Сайт о клеях

 

Клеи на основе кремнийорганических соединений

Кремнийорганические соединения представляют собой полуорганические полимеры (полиорганосилоксаны), которые могут быть жидкими, эластомерными или смолоподобными в зависимости от характера органических радикалов у атома кремния, а также от степени сшивки полимерных цепей. Кремнийорганические полимеры в качестве клеев в широких масштабах не используются, однако разработаны некоторые смолы и эластомеры этого класса, обладающие достаточными (для определенных целей) адгезионными свойствами. Хотя кремнийорганические клеи пригодны для длительной эксплуатации при температурах до 250°С, однако они обеспечивают лишь малую исходную прочность клеевых соединений. Кремнийорганические полимеры можно также использовать для улучшения термостабильности клеящих материалов других типов, например, композиций на основе эпоксидных или фенольных смол.

Клеи на основе кремнийорганических смол

Физическое состояние. Растворы в ароматических растворителях (бесцветные, как вода, или соломенно-желтого цвета) с сухим остатком около 60% или выше, в зависимости от назначения.

Срок хранения при 20°С. Обычно свыше 6 мес.

Технологические особенности. Для изготовления липких лент растворитель удаляют при сушке подложки с нанесенным слоем клея в течение 15...30 мин при 70...100°С. В результате образуется липкая пленка клея, которую можно без дальнейшей обработки приклеить при контактном давлении к другой поверхности. При нанесении на некоторые подложки (не на основе стеклоткани) необходимо применять грунт-подслой для улучшения адгезии или репеллент, предотвращающий миграцию клея в материал подложки. Наилучшим репеллентом является 20%-ный раствор тетрабутилтитаната в уайт-спирите, который наносится на подложку, подвергается гидролизу и просушивается. Для некоторых композиций (содержащих в качестве катализатора до 2 мас. % перекиси или октоата свинца) оптимальный баланс когезионной и адгезионной прочности липкого слоя гарантирует дополнительная термообработка ленты в течение 5 мин при 250 или 125°С. Типичный процесс склеивания и герметизации изоляционных материалов включает воздушную сушку нанесенного слоя, затем термообработку 1 ч при 100°С для удаления растворителя и дополнительную термообработку 1 ч при 250°С для получения твердой, сухой пленки.

Работоспособность при воздействии различных факторов. Эти клеи обеспечивают хорошую влагостойкость, стойки к климатическим условиям, имеют малую гигроскопичность. Устойчивы к солнечной радиации и озону, а также к биологическим поражающим факторам. Обладают высокой термической и окислительной стабильностью. Рабочие температуры в интервале от –60 (и ниже) до 250°С. Кремнийорганические смолы выдерживают контакт со многими маслами и химикатами (включая разбавленные кислоты и основания), но склонны к растворению в среде органических растворителей. Имеют хорошие диэлектрические свойства: высокую дугостойкость и электрическую прочность и низкий тангенс угла диэлектрических потерь; подвергаясь электрическому пробою, не образуют токопроводящих углеродных «мостиков».

Области применения. В производстве липких лент. Типичные подложки — стеклоткани (необработанные или с кремнийорганическими аппретами), кремнийорганические резины, полиэфирные пленки, фторопласт-4 (или стеклоткань с фторопластовым покрытием), металлическая фольга, синтетические ткани. Липкие ленты употребляются для изоляции обмоток и катушек электрооборудования, работающих при температурах до 180°С. Клеи этого типа используют также для склеивания слюдяных и асбестовых распределительных досок в электротехнике и в качестве клеев-герметиков для изоляции незащищенных нагревательных элементов из окиси магния.

Дополнительные сведения. Адгезионная прочность липких лент зависит от характера используемой подложки. Когезионная прочность отвержденных смол часто повышается при введении наполнителей, например, глин, кварца, окиси цинка, карбоната кальция и обработанных кислотой асбестов. Прежде чем широко применять наполнитель, необходимо произвести оценку свойств соответствующей композиции. Для композиции на основе кремнийорганической смолы с добавкой 1% катализатора (перекиси бензоила), отвержденной в течение 5 мин при 150°С, типичные значения прочности на отслаивание [Н/см] составляют соответственно: 10 (–70°С); 10 (–20°С); 5 (100°С); 4.5 (200°С) и 3.5 (254°С). Композиции кремнийорганических смол с перекисными катализаторами имеют более высокую адгезию к поверхностям, предварительно обработанным аминосиланами.

Клеи на основе кремнийорганических каучуков

Физическое состояние. Поставляются в виде одно- или двухкомпонентных паст белого цвета, образующих при отверждении эластичные кремнийорганические эластомеры (силастомеры). По существу эти материалы являются клеями-герметиками. Выпускаются также фторированные кремнийорганические эластомеры (в виде однокомпонентных продуктов).

Срок хранения при 20°С. От 6 до 12 мес.

Технологические особенности. Однокомпонентные продукты отверждаются при комнатной температуре в результате контакта с атмосферной влагой. Тонкие пленки (0,6 мм) отверждаются за срок до 90 мин, для более толстых (13 мм) полное отверждение занимает до 7 сут. Эти материалы можно наносить экструзионным пистолетом. Двухкомпонентные продукты отверждаются за счет каталитической реакции. Жизнеспособность после смешивания компонентов зависит от содержания катализатора и температуры окружающей среды. При температуре 20°С и содержании катализатора 1% типичными значениями являются: 10 ч (жизнеспособность), 65 ч (время схватывания) и 7 сут. (полное отверждение); при содержании катализатора 5% — соответственно 3 ч, 22 ч и 7 сут. Время схватывания (достижение момента, с которого частично отвержденный эластомер можно подвергать обработке вручную) увеличивается при добавлении в композицию органического растворителя или кремнийорганической жидкости. Скорость отверждения при подъеме температуры возрастает, а при ее понижении замедляется.

Работоспособность при воздействии различных факторов. Свойства клеев этого типа, в общем, подобны свойствам кремнийорганических резин. Они обладают высокой устойчивостью к воздействию влаги, горячей воды, окислительной среды, озона, коронного разряда и комплекса климатических факторов; хорошо противостоят воздействию многих химикатов, в том числе разбавленных кислот и щелочей (например, стойки к серному ангидриду), но неустойчивы по отношению к газообразной хлористоводородной кислоте. В присутствии углеводородных растворителей и топлив отвержденные эластомеры набухают. Имеют хорошую теплостойкость в интервале от –75 до 250°С, сохраняя эластичность при низких температурах. Фторированные кремнийорганические эластомеры при долговечности, свойственной обычным кремнийорганическим каучукам, отличаются высокой устойчивостью при длительном пребывании в среде топлив, масел и органических растворителей.

Области применения. В качестве герметизирующих, клеящих и ремонтных материалов общего назначения для уплотнения, придания водонепроницаемости и изоляции электрического и механического оборудования (бытового и промышленного). Как герметики для паяных и сварных соединений в автомобилестроении; для склеивания металлов, стекла, керамики, древесины, пластиков в случаях, где необходимо обеспечить гибкость и теплостойкость клеевых швов; для устранения повреждений поверхности кремнийорганических резин при ремонте трактов горячего воздуха, печей; в качестве заливочных компаундов электротехнического и электронного оборудования; для изоляции электропроводов и кабелей. Их употребляют также для покрытий текстильных материалов из натуральных или синтетических волокон с целью получения теплостойких материалов, поверхность которых обладает антиадгезионными свойствами (например, конвейерных лент). Фторированные кремнийорганические эластомеры можно использовать для аналогичных целей в местах, подверженных воздействию растворителей и топлив. Эти материалы особенно эффективны при креплении фторкремнийорганических резин к любым очищенным поверхностям.

Дополнительные сведения. Представление о типичной величине прочности соединений металлов, склеенных кремнийорганическими эластомерами, дают следующие цифры. Прочность при сдвиге [Н/см²] соединений малоуглеродистой стали — 170 (при 20°С) и 104 (после 7 сут. старения при 250°С), соединений алюминия — 210 (при 20°С) и 125 (после 7 сут. при 250°С). Прочность при отдире достигает 17...32 Н/см, а в случае отслаивания клеевых соединений фторкремнийорганических резин с металлами обычно находится в пределах 20...40 Н/см. Для улучшения адгезии кремнийорганических и фторкремнийорганических эластомеров обычно рекомендуется применять адгезионные грунты на основе кремнийорганических соединений.

Эпоксикремнийорганические клеи

Кремнийорганические соединения можно использовать в комбинации с эпоксидными смолами, при этом в композиции реализуется термостабильность кремнийорганических полимеров в сочетании с характерной для эпоксидов высокой механической прочностью. Один из клеев на основе кремнийорганических смол, модифицированных эпоксидами, сохраняет при 400°С около 80% исходной прочности при сдвиге соединений нержавеющей стали (1170 Н/см² при 20°С) и 30% этой величины после 1000 ч старения при 260°С. Поэтому подобные материалы можно применять для некоторых силовых клееных конструкций, хотя по механическим свойствам они уступают модифицированным фенольным клеям или клеям на основе эпоксидов.