Виды клея, характеристики, особенности применения

Клей нужен везде — в быту, на производствах и в ремонтных мастерских. 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

Эти типы клеев подразделяют на анаэробные и цианоакрилатные. В зависимости от входящих в состав действующих веществ, продукты различаются по своим характеристикам.

В чем состоит разница, читайте далее.

Анаэробные акриловые клеи

Анаэробные клеи — это жидкие композиции акриловых адгезивов, способные оставаться в исходном состоянии под воздействием кислорода воздуха (храниться в кислородопроницаемой таре) и быстро отвердевать при потере контакта с кислородом.

Основные свойства анаэробных клеев:

• вязкость 1-400 Па*с, обеспечивающая высокую проникающую способность;
• возможность использовать клей в самых узких металлических зазорах;
• время отверждения от 15 до 30 мин. при t 100°С;
• интервалы рабочих t: -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.

Применение

Области применения анаэробных клеев:

• уплотнение и стопорение резьбовых соединений;
• фиксация скользящих соединений;
• уплотнение фланцевых соединений;
• устранение ситовидной пористости литья;
• герметизация сварных швов, прессованных деталей.

Анаэробный акриловый клей.

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.

Цианоакрилатные клеи

Цианоакрилатные клеи — 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 изобретен во Вторую мировую войну в процессе экспериментальных поисков клеящего материала для ремонта элементов оружия, таких как оптические прицелы.

Цианоакрилатные клеи.

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;
• t 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.

Применение

Применять цианоакрилатный клей можно для соединения самых разных материалов:

• резина;
• пластмасса;
• древесина;
• стекло;
• металл, в том числе гальванизированный.

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

У цианоакрилатных клеев 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 клеев: 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 клеев — 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.

Таблица 1: Свойства каучуков использующихся в качестве основы для резиновых клеев

Все представленные в продаже каучуковые клеи образуют две большие группы.

1. Первая — не вулканизирующиеся клеи на основе каучука (обычно натурального), которые отвердевают после испарения растворителя. В основном это одноупаковочные составы.

2. Вторая — самовулканизирующиеся клеи. Перед применением нужно смешать раствор каучука и вулканизирующую систему. Использовать 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 t с участием катализаторов — кислот, таких как сульфонафтеновая, щавелевая, соляная.

Клеи на основе карбамидоформальдегидных смол.

К положительным свойствам карбамидоформальдегидных клеев относятся:

• прозрачность;
• светоустойчивость;
• высокая скорость отверждения;
• меньшая по сравнению с фенолформальдегидными клеями токсичность.

Недостатками продукта считается 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 клеев 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 клеев на основе латексов зависит от природы входящего в состав каучука.

Таблица 2: Влияние природы каучука латекса на интервал рабочих температур

Применение

Клеи на основе СКС (бутадиен-стирольного каучука) незаменимы в строительной сфере. Это эластичные шпаклевки, 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.

Хлоропреновый клей.

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.

Клей на основе натурального латекса.

Клеи на основе поливинилацетата (ПВА)

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

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

4. Супер клей 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 клеев, продукты на основе фенола и формальдегида более влагостойкие, но и более токсичные. Клей получают путем смешивания компонентов непосредственно перед его использованием.

Применение

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

Клеи на основе элементорганических соединений

Клеящие составы на основе элементоорганических соединений обладают следующими свойствами:

• влагостойкость и низкая гигроскопичность;
• устойчивость к УФ, озону, биологическим факторам;
• термическая и окислительная устойчивость.

Интервал рабочих температур клеев 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.

Примиенение

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.

Такой тип клея используется в клеевых термопистолетах.

Примиенение

Клеи на основе термопластичных полимеров чаще применяются 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 клеев — непревзойденная 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 применении в вакууме не выделяют газов.

Однако с учетом 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 клеев:

• металлические;
• фосфатные клеи-цементы;
• клеи на основе силиката натрия;

Металлические клеи

Клеящие композиции, в состав которых входят различные металлы получили название металлических клеев. Они имеют пастообразную консистенцию, а в качестве основного компонента всегда используется мягкий легкий 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 распространенные наполнители галлиевых паст — это порошки металлов подгруппы меди.

Примеры применения металлических клеев:

• склеивание полупроводниковых приборов;
• производство пьезокерамических датчиков;
• соединение фланцев и труб из разных металлов.

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

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 зеленого цвета. При температуре +20°С происходит их отверждение. Если к клеевому шву предъявляются требования с высокой водостойкостью, должна быть проведена термообработка при t от 270 до 300°С.

Применение

Область применения фосфатных клеев-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.

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 пленку, у которой есть два недостатка — хрупкость и слабая водостойкость. Для увеличения устойчивости к влаге область склеивания подвергают термической обработке при t 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. Еще 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, что объясняется входящими в их составы полярными группами  HNCOO с высокой когезией. 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 1 до 3 часов при комнатной температуре. Полное отверждение клеевого шва происходит за 24-72 часа при комнатной t. 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 разными материалами, например:

• металл;
• стекло;
• разные виды керамики;
• древесина и материалы на ее основе.

Благодаря своей универсальности полиуретановые клеи активно применяются при изготовлении стройматериалов, в автомобиле-, 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 трех 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. Пленочный эпоксидный клей имеет схожую с пастообразными составами область применения. Это клеевой слой, нанесенный 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 уф, высоким и низким температурам.

Применение

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

Примеры применения эпоксидных клеев:

• 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.