Клеями называют вещества или смеси, веществ органического или неорганического происхождения, способные прочно соединять различные материалы. Эти вещества должны обладать рядом свойств: хорошей адгезией (прилипанием), механической проч­ностью в интервале требуемых рабочих температур, минимальной усадкой при отверждении и эластичностью.

Клеи классифицируют на три группы.

1. Клеи на основе термореактивных полимеров (феиолоформо — альдегидных, эпоксидных, карбамидных и др.), для которых харак­терно отверждение в результате реакций полнкоиденсацйи или полимеризации.

2. Клеи на основе термопластичных полимеров (полиакрилатов, полиизобутилена, полйвинилацетата и др.).

3. Клеевые композиции на основе эластомеров (главным обра­зом, каучуков),

Клеевые соединения на основе термореактивних полимеров обладают высокой прочностью, теплостойкостью (до 150 °С) и на­шли применение в основном при изготовлении силовых конструю — ций из металлов и неметаллических материалов.

Клеи на основе термопластичных полимеров, характеризуются высокими адгезионными свойствами,, но низкой теплостойкостью. Они применяются главным образом в несиловых соединениях не­металлических материалов, вследствие невысоких показателей прочностных свойств в условиях эксплуатации при повышенных температурах.

Иногда термопластичные полимеры используют в смеси с термо­реактивными для изготовления специальных клеев. Примером может служить широко известная серия клеев марки БФ, пред­ставляющих собою смесь поливинилацеталей с фенол о форм альде­гидными смолами. Клеевые композиции на основе эластомеров обладают высокой эластичностью и применяются для склеивания резин с резинами и металлами.

Клеящая способность полимеров определяется их адгезионными свойствами, которые зависят от наличия активных групп. Напри­мер, поливиниловый спирт, эпоксидные, фенолоформальдегидные смолы содержат большое число полярных групп и. поэтому ЯВ­ЛЯЮТСЯ хорошими клеями для многих материалов.

Молекулярный вес и структура полимера также значительно влияют ;на йх клеящие свойства. Наличие пространственных структур с относительно небольшой жесткостью, высокая гибкость молекулярных цепей благотворно влияют на клеящую способность полимера*—

Вопрос о влиянии молекулярного веса изучен мало. Наиболее обстоятельные исследования проведены в работах А. А. Кардашева на образцах фенолоформальдегидных резальных и эпоксидных, смол. При малой степени полимеризации, как правило, образуются продукты с низкой температурой плавления и хорошими адгезион­ными свойствами, но слабой когезией, что не позволяет отнести их к клеящим материалам. Полимеры с высоким молекулярным весом весьма плохо растворимы, плавятся при высоких темпера­турах и, обладая хорошей когезией, не имеют удовлетворительных, адгезионных свойств. При каком-то промежуточном значении сте­пени полимеризации, оптимальном для каждого класса полимеров, наблюдаются лучшие адгезионные свойства наряду с достаточно хорошей когезионной прочностью.

Правильный выбор марки’ клея зависит от условий эксплуата­ции изделия, физико-химических требований, предъявляемых к клее — — вому соединению, На прочность клеевого соединения влияют та­кие факторы, как влажность, агрессивность среды, растворители, тепло и холод, микроорганизмы и т. д.

Не все „клеи, а следовательно, и клеевые соединения пригодны для работы в условиях тропического климата, когда требуется устойчивость к воздействию микрофлоры и хорошая водостойкость при повышенных температурах.

Этим условиям отвечают клеи на основе: мочевиноформаль­дегидных смол, модифицированных меламином или фенолами; феноло — и резорциноформальдегидных смол; эпоксидных смол, фенолоформальдегидных смол, модифицированных поливинил­ацеталями, и кремнийорганических смол.

Коррозионная стойкость клеев, как. и полимеров, определяется главным образом прочностью основных химических связей в макро­молекулах клея и его структурой. Поэтому, когда нет необходимых данных по коррозионной стойкости клея, можно руководствоваться данными о коррозионной стойкости полимера, на основе которого изготовлен клей.

Окончательный же выбор клея должен быть сделан только после проверки в условиях, близких к условиям эксплуатации готового изделия, что вызывается необходимостью установления влияния таких факторов, как температура, концентрация основных коррозионных агентов, наличие в среде органических растворите­лей, окислителей и т. д,

Диэлектрические свойства клеев так же, как и другие свойства, определяются диэлектрическими свойствами полимера, на основе которого сделан клей.

Клеевой слой после отверждения должен обладать гибкостью, которая должна быть равной или большей гибкости склеиваемых материалов. При склеивании эластичных материалов с различными коэффициентами расширения, гибкость и эластичность клеевого соединения совершенно необходима.

Прочностные свойства клеевого шва повышаются от введения в клей наполнителя, который одновременно снижает коэффициент линейного расширения, придает композиции необходимую вяз­кость, увеличивает диапазон рабочих температур и обеспечивает работоспособность при особых условиях эксплуатации. В качестве наполнителя применяют минеральные порошки, окиси металлов и различные волокнистые материалы.

В состав многих клеев для придания необходимой вязкости и текучести вводят растворители или низкомолекулярные смолы.

Для ускорения отверждения клеевых композиций применяют отвердители. Основания, кислоты, соли, спирты, перекиси и серни­стые соединения — наиболее распространенные отвердители. Коли­чество добавляемого в клей отвердитсля подлежит строгому кон­тролю, так как избыток или недостаток катализатора может дать непрочное соединение.

Отверждение клеев может происходить как в результате не­обратимых химических реакций, так и в результате физических процессов (улетучивание растворителя, исдарение воды, охлажде­ние разогретой смеси).

Для прочности клеевого соединения очень важно отсутствие внутренних остаточных напряжений после отверждения клеевого слоя, которые могут разрушить его. Остаточные напряжения чаще всего появляются в толстом клеевом шве, при неравномерном его охлаждении или нагреве. Практически установлено, что толщина клеевого слоя должна быть в пределах 0,05—0,25 мм.

В некоторых случаях, когда требуется более толстый клеевой слой (неровные склеиваемые поверхности), применяют специаль­ные безусадочные марки клеев или в состав клея вводят различные порошкообразные наполнители, а также специальные отвердители.

Время, на протяжении которого клей сохраняет достаточную подвижность, характеризует его жизнеспособность. Жизнеспособ­ность тер море активных клеев длится от нескольких секунд до не­скольких часов и зависит от температуры среды и характера отвердители. Для термопластичных клеев — это время улетучива­ния растворителя или затвердевания расплава.

Многие клеи отверждаются в результате испарения раствори­теля с одновременным образованием трехмерных структур (спирто­вые растворы фенольных смол); некоторые, например, карбиноль — ный, при нагреве свыше 60 °С деполимеризуются.

В зависимости от условий, при которых протекает процесс отверждения, различают клеи горячего и холодного отверждения.

Основной недостаток большинства клеев — это невысокая тепло­стойкость. Прочность клеевого соединения резко падает с повы­
шением температуры, даже и в том случае когда применяются теплостойкие клеи типа ВК-32-200. Например, получены следую­щие результаты для этого клея: прочность клеевого шва на сдвиг при 20 °С— 140 кгс/см3, а при 200 °С — 61 кгс/см2. Некоторые марки современных теплостойких клеев на основе органических поли­меров могут работать длительное время при 300—350 °С. Приме­нение высокотеплостойких клеев на основе элементорганических и неорганических полимеров, которые могут работать при 1000—1200 °С, ограничивается очень низкой их эластичностью.

К Другим недостаткам клеев следует отнести их старение (кле­евые, соединения не так долговечны как сварные и клепаные); не­большую прочность клеевых соединений при неравномерном от­рыве; во многих случаях требуется подогрев при склеивании.

Подпись: Фенолоформальдегидные ВИАМ-Б-3;ЦБ-3;КР-4 ЦНИИМ.ОД-І; бакелитовые марок ВФ: ВК;СБС-1; СБС-1ФФ; СКС-1; резольные во-дорастворимые; БФ-2; БФ-4; БФ-3; БФ-5; КФС-2; ВК-32-200; ВК-32- 250; ВС-ЮТ; ВС-350 Мочевиноформальдегидные КМ-3; К-17; КМ-12 Эпоксидные Клеи из смолы ЭД-5; клэя из смолы ЭД-6 холодного и горячего отверждения: клей из смолы ЭД-6 с добавкой пластификатора (дибутил- фталат или трикрезилфосфат); Л-4 ВК-32-ЭМ; эпоксид 17 Мети.юлполиамидные МПФ-1; ПФЭ-2/10
Подпись: Полиуретановые ПУ-2 Фуриловые Ф-10 Стиролбутилметакрилатные СБМ марок А, Б, В. Перхлорвиниловые Перхло рвини ловый Каучуковые ГЭН-150/В, 8Р-Н, карбинольный (чистый) Кремнийорганические ИП-9 На основе природных продуктов В-105; экстра; ОБ; Фосфатный

Ниже приведены марки клеев для склеивания пластмасс, вы­пускаемые отечественной промышленностью (состав клеев приведен в приложении):

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СКЛЕИВАНИЯ

Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций: подготовка склеиваемых поверхностей (обезжиривание, придание шероховатости); нанесение клея и склеивание, контроль качества клеевого шва.