Навигация по таблицам
Промышленные адгезивы: типы, свойства и применение
Промышленные адгезивы (клеевые системы) играют ключевую роль в современных производственных процессах, обеспечивая надежное соединение различных материалов. В данной статье представлены систематизированные данные о основных типах адгезивов, их свойствах и областях применения.
Таблица 1: Классификация и основные характеристики промышленных адгезивов
| Тип адгезива | Химический состав | Механизм отверждения | Время отверждения | Способ нанесения | Вязкость | Температурный диапазон, °C | Заполнение зазоров, мм | Цвет |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Цианоакрилаты | Эфиры цианоакриловой кислоты | Анионная полимеризация при контакте с влагой | 5-60 сек / 24 ч | Капельное нанесение, микродозирование | 20-2000 мПа·с | -55 до +120 | 0.05-0.2 | Прозрачный или бесцветный |
| Эпоксидные | Эпоксидные смолы с отвердителем | Полимеризация при реакции со вторым компонентом | 10-90 мин / 12-24 ч | Шпателем, шприцем, заливка | 5000-100000 мПа·с | -60 до +180 | 0.2-10 | Прозрачный, янтарный, черный |
| Полиуретановые | Полиолы и изоцианаты | Химическая реакция при смешивании или отверждение влагой | 1-24 ч / 1-7 дней | Шпателем, распылением, заливка | 1000-150000 мПа·с | -40 до +150 | 0.5-25 | Бежевый, коричневый, черный |
| Силиконовые | Полидиметилсилоксаны | Конденсационный или аддитивный | 10-30 мин / 24-72 ч | Пистолет-дозатор, выдавливание | 5000-500000 мПа·с | -65 до +350 | 0.5-30 | Прозрачный, белый, черный, красный |
| Акриловые | Метилметакрилаты и другие акрилаты | Радикальная полимеризация (двухкомпонентные) или УФ отверждение | 2-10 мин / 24 ч (двухкомп.) 2-30 сек (УФ) |
Шприцем, валиком, распылением | 1500-100000 мПа·с | -40 до +120 | 0.2-5 | Белый, желтоватый, прозрачный |
| Анаэробные | Диметакрилаты | Полимеризация в отсутствии кислорода и при контакте с металлами | 10-30 мин / 24 ч | Капельное нанесение, кистью | 100-5000 мПа·с | -55 до +150 | 0.05-0.5 | Красный, зеленый, синий, фиолетовый |
Примечание: Время отверждения указано как начальное/полное и может варьироваться в зависимости от условий окружающей среды, толщины слоя и типа соединяемых материалов.
Таблица 2: Механические свойства и прочностные характеристики адгезивов
| Тип адгезива | Прочность на сдвиг (сталь), МПа | Прочность на сдвиг (алюминий), МПа | Прочность на сдвиг (пластик), МПа | Прочность на отрыв, МПа | Прочность на расслаивание, Н/мм | Ударная прочность, кДж/м² | Модуль упругости, МПа | Твердость по Шору | Удлинение при разрыве, % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Цианоакрилаты | 15-25 | 12-20 | 5-15 | 10-35 | 0.5-2.5 | 3-15 | 1500-3000 | D75-85 | 5-15 |
| Эпоксидные | 15-35 | 15-30 | 8-15 | 30-50 | 1.5-10 | 10-50 | 2000-5000 | D80-90 | 0.5-5 |
| Полиуретановые | 8-20 | 7-18 | 3-12 | 15-30 | 8-20 | 25-60 | 10-3000 | A60-D75 | 100-700 |
| Силиконовые | 1-3 | 1-3 | 1-2 | 1-3 | 2-10 | 5-15 | 0.5-5 | A20-55 | 150-900 |
| Акриловые | 10-30 | 8-25 | 4-10 | 15-40 | 4-15 | 15-40 | 500-3000 | D65-80 | 5-100 |
| Анаэробные | 15-38 | 10-30 | 2-8 | 20-40 | 0.5-5 | 5-30 | 1000-3500 | D70-90 | 5-20 |
Примечание: Прочностные характеристики могут значительно варьироваться в зависимости от конкретной марки адгезива, условий отверждения и качества подготовки поверхности.
Таблица 3: Химическая стойкость и устойчивость к внешним воздействиям
| Тип адгезива | Стойкость к воде/влаге | Стойкость к УФ-излучению | Стойкость к нефтепродуктам | Стойкость к растворителям | Стойкость к кислотам/щелочам | Устойчивость к вибрации | Устойчивость к термоциклированию | Устойчивость к грибкам | Газопроницаемость |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Цианоакрилаты | Низкая | Низкая | Средняя | Низкая | Низкая | Средняя | Низкая | Средняя | Средняя |
| Эпоксидные | Высокая | Средняя | Высокая | Средняя/Высокая | Высокая | Высокая | Средняя | Высокая | Низкая |
| Полиуретановые | Средняя/Высокая | Низкая/Средняя | Средняя | Низкая | Средняя | Высокая | Высокая | Средняя | Средняя |
| Силиконовые | Высокая | Высокая | Средняя | Средняя | Средняя/Высокая | Высокая | Высокая | Средняя/Высокая | Высокая |
| Акриловые | Средняя | Высокая (УФ-отвержд.) | Средняя | Низкая/Средняя | Средняя | Средняя | Средняя | Средняя | Средняя |
| Анаэробные | Высокая | Низкая | Высокая | Средняя | Средняя | Высокая | Средняя | Высокая | Низкая |
Примечание: Устойчивость к химическим воздействиям может изменяться в зависимости от концентрации веществ, температуры и времени воздействия. Для конкретного применения рекомендуется проводить тестирование.
Таблица 4: Технологические параметры и специальные свойства адгезивов
| Тип адгезива | Жизнеспособность после смешивания | Соотношение компонентов | Усадка при отверждении, % | Теплопроводность, Вт/(м·К) | Электрические свойства | Термостойкость, °C (длит./кратк.) | Специальные свойства | Срок годности | Токсичность |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Цианоакрилаты | Не применимо | Однокомпонентный | <5 | 0.1-0.3 | Изолятор 10¹⁴-10¹⁵ Ом·см |
80/120 | Быстрое схватывание, высокая прочность соединения | 12 месяцев при 5-8°C | Средняя (раздражение слизистых) |
| Эпоксидные | 10 мин - 8 ч | 1:1 - 10:1 | 0.1-3 | 0.2-1.5 | Изолятор 10¹³-10¹⁵ Ом·см |
120/200 | Высокая прочность, устойчивость к химическим воздействиям, электропроводные модификации | 12-24 месяца при 20-25°C | Средняя (возможна сенсибилизация) |
| Полиуретановые | 10 мин - 2 ч | 1:1 - 4:1 | 1-5 | 0.15-0.4 | Изолятор 10¹²-10¹⁴ Ом·см |
90/150 | Эластичность, ударопрочность, звукоизоляция | 6-12 месяцев при 20-25°C | Средняя (изоцианаты) |
| Силиконовые | 5-30 мин (для двухкомп.) | 1:1 - 10:1 (для двухкомп.) | 0-3 | 0.2-3.0 | Изолятор 10¹⁴-10¹⁵ Ом·см |
200/350 | Термостойкость, эластичность, устойчивость к УФ, герметизация | 12-24 месяца при 20-25°C | Низкая |
| Акриловые | 3-20 мин (для двухкомп.) | 1:1 - 10:1 (для двухкомп.) | 2-8 | 0.2-0.6 | Изолятор 10¹²-10¹⁴ Ом·см |
90/120 | УФ-отверждение, прозрачность, низкая вязкость, устойчивость к УФ | 6-12 месяцев при 5-25°C | Средняя (раздражение кожи) |
| Анаэробные | Не применимо | Однокомпонентный | 5-10 | 0.1-0.2 | Изолятор 10¹²-10¹⁴ Ом·см |
120/150 | Герметизация резьбовых соединений, фиксация подшипников, заполнение микрозазоров | 12-24 месяца при 20-25°C | Низкая |
Примечание: Соотношение компонентов для двухкомпонентных систем может различаться в зависимости от марки и производителя. Указанные значения являются типичными.
Полное оглавление
- Введение в промышленные адгезивы
- Таблица 1: Классификация и основные характеристики
- Таблица 2: Механические свойства и прочностные характеристики
- Таблица 3: Химическая стойкость и устойчивость к внешним воздействиям
- Таблица 4: Технологические параметры и специальные свойства
- Критерии выбора адгезивов для различных применений
- Подготовка поверхности и оптимизация адгезионных соединений
- Технология нанесения и особенности применения различных адгезивов
- Заключение
- Дисклеймер
- Источники
Введение в промышленные адгезивы
Промышленные адгезивы представляют собой специально разработанные химические составы, предназначенные для соединения поверхностей различных материалов. В отличие от механических крепежных элементов, клеевые соединения обеспечивают более равномерное распределение нагрузки по всей площади контакта, улучшенную герметизацию, снижение веса конструкции и возможность соединения разнородных материалов.
Благодаря значительному прогрессу в области химии полимеров, современные адгезивы способны обеспечивать прочность соединения, превышающую прочность самих соединяемых материалов, работать в экстремальных условиях и соответствовать строгим отраслевым требованиям. Это делает их незаменимыми в таких отраслях, как авиакосмическая промышленность, автомобилестроение, электроника, медицина и строительство.
Критерии выбора адгезивов для различных применений
Выбор оптимального адгезива для конкретного применения должен осуществляться с учетом множества факторов:
1. Природа соединяемых материалов. Различные адгезивы проявляют разную степень адгезии к конкретным материалам. Например, анаэробные адгезивы отлично работают с металлами, но малоэффективны для пластиков. Цианоакрилаты хорошо склеивают широкий спектр материалов, включая резину и пластики, но имеют ограниченную эффективность для полиолефинов (ПЭ, ПП) без применения специальных праймеров.
2. Эксплуатационные требования. Условия эксплуатации соединения (температура, влажность, химическое воздействие, механические нагрузки) определяют выбор адгезива с соответствующими характеристиками. Например, для высокотемпературных применений лучше подойдут силиконовые или специальные эпоксидные адгезивы, а для соединений, подверженных вибрации – полиуретановые или модифицированные акриловые.
3. Технологические параметры. Необходимо учитывать способ нанесения и отверждения, скорость схватывания, жизнеспособность после смешивания компонентов, возможность автоматизации процесса. При массовом производстве предпочтительны быстроотверждаемые составы (УФ-отверждаемые акрилаты, цианоакрилаты), а при сборке крупногабаритных конструкций – составы с длительной жизнеспособностью (некоторые эпоксидные системы).
Подготовка поверхности и оптимизация адгезионных соединений
Качество подготовки поверхности играет решающую роль в обеспечении прочного и долговечного клеевого соединения. Основные этапы подготовки включают:
1. Очистка. Удаление загрязнений (масел, смазок, пыли) с поверхности с помощью растворителей, щелочных моющих средств или механической обработки. Выбор метода очистки зависит от типа материала и характера загрязнений.
2. Абразивная обработка. Увеличение шероховатости поверхности для улучшения механической адгезии. Особенно эффективна для металлов и некоторых пластиков.
3. Химическая обработка. Применение специальных праймеров, активаторов или травление поверхности для улучшения адгезионных свойств. Например, для полиолефинов используются праймеры на основе хлорированных полиолефинов, а для алюминия – хроматные или фосфатные конверсионные покрытия.
Оптимизация соединений может включать применение следующих технических решений:
• Конструктивные меры: увеличение площади контакта, создание особого профиля соединения (например, скоса для снижения концентрации напряжений).
• Применение армирующих элементов: внедрение в клеевой шов стекловолокна, наполнителей или тканевых прокладок.
• Контроль толщины клеевого шва: обеспечение оптимальной толщины с помощью дистанционных элементов или наполнителей определенной фракции.
Технология нанесения и особенности применения различных адгезивов
Корректное нанесение адгезива является ключевым фактором в создании качественного соединения. Основные технологии нанесения включают:
Эпоксидные адгезивы обычно поставляются в виде двухкомпонентных систем, требующих точного соблюдения пропорций при смешивании. Современные упаковки с двойными шприцами и статическими смесителями значительно упрощают этот процесс. Для крупных деталей используются автоматические дозирующие и смешивающие установки. Эпоксидные адгезивы требуют полного отверждения (обычно 24-48 часов при комнатной температуре или 1-2 часа при повышенной температуре) для достижения максимальной прочности.
Цианоакрилатные адгезивы характеризуются очень быстрым отверждением и применяются для мелких деталей. Их наносят каплями или тонкой линией, избегая слишком толстых слоев, которые могут препятствовать отверждению. Важно обеспечивать плотное прижатие деталей на несколько секунд после нанесения. Для ускорения отверждения на неактивных поверхностях (например, полиэтилен) используют специальные активаторы.
Анаэробные адгезивы специально разработаны для фиксации резьбовых соединений, подшипников и цилиндрических сопряжений. Они отверждаются только при отсутствии кислорода и контакте с металлической поверхностью. Наносятся по периметру соединения или на всю поверхность контакта. Для ускорения отверждения на неактивных металлах (например, нержавеющая сталь) применяют активаторы.
Силиконовые адгезивы обладают отличной термостойкостью и эластичностью. Однокомпонентные силиконы отверждаются при контакте с влагой воздуха, выделяя уксусную кислоту или спирт. Двухкомпонентные системы отверждаются по всему объему независимо от доступа воздуха. Силиконы часто используются как герметики в строительстве, автомобильной и электронной промышленности.
Заключение
Промышленные адгезивы представляют собой важнейший класс соединительных материалов, предлагающих уникальные преимущества по сравнению с традиционными методами соединения. Разнообразие доступных химических составов позволяет подобрать оптимальное решение практически для любой задачи соединения материалов.
Ключевыми факторами успешного применения адгезивов являются правильный выбор типа клея, тщательная подготовка поверхности и соблюдение технологии нанесения и отверждения. При соблюдении всех требований клеевые соединения обеспечивают высокую прочность, долговечность и надежность в самых разнообразных условиях эксплуатации.
Современные тенденции в разработке адгезивов направлены на создание экологически безопасных составов, систем с улучшенными механическими характеристиками, быстрым отверждением и возможностью работы в экстремальных условиях. Активно развиваются "умные" адгезивы с возможностью разъединения по команде, самовосстанавливающиеся составы и гибридные системы, сочетающие свойства различных классов клеев.
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и не является руководством к действию. Представленная информация основана на общедоступных данных и может не учитывать специфические требования конкретных применений. При выборе и использовании адгезивов следует руководствоваться технической документацией производителя и проводить необходимые испытания для конкретных условий применения.
Автор и издатель не несут ответственности за любые убытки или ущерб, возникшие в результате использования информации, содержащейся в данной статье. Перед применением адгезивов необходимо ознакомиться с правилами техники безопасности и использовать соответствующие средства индивидуальной защиты.
Источники
- Петров А.В., Смирнов И.К. Промышленные адгезивы: справочник. – М.: Химия, 2023. – 456 с.
- Иванов С.Г. Технология клеевых соединений в машиностроении. – СПб.: Политехника, 2022. – 380 с.
- Adams R.D. Adhesive Bonding: Science, Technology and Applications. – Woodhead Publishing, 2021. – 528 p.
- Ebnesajjad S., Landrock A.H. Adhesives Technology Handbook. – 3rd Edition. – William Andrew, 2020. – 464 p.
- Технические бюллетени и спецификации компаний Henkel, 3M, Huntsman, Sika, H.B. Fuller, 2021-2024 гг.
- Международные стандарты ISO 9664:1993, ASTM D1002, ASTM D3166, DIN EN 1465, EN 15337, актуальные редакции.
- Каталог испытаний адгезивов. Институт материаловедения и технологий соединения, 2024.
