стабилизатора. Все функциональные добавки можно разделить на две основные группы:
К модификаторам процесса полимеризации относятся стабилизаторы. Их обязанность — обеспечить баланс между стабильностью (сроком службы) клея и скоростью отверждения. Для этой цели используют вещества, тормозящие полимеризацию, чаще всего кислотные соединения (в концентрациях от 5 до 100 ppm ): SO2, сульфамиды, SO3, сульфокислоты, сульфоны, катионообменные смолы, хелаты борной кислоты. Могут использоваться и ингибиторы свободнорадикальной полимеризации вроде гидрохинона или стерически затруднённых фенолов.
В противоположность действию стабилизаторов, цель т.н. ускорителей — увеличение скорости полимеризации. Один из недостатков цианоакрилатных клеев первого поколения заключался в том, что эти клеи не могли склеить пористые материалы, вроде бумаги, дерева/пробки и кожи. Причиной этого было то, что клей с низкой вязкостью поглощался пористой подложкой до того, как происходила его полимеризация. Притом простое загущение клея никакого эффекта не давало. В итоге было найдено решение — вещества, которые способны связывать катионы щелочных металлов. Интересно, что механизм, с помощью которого функционируют ускорители, неясен, но практическая эффективность доказана практикой. Примерами соединений, используемых в качестве ускорителей, являются краун-эфиры, полиалкиленоксиды и каликсарены.
Помимо пористых материалов, впитывающих клей до его засыхания, есть материалы, обладающие кислотной природой поверхности (например, многие ткани). Из-за этого отверждение может растянуться на недели, а то и никогда не состояться. В этом случае также используются ускорители на основе краун-эфиров. Читатель sappience также упомянул и т.н. foam-safe-cyanoacrylate которые используются в авиамоделизме и не повреждают пенополистирол (пенопласт, стиропор, EPS, XPS), но и стоят соответственно гораздо дороже чем классический суперклей. Здесь принцип работы добавок аналогичен описанному выше для тканей и пористых материалов (работает принцип «полимеризоваться, нельзя разрушить пену» — по аналогии с известным казнить нельзя помиловать).
Большая же часть из второй группы добавок, изменяющих свойства конечного полимера, позволяет получать цианоакрилатные клеи с особыми функциональными свойствами. Пару слов о каждом в порядке очередности. Про «поверхностьнечувствительные» клеи я уже сказал. Стандартные этилцианоакрилатные клеи на основе этил-2-цианоакрилата (может быть и метил- и бла бла бла), это клеи, которые в качестве функциональных добавок содержат только загуститель (один из описанных ранее). Остальные добавки в большинстве своем решают отдельные озвученные выше недостатки цианоакрилатов.
Недостаток: низкая ударная вязкость. Решение этой задачи позволяет создавать высокопрочные (ударопрочные) цианоакрилатные клеи, которые имеют значительно повышенную ударную вязкость (и низкую отслаиваемость) благодаря включению в состав клея эластомеров (ABS или MBS ), формирующих разделяющиеся фазы при отверждении.
Недостаток: хрупкий клеевой шов. Ответом на этот недостаток стала разработка гибких клеев. Эти цианоакрилаты были специально разработаны для крепления диффузоров динамиков к колонкам. Добиться гибкости позволили пластификаторы на основе алифатических эфиров карбоновых (щавелевая, винная, лимонная) кислот. Полученный клеевой шов не деградирует со временем и остается пластичным неограниченно долго. Такие клеи используются при склеивании кожаных изделий, тканей и т.п. материалов (в том числе и обладающих кислотной природой поверхности). Из недостатков — низкая термостойкость (max 75 °С)
Недостаток: помутнение шва, образование белесых потеков. Известно, что при использовании цианоакрилатов наблюдается тенденция к полимеризации паров мономера на поверхности, прилегающей к клеевому шву. В итоге образуются потеки-помутнения белого цвета. Для случаев, когда образование такого дефекта недопустимо, используются клеи на основе метоксиэтилцианоакриала или этоксиэтилцианоакрилата (или их смесей), обладающих низким давление паров. Материалы с более весомыми углеводородными остатками (гексил-/октил-) не используют из-за повышенной мягкости клеевого шва и высокой стоимости такого клея. Еще один плюс «немутнеющих» клеев — отсутствие резкого запаха.
Недостаток: невозможность склеить «жирные» пластики (PE,PP, PTFE). Хотя для каждого случая работы с цианоакрилатами рекомендуется предварительная подготовка поверхности
для металла — обезжиривание поверхности и пескоструйная обработка, для полимеров — очистка растворителем и необязательная шлифовка поверхности, для стекла и керамики — очистка поверхности и сушка.
тем не менее существуют материалы, которые из-за низкой поверхностной энергии практически невозможно склеить цианоакрилатами. Это все полиолефины и фторопласты (ну и упомянутые выше «кислые» поверхности). Для ликвидации данной несправедливости используют грунтовки в виде разбавленного раствора алкиламинов (cтеариламин (SA), дистеариламин (DSA), диметилстеариламин (DMSA) и дистеарилметиламин (DSMA)) в легкокипящем растворителе. Ниже показано влияние химической природы грунтовки на адгезию цианоакрилата к полипропилену.
Когда растворитель испаряется, склеивание производится традиционным образом. Кроме алкиламинов, примерно с равной эффективностью могут использоваться некоторые четвертичные аммониевые соли и фосфины. Попутно можно упомянуть и усилители адгезии к металлам, в роли которых выступают карбоновые кислоты и их ангидриды.
Примечание: с фторопластами (
тефлонами) такая штука не пройдет. Грунтовки до сих пор не придумано. Единственный вариант — травление поверхности. Сделать это можно, как упомянул jar_ohty с помощью «. натрия. Либо раствор в аммиаке, либо раствор в ТГФ с нафталином, либо расплав. Фторопласт реагирует с натрием и покрывается слоем черного цвета, к которому можно клеить все любым подходящим клеем. Другой вариант — это перманганат калия с хлорной кислотой. 500 г воды, 80 г перманганата калия, 180 г хлорной кислоты, температура 80-100°C, время обработки 15-20 минут. Но результат хуже, чем с натрием«.
Чтобы не возиться с ядрёными химическими реактивами — можно сразу приобрести готовый травильный раствор «Tetra-Etch». За счет окисления поверхности тефлона резко возрастает его смачиваемость клеем (+поверхность становится гораздо более шероховатой). Адгезия между протравленным фторопластом и необработанным различается практически в 10 раз. Так что… Небольшой лайфхак. При химическом травлении поверхность фторопласта чернеет. Эффект этот убирается раствором гипохлорита натрия.
Недостаток: быстрое отверждение только в тонком слое. Как уже говорилось в самом начале статьи — наилучший результат склеивание цианоакрилатом дает в тонком слое ( (вроде соды/»штукатурного» СaO) или искать другой клей. Но все изменилось с разработкой УФ-отверждаемых клеев с добавками фотоинициаторов, поглощающих ультрафиолетовый свет в области УФА (около 365 нм). Светоотверждаемые цианоакрилаты отверждаются до твердого состояния менее чем за 3 секунды при воздействии ультрафиолетового света высокой интенсивности. Цианоакрилаты с УФ-отверждением могут отверждаться на глубине до 5 мм или 6 мм при воздействии источника света соответствующей интенсивности. Клей, нанесенный на участки, не подверженные воздействию света, отверждается по традиционному механизму.
Недостаток: низкая термостойкость. Отвержденный цианоакрилат, как я уже упоминал, по сути — обычный термопластичный PMMA. Поэтому не удивительно, что, например, максимальная рабочая температура стандартного этилцианоакрилата составляет от 85 °С до 100 °С, и прочность соединения имеет склонность быстро падать после достижения температуры в 100 °С. Большинство полимерных цианоакрилатов начинают термически разлагаться при температурах, приближающихся к 140 °C. Ориентиром может служить температура стеклования, выше которой полимер размягчается и плывет. Естественно, ни о какой прочности речь идти уже не может. Несколько ориентировочных цифр в таблице ниже:
| Полимер | Температура стеклования |
|---|---|
| метил | 160 |
| этил | 138 |
| н-бутил | 90 |
| аллил | 130 |
| метоксиэтил | 85 |
| октил | 10 |
Сюда же можно отнести и старение клеевого шва при повышенных температурах. Самое печальное, что проблема эта до сих пор не решена и не существует термостойкого цианоакрилата, кто бы там что ни говорил про использование суперклея в качестве термоклея. В случае склеивания металлов с помощью этилцианоакрилата быстрое снижение прочности шва наблюдается при температуре выше 100 ° C. Сила сцепления постепенно падает в течение двух дней старения при 120 °C и в конечном итоге окончательно останавливается на нуле. Некоторые авторы предлагают использовать в качестве добавок, повышающих термостабильность малеимидную и бисмалеимидную смолы, малеиновый ангидрид, фталевый и бензофенонететракарбоновый диангидриды. Другие пророчат будущее главного термостабилизатора суперклея алкил-2-цианопентадиеноатам. Но коммерческих продуктов нет, у кого есть возможность — может проверить в домашних условиях.
Недостаток: низкая влагостойкость. Влагостойкость соединений, созданных с помощью цианоакрилатных клеев на металлах и стекле, оставляет желать лучшего. Хорошо известно, что полицианоакрилаты подвержены гидролизу в присутствии влаги. Это разложение очень заметно при pH выше 7. Кроме того, на металлических подложках продукты коррозии могут ускорить этот процесс гидролиза. Помочь делу могут гидрофобные добавки, вроде фторированных цианоакрилатов и силановых связующих. Пока ни один производитель цианоакрилата не производил адгезив, который бы имел улучшенную влагостойкость, но хорошо известно, что термостойкие продукты, содержащие ангидриды (см. выше), демонстрируют также и повышенную влагостойкость. N.B. вообще, для получения клеевого шва высокой водостойкости, применяют пропилцианоакрилат, который существенно дороже.
Добавим fun-фактов.
Суперклей как медицинский клей
Из-за скорости отверждения и способности разлагаться при гидролизе, цианоакрилаты могут выступать в качестве альтернативы хирургическому наложению швов. Многие слышали про то, что суперклей активно использовался во время войны во Вьетнаме для склеивания ран в условиях недостатка времени для более серьезного оперативного вмешательства (с обязательной последующей доставкой бедолаг раненых в госпиталь). Ну и в целом, с использованием клея требуется меньше времени для закрытия раны, меньше вероятность проникновения инфекции (шовные каналы формируют дополнительные пути загрязнения), ну и, наконец, косметический вид лучше. Для поверхностных повреждений имхо лучше наш медицинский БФ (замечание от denisgrim :»медицинский клей Бф — это скорее не клей, а пленкообразователь. На непромытую загрязненную рану его нельзя наносить — инфекция запечатается и будет нагноение«). Но здесь есть один нюанс, в качестве медицинского клея не используют продающийся в каждом ларьке этилцианоакрилат. Для этой цели идет более дорогой и редкий бутил- или октилцианоакрилат (Dermabond, одобрен FDA в 1998 году, есть еще SurgiSeal). Хирургический н-бутилцианоакрилат продается под марками Indermil, GluStitch, GluSeal, PeriAcryl, LiquiBand (IDtmtm упомянул и отечественный Сульфакрилат со сравнимым ценником). И никакого там «клей Globus». Ниже полезная сравнительная табличка.
Про непонятное активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ, англ. APTT) читаем здесь.
Что касается метаболизма биоразложения цианоакрилатов, то здесь нет однозначного мнения по поводу токсичности для тканей. Уже хотя бы потому, что продукты разложения могут стать потенциально токсичными в зависимости от среды разложения. Деградация цианоакрилата происходит в результате разрушения основной цепи полимера, зачастую присутствие воды может вызвать гидролиз цианоакрилата с образованием формальдегида и алкилцианоацетата. Именно поэтому, несмотря на FDA-одобренность в случае местного применения в случае ран, пока еще нет единого мнения по остальным направлениям применения (кардио- и т.п.).
Про токсичность паров. Пары цианоакрилата, т.е. газообразный мономер (тот самый который полимеризуясь образует на пластиках белые разводы) раздражают чувствительные слизистые оболочки дыхательных путей (глаза, нос, горло, легкие). Правда, они достаточно быстро полимеризуются влагой в мембранах и становятся инертными. Но в целом лучше минимизировать возможные неприятные последствия и работать с цианоакрилатным клеем в хорошо проветриваемых помещениях. У некоторых людей суперклей при попадании на кожу может вызывать аллергическую реакцию. А около 5% людей могут вообще заболеть «цианоакрилатной простудой» (=аллергичиеский ринит), с симптомами, напоминающими грипп.
«Горение» суперклея
Комментарий от spiritus_sancti: для полноты стоит добавить про цианоакрилатные камеры. для поиска отпечатков на темных, пористых поверхностях — объект подвешивают в камере где разлит суперклей, и его пары вступая в реакцию со следами выделений с пальцев проявляют отпечатки белесыми следами (впрочем многие такое видели на упаковке суперклея полежавшего в закрытых емкостях). Для криминалистики это стало мини революцией, позволяя находить отпечатки на сложных поверхностях, а не только порошком на гладких.
Есть ли твердый суперклей?
Такая штука действительно имеет место быть. И представляет собой твердое вещество, которое при нагревании (чуть выше комнатной температуры) разжижается и превращается в клей. Насколько я осведомлен, в качестве формирователя твердого состояния выступает капролактон.
Чем смыть суперклей?
Важно знать, какой именно вид цианоакрилата нужно смывать. Метилцианоакрилат (основа наиболее распространенных и дешевых клеев) медленно растворяется в воде. Этилцианоакрилат не растворяется в воде, этаноле и многих других веществах, а, напротив, мгновенно застывает в местах соприкосновения с ними. Цианоакрилаты хорошо растворяются под воздействием концентрированного диметилсульфоксида (ДМСО, лекарство «Димексид» в ближайшей аптеке), с помощью удалителя клея «Секунда» на основе пропиленкарбоната, многие зарубежные цианоакрилатные смывки содержат нитрометан. Есть упоминания о том, что суперклей удалось смыть ацетонитрилом или γ-бутиролактоном ( но смывали скорее всего работники УБН ).
Альтернативный взгляд на смывку/отклеивание от читателя Snarky
Приклеить это полдела, самое интересное — чем отклеить 🙂
В моем хобби — радиоуправляемые автомодели — резина приклеивается к пластиковым дискам цианакрилатными клеями. Как в любом спорте расход резины большой — на одни соревнования может уходить до 3-5 комплектов по 4 шт. Соответственно, если резина материал расходный, то диски можно использовать многократно, если каким то образом снять с них приклеенные шины. Что только не перепробовано за долгие годы этого увлечения 🙂
Дополнение 1: по просьбам читателей — сравнительная таблица производителей/марок цианоакрилатных клеев. Русских фасовщиков здесь нет, так как они не спешат рассказывать о своем товаре. Внимание! Под спойлером — огромная картинка.
Легенда таблицы:
LSS: предел прочности на сдвиг
TS: предел прочности на растяжение
SG: удельный вес (плотность относительно плотности воды).
Gap Filling: максимальный зазор, который может заполнить жидкий клей, в мм.
Refractive Index: показатель представляет интерес при склеивании прозрачных пластиков и стекла.
Cure Time (sec): время первоначального отверждения для получения стандартной прочности шва. Максимальная прочность наступает примерно через 24 часа (см. статью).
Дополнение 2: Таблица устойчивости различных клеев к радиации (по просьбе mphys )
Будет ли следующая статья — зависит от хабра-сообщества, ибо subj.
Dean J (1985), Lange’s Handbook of Chemistry, McGraw Hill, New York.
Drain K F, Guthrie J, Hung C, Martin F and Otterburn M (1984), ‘Effect of moisture on the strength of steel-steel cyanoacrylate adhesive bonds’, J. Adhesion, 17(1), 71-81
Grant E (1983), Drop by Drop: The Loctite Story, Loctite Corporation, Newington, CT.
Klemarczyk P and Okamoto Y (1993), ‘Primers for bonding polyolefin substrates with alkyl cyanoacrylate adhesive’, J. Adhesion, 40, 81-91
Lee H (1986), Cyanoacrylate Resins — The Instant Adhesives, Pasadena Technology Press, Los Angeles.
Rich R (1994), ‘Anaerobic adhesives’, in Handbook of Adhesive Technology, Pizzi A and Mittal K (eds), Marcel Dekker, New York, 467-79.
Важно! Если информация из статьи пригодилась вам в жизни, то:
Стань спонсором и поддержи канал/автора (=«на реактивы»)!
ЯндексДеньги: 410018843026512 (перевод на карту)
WebMoney: 650377296748
BTC: 3QRyF2UwcKECVtk1Ep8scndmCBoRATvZkx
Patreon — steanlab
