Полиуретановый клей для чего используют
Что такое полиуретановый клей, как его использовать
Широкое распространение в строительно-ремонтных работах получил полиуретановый клей. В статье рассказывается о составе клея, его характеристиках, видах, способах применения и хранения.
Полиуретаны — это полимерные вещества, обладающие пленкообразующими свойствами. Они очень устойчивы к агрессивному воздействию кислот, бензина, масел. Полиуретановый клей способен создавать жесткое и прочное сцепление, соединяя элементы из камня, керамики, металла, пластика, а также отлично подходит для дерева.
Какой бывает
Полиуретановый клей характеризуется длительным сроком действия, прекрасной адгезией к различным поверхностям, безусадочностью, тиксотропностью (способностью восстанавливаться), термической устойчивостью, высокой прочностью скрепления при соблюдении технологии. Различают однокомпонентный и двухкомпонентный полиуретановый клей. Оба типа увеличиваются в объеме при отверждении от взаимодействия с атмосферной влагой. Благодаря этому свойству они успешно применяются для скрепления деталей с пористой поверхностью.
Однокомпонентный полиуретановый клей сразу готов к применению.
Двухкомпонентный требует предварительной подготовки. Рабочая способность клеящей смеси составляет обычно не более трех часов, нужно замешиватьы количество клея, которое будет полностью выработано за это время.
Состав
Полиуретановый клей нередко содержит наполнители, ускоряющие отверждение и придающие вязкость (ПАВы, смолы).
Добавленные в состав композитные материалы помогают клею выполнять возложенные на него функции и придают ему необходимые для этого качества, улучшают адгезию.
Однокомпонентные клеи производятся на основе заранее синтезированных полиуретанов. Эти составы в герметичных упаковках сохраняют свои рабочие свойства в течение года. Отверждение их проходит быстро при температуре до 100 градусов.
В двухкомпонентные клеи включаются изоцианат и гидроксилсодержащие соединения (в основном олигоэфир). Полиуретан, т.е. главное клеящее вещество, образуется благодаря соединению этих компонентов в процессе отверждения. Изоцианаты увеличивают реакционную способность клея, но и сокращают его жизнеспособность и повышают токсичность.
Есть клеи, в составе которых вместо изоционатов содержатся аминоимиды. Они генерируют изоционаты при нагреве. Такие смеси отличаются повышенной жизнеспособностью и почти не чувствительны к влаге.
Правила склеивания
Срок отверждения зависит от окружающей температуры и составляет от нескольких часов до двух дней. Чем температура выше, тем быстрее протекает процесс.
После высыхания клей остается эластичным, крепко удерживающим склеенные детали. Деревянный пол и паркет имеют особенность подвижки, возникающей при перемене влажности воздуха, так как дерево способно впитывать и отдавать избыточную влагу. Клей на основе полиуретана растягивается вслед за покрытием. Устойчивость к влаге помогает создать водонепроницаемые швы.
Можно применить холодный способ. Рабочие поверхности необходимо предварительно очистить и обезжирить. Клеящую массу нанести ровным тонким слоем на подготовленные детали. После этого выдержать 10—15 минут. Затем нанести состав повторно и выдержать еще 3—5 минут. После такой подготовки детали следует плотно прижать друг к другу на две минуты.
Также существует горячий способ. Клеевой слой надо нанести на приготовленные поверхности. Затем подождать до получаса. После этого детали следует разогреть до температуры около 90 градусов и придавить друг к другу при помощи пресса.
Известен также и мокрый способ склеивания. При этом методе поверхность необходимо сбрызнуть водой для ускорения схватывания клея. В присутствии воды в клеевом составе возникает химическая реакция, которая приводит к образованию твердой пленки.
Использование пресса необходимо в большинстве случаев, так как клей по шву по мере отверждения пенится. Чем плотнее детали прижаты друг к другу, тем тоньше и изящнее получится склейка.
Для монтажан паркета и полистирольной плитки допустимо нанесение клеевого состава точечно, а также линиями по периметру детали.
Клей на основе полиуретана успешно заполняет просветы, однако недостаточно подогнанные швы не станут надежными. Перед скреплением надо убедиться, что рабочие поверхности очень плотно прижимаются друг к другу.
Основные правила безопасности
Компоненты, входящие в состав полиуретанового клея, вызывают негативные реакции при попадании на кожу или вдыхании испарений. Поэтому необходимо обеспечить вентиляцию помещения, работы проводить в респираторе и перчатках. Кожу надо защитить не только от раздражения, но и от несмываемых пятен.
Правила хранения
После открытия флакона в него проникает влага из окружающего воздуха, поэтому обычно клей рекомендуется выработать в течение полугода. Соблюдая эти простые правила, вы уменьшите потери.
При покупке клея на основе полиуретана выбирайте небольшую упаковку, чтобы израсходовать его за несколько месяцев.
Совет
После каждого применения, перед закрытием тюбика, надо полностью удалить из него воздух, нажимая на стенки. После этого колпачок следует плотно завернуть, а флакон хранить в перевернутом виде, чтобы затвердевшие кусочки оказались на дне и не закупорили носик.
Опытные мастера рекомендуют для вертикального хранения флакона с полиуретановым клеем соорудить специальную подставку из двух обрезков доски с высверленными отверстиями под размер крышки флакона. Такой способ максимально увеличит его срок эксплуатации.
Клей на основе полиуретана широко применяется в строительстве и ремонте. Теперь вы сможете правильно пользоваться этими клеевыми составами и обеспечивать их сохранность в домашних условиях.
Полиуретановый клей для чего используют
Полиуретановый клей – состав, свойства, как с ним работать
Полиуретановый клей (ПУ) — это синтетический клей, получаемый из веществ, используемых для синтеза полиуретанов. Полиуретаны образуются путем сочетания различных химических веществ. Самые важные элементы клея — это изоцианаты и гидроксилсодержащие олигомеры.
Благодаря своему свойству расширяться, полиуретановый клей может использоваться для заполнения дыр и трещин. Чем хорош этот клей, так тем, что он способен склеивать самые разные материалы:
Полиуретановый клей отличается чрезвычайной прочностью и устойчивость к воздействию большинства растворителей, масел, кислот и агрессивных сред (солнце, морская вода, влага).
Виды полиуретанового клея
Выделяют два основных вида полиуретановых клеев – однокомпонентные и двухкомпонентные. Однокомпонентные готовый к использованию состав, продающийся в специальной аэрозольной упаковке. Его не нужно смешивать с другими компонентами – он сразу готов к применению. Двухкомпонентные продаются в паре с отвердителем – перед использованием клеи и отвердитель необходимо смешать в определенных пропорциях.
Так как в «Доступном городе» в комплекте с тактильными индикаторами мы предлагаем нашим клиентам двухкомпонентный полиуретановый клей, то именно о нем мы поговорим более подробно.
Полиуретановый двухкомпонентный клей (PU 2K)
Двухкомпонентный полиуретановый клей — это адгезивы, которые связывают поверхности друг с другом за счет химической реакции двух компонентов, обычно полиуретанового полимера и отвердителя. Оба элемента необходимо смешивать в определенных пропорциях. Чаще всего соотношение клея и отвердителя составляет 9:1, 10:1,3.
Преимущества двухкомпонентного полиуретанового клея
Двухкомпонентные клеи характеризуются следующими весомыми преимуществами:
Области применения
Полиуретановые двухкомпонентные клеи славятся своей универсальностью. Именно поэтому их используют для склеивания самых разных материалов в самых разных областях. Полиуретановые клеи можно использовать для склеивания металла, гипса, стекла, бетона, пластика и многих других материалов.
Полиуретановые клеи особенно подходят для комбинированного склеивания, т.е. склеивания между различными материалами (металл+стекло).
Хранение и срок хранения полиуретановых клеев
При хранении полиуретанового клея необходимо учитывать несколько моментов:
Техника безопасности при работе с полиуретановым клеем
При работе с полиуретановым клеем всегда следует обращать внимание на технику безопасности. Высохший клей не представляет угрозы для человека, однако в жидком состоянии он выделяет опасные вещества, которые могут навредить вашему здоровью. Поэтому при работе с полиуретановым клеем ВСЕГДА используйте защитные очки, дыхательную маску и одноразовые перчатки, чтобы защитить кожу, глаза и слизистые оболочки от контакта с клеем.
В помещении, где используется полиуретановый клеи нельзя курить или использовать открытый огонь (зажигалки и т.д.).
Избегайте попадания жидкого клея на открытые участки тела. Если клей все же попал на кожу, необходимо СРАЗУ смыть его большим количеством теплой воды и обратиться к врачу.
Перед тем, как приступить к работе, вам следует внимательно прочитать инструкцию по применению. Если у вас возникли какие-либо вопросы или трудности с использованием, то лучше всего обратиться к квалифицированному специалисту, который знает как с ним обращаться.
Полиуретановый клей
Во-первых, полиуретан, сокращенно PU или PUR, не является продуктом с фиксированной формулой. Это целый ряд химических веществ. Это полимер, состоящий из звеньев органических цепей, соединенных уретановыми или карбаматными звеньями. Большинство полиуретанов являются термореактивными полимерами и не расплавляются при нагревании, также доступны термопластичные полиуретаны.
Полиуретановые полимеры образуются в результате реакции изоцианата и полиола. Используемые изоцианаты и полиолы обычно содержат две или более функциональных групп на молекулу.
Что такое полиуретановый клей?
Какой бы то ни было, полиуретаны имеют некоторые общие черты. Они прекрасно склеивают. Полиуретановыи клеи будут работать практически со всеми нормальными материалами, пористыми и гладкими.
Им доступно склеивание металлов, дерева, каучука, вулканизованной эпоксидной смолы, кожи, черепицы и стекла, пластмассы, бетона и кирпича, список можно продолжать.
Полиуретановый клей плохо работает на полипропилене, полиэтилене или на таких веществах, как тефлон или силикон, восковых или масляных поверхностях.
Клей на основе полиуретана может быть твердым и относительно жестким, или может оставаться пластичным и эластичным.
Большинство полиуретановых клеев при схватывании становятся прочными, но не хрупкими. Их можно шлифовать и резать.
Какие преимущества полиуретанового клея?
Каковы недостатки полиуретанового клея?
Наше мнение о полиуретановом клее
В применении с многими материалами и конструкциями полиуретановый клей идеален. Если вам нужно прикрепить деталь, которая хорошо прилегает без больших зазоров, и вам нужно ее надежно закрепить, вы можете использовать полиуретан. Очень удобно использовать небольшое количество прочного водонепроницаемого клея прямо из картриджа.
Полиуретановый клей можно использовать для ламинирования.
Влагоотверждаемые однокомпонентные полиуретановые системы идеально подходят для соединения деформационных материалов с разным удлинением под нагрузками и тепловым расширением. Таких как склеивание армированных стекловолокном пластмасс (FRP) с сталью, а также алюминиевые стеновые и напольные плиты на стальные опоры.
Продукты нашего ассортимента PURACOLL 8110 и PURACOLL 8220, использующие полиуретановые действующие компоненты, демонстрируют высокий уровень гибкости, а также хорошую устойчивость к УФ, неблагоприятным погодным условиям и растрескиванию.
Мы предлагаем полиуретановые решения для специфических индустриальных и промышленных приложений.
Полиуретановые клеи обеспечивают чрезвычайно прочное сцепление. Это делает процесс производства и строительства более простым и дешевым.
Купить полиуретановый клей можно в СДМ-ХИМИЯ мы предлагаем полиуретановые клеи в соответствии с требованиями конкретной отрасли.
Данный материал является интеллектуальной собственность компании ООО «СДМ-ХИМИЯ».
Любое использование Материалов допускается только c указанием источника информации
Автор: Юхов Максим Петрович
Полиуретановые однокомпонентные клеи: область применения и особенности
Где используют однокомпонентный клей
Однокомпонентный полиуретановый клей позволяет прочно скреплять разные материалы между собой: металл с полиуретаном, керамику, дерево, бетон, кирпич, пластик, стекло. Его используют для производства сэндвич-панелей, где слой утеплителя нужно соединить с металлической или деревянной плитой, а также в строительстве, автомобильной, корабельной промышленности, ландшафтном дизайне, при декоративных работах.
Компания «Химтраст» производит несколько видов смесей:
Двухкомпонентный VS однокомпонентный клей
В основе клеев твердые синтетические смолы. В состав однокомпонентного входит жидкий полиуретан вместе с изоцианатами. Когда они вступают в реакцию с воздушной влагой или водой, образуются мочевинные группы, которые влияют на прочность сцепления. Свойства однокомпонентного полиуретанового клея позволяют скреплять дерево, технику, обувь. Его не нужно смешивать, клей полностью готов к использованию. Такие составы применяют на небольших производствах.
У двухкомпонентного ПУ-клея время полимеризации составляет 10–20 минут. Поэтому его используют на заводах, где процесс соединения материалов контролируется автоматически.
Состав и свойства однокомпонентного полиуретанового клея
За счет полиуретана и смол клей при высыхании образует эластичную липкую пленку. Об этом говорит уровень вязкости, который измеряется в мПА·C. Чем эластичнее смесь, тем выше вязкость. Жесткость и вязкость полиуретанового клея можно менять. Для этого нужно изменить количество изоцианата. Клей может быть как эластичным, так и жестким и отвердеть за 10 или 180 минут.
Характеристики и преимущества
Характеристики однокомпонентного полиуретанового клея влияют на прочность сцепления.
Условия использования
Рекомендуем работать с однокомпонентным полиуретановым клеем при плюсовой температуре. Тогда процесс отвердевания будет происходить быстрее: ждать полного скрепления материалов нужно меньше суток.
Если на смесь воздействовать механически, вязкость будет разжижаться, а в состоянии покоя — сгущаться. Поэтому перед тем как начать использовать склеенное изделие или поверхность, стоит дождаться отвердевания.
Технология нанесения однокомпонентного полиуретанового клея
Перед нанесением однокомпонентного полиуретанового клея поверхность нужно выровнять, загрунтовать, очистить от грязи и пыли. Для этого можно использовать растворители ацетон или толуол.
Различают три способа нанесения смеси на поверхность:
Холодный способ применяют при соединении однородных и разнородных деталей, например, обуви, пластика и дерева, металла и утеплителя. На обе поверхности нужно равномерно нанести слой полиуретана, подождать 10 минут, нанести второй слой, через 3 минуты плотно прижать поверхности друг к другу и зафиксировать на 5 минут.
Мокрый способ используют при изготовлении сэндвич-панелей. После того как на поверхность нанесли состав, ее нужно увлажнить, затем прижать под большим давлением. Обычно для этого применяют прокатный пресс. Влага заставляет клей пениться, что способствует образованию более плотного клеевого шва.
Горячий способ нужен при производстве резиновой плитки или брусчатки. Поверхности покрывают клеем или перемешивают с ним вещества, а затем на 15–20 минут отправляют под пресс при 120–140 °С.
Правила работы
Больше о работе с клеем можно узнать из статьи.
Хранение полиуретанового клея
Вещество можно держать в закрытой таре в темном, сухом месте при температуре +10 — +30°С от полугода до двух лет. Нельзя допускать попадания солнечных лучей, огня, влаги. После вскрытия упаковки клей хранить не более полугода. Если он не был полностью израсходован, закрыть тару, обмотать сверху пленкой. На поверхности клея может появиться полимерная пленка, которую нужно удалить перед использованием. В сертификате однокомпонентного полиуретанового клея описаны детальные условия хранения.
Свойства полиуретанового однокомпонентного клея позволяют прочно скреплять между собой разные поверхности. Вид материала поможет определиться с типом полиуретановой смеси и выбрать способ нанесения: горячий, холодный или мокрый. Вещество хранить в закрытой таре, а также защищать от попадания солнечных лучей.
Опусы про Его Величество Клей. Часть третья — полиуретан vs космический холод
Посвящается всем туристам-водникам, рыбакам и морякам, которым удалось или не удалось (но, надеюсь, удастся после прочтения статьи) заклеить дыры на своих ПВХ судах, ибо не Десмоколом единым.
Полиуретаны вошли в мою жизнь еще в раннем детстве, когда я с жаром доказывал мамке, что выгоднее купить дорогие кроссовки от Белкельме с полиуретановой подошвой, а не лидские с разлазящимся непонятным пластиком (позднее, кстати, «лидские» исправились), просто потому что «полиуретан — вечный». В принципе так оно и было, кроссовки изнашивались до трухи, а подошва, подошва выглядела как в день покупки. Второе «открытие» этого важного класса полимеров для меня состоялось тогда, когда я познакомился с водным туризмом и такой штукой, как пробоина на «шкуре» из ПВХ. До сих пор помню заповедь тренера, м.с. Вячеслава Антоновича Бажанского — «Десмокол-создан для байдарки, как птица для неба».
Так что, друзья, сегодня вашему вниманию очередная, третья статья из «клеевой» серии. Посвящена она полиуретанам. Если хотите узнать, как отмыть монтажную пену, чем намертво заклеить пробитую рыбацкую пвх лодку и какой уплотнитель сохраняет эластичность при температуре жидкого азота — идем под кат, там все есть!
В прошлой статье, про суперклей-цианоакрилат я приводил любопытную картинку. Сейчас для того, чтобы не дублировать-спрячу оную под спойлер.
Из этой картинки видно, что полиуретаны (ПУ) абсолютно заслуженно занимают первое место среди всех остальных клеёв. Понять причины поможет табличка ниже, с описанием достоинств и недостатков этого вида клеёв.
Некоторым недостаткам и достоинствам более подробное толкование будет дано ниже, а пока, традиционно, факты из истории.
Полиуретаны были впервые синтезированы в Германии Отто Байером и его сотрудниками в I.G. Farbenindustrie в конце 1930-х годов (первые патенты относятся к 1937 году).
Талантливейший, кстати, химик. «отец полиуретана» и основатель известного ныне химического гиганта Bayer AG. Память его увековечена в Германии ежегодной премией имени Отто Байера — за выдающиеся научные открытия в области химии и биохимии.
Первые «детки дяди Отто» были получены путем взаимодействия алифатического диизоцианата с алифатическим диамином или диолом. В отличие от тяжелой судьбы цианоакрилата, эти материалы практически сразу нашли коммерческое применение и начали продаваться под торговыми названиями Irgamid U для пластмасс и Perlon U для синтетических волокон и щетины. Спустя некоторое время было обнаружено, что изоцианаты можно использовать для связывания каучука с металлом, что, в свою очередь, привело к всплеску интереса к синтезу уретановых клеёв на основе полиэфирных диолов. Первый коммерческий продукт такого типа выпускался под маркой Polystal.
Чего только не клеили изобретенными веществами — от спасательных плотов до оборудования танков. В начале 1950-х уретановые преполимеры впервые были использованы для соединения кожи, дерева, ткани и резиновых композитов. Спустя несколько лет был предложен один из первых двухкомпонентных уретановых адгезивов для использования в качестве клея для соединений металл-металл. В 1957 году появился первый термопластичный полиуретан, используемый в качестве термоплавкого клея (клейкие ленты), который использовали при склеивании контейнеров из листового металла. Новые термопластичные полиуретановые клеи начали появляться в период 1958–1959 годов. В начале 1960-х в шинной компании BFGoodrich разработали термопластичные полиэфирные полиуретаны, которыми склеивали кожу и винил. В 1968 году компания Goodyear представила первый конструкционный клей для стеклопластика, используемый для капотов грузовых автомобилей. Чувствительные к давлению полиуретаны начали появляться в начале 1970-х годов. Под все той же маркой Goodyear к 1978 году в продаже появились усовершенствованные двухкомпонентные автомобильные конструкционные клеи и клеи на водной основе. В 1984 году компания Bostik разработала реактивные термоплавкие клеи. Ну а дальше вы уже знаете… Дальше эволюцию клеёв и последние тенденции в этой области я уже описывал в одной из своих предыдущих статей.
В целом, практически сто лет детального изучения и постоянной разработки новых составов привели к тому, что сегодня полиуретаны — одна из наиболее известных универсальных полимерных систем. Это подтверждается и разнообразием продуктов, которые изготавливаются с использованием ПУ — эластичные волокна и износостойкие покрытия, всевозможные пены, гасители ударов, клеи и еще десятки и сотни продуктов.
Смело можно утверждать, что обширная ниша полиуретановых клеёв и герметиков в автомобильной промышленности (конструкционные герметики, клеи для пластиков и наполнители), строительной области (соединение древесины, производство ДСП и ламинатов, склеивание больших по площади пластин металлов и композитов, монтаж систем остекления, высокопрочных полов, строительные герметики), судостроении (монтажные клеи, герметики) и обувной промышленности (основные соединительные клеи) — занята прочно и надолго. Например, не сильно ошибусь, если скажу, что все лобовые стекла автомобилей держатся на полиуретанах. Кстати, черная полоса по краю стекла — это не столько эстетический элемент, сколько защита для полиуретанового клея от ультрафиолета.
Сюда же можно вспомнить и такую, достаточно далекую от той же монтажной пены вещь, как лайкра, она же эластан, она же спандекс — синтетическая ткань с уникальной эластичностью (сразу вспоминается реклама «бла бла бла… колготки с лайкрой»). Эти волокна кстати, не менее симпатично выглядят и под поляризованным светом:
Как ни крути, долго картинки показывать невозможно, все равно для объяснения причин многих физических свойств полимеров придется опускаться к самым основам, к химии высокомолекулярных соединений. Чем мы ниже и займемся.
Справедливости ради стоит отметить, что часто в «коммерческих» полиуретанах другие «посторонние» функциональные группы (простой эфир, сложный эфир, амид или мочевина), присутствуют в количествах гораздо больших, чем количество одноименных, уретановых, групп.
Кстати, небольшая ремарка. Полиуретаны часто называют просто «уретанами», и необходимо не путать их с таким соединением, как этилкарбамат (этиловый эфир карбаминовой кислоты), который химики-органики часто называют уретаном. Наши, «сабжевые», уретаны никакого отношения к этилкарбамату не имеют. В общем и целом, когда говорят «уретановый клей», обычно подразумевают адгезивный полимер, полученный методами химии изоцианатов с помощью реакций изоцианатов с активными соединениями водорода. Но, будь они неладны, изоцианатные реакции не всегда приводят к образованию уретановых связей, ровно как и существуют способы получения соединений с уретановыми связями без использования изоцианатов. Поэтому, чтобы избежать путаницы, считается, что полиуретановый клей — это клей, который для полимеризации и связывания материалов использует реакции с участием изоцианатной группы (—N=C=O, NCO).
Как будет показано ниже, свойства полиуретана в значительной степени зависят от типов изоцианатов и полиолов, используемых для его получения. Длинные гибкие сегменты, вносимые полиолом, дают мягкий, эластичный полимер. Большие количества сшивок дают жесткие полимеры. Длинные цепи и слабое сшивание дает полимер, который является очень эластичным, короткие цепи с большим количеством сшивок дают твердый полимер. В некоторых отношениях кусок полиуретана можно рассматривать как одну гигантскую молекулу. Одним из следствий этого является то, что типичные полиуретаны не размягчаются и не плавятся при нагревании, они — термореактивны. Это довольно важное свойство для клея, который претендует на пьедестал мира структурных адгезивов.
Структурный адгезив — клеящее вещество, используемое для того, чтобы в сложных конструкциях, подвергающихся воздействиям эксплуатационной среды, передавать необходимые нагрузки между клеевыми поверхностями.
Правильный структурный клей (адгезив) обязательно должен иметь молекулы с тремя функциональными группами, чтобы образовывать трехмерную структуру с ковалентными связями (в противном случае получился бы обычный термопласт). Поэтому концентрация таких молекул является определяющей при формировании «рабочей» структуры адгезива (= количества поперечных связей, о которых ниже).
Если вспомнить табличку «что чем лучше клеить», которую я показывал в первой статье:
то можно увидеть, что полиуретановые клеи лучше всего подходят для склеивания между собой эластомеров/тканей и композитов/полимеров со стеклом и керамикой/деревом/металлом. Т.е. основное использование полиуретанов заключается в связывании пластмасс, которые трудно связать, обычно с разнородным материалом или с металлами. Можно назвать следующие причины, благодаря которым ПУ являются отличными клеями:
1. ПУ эффективно смачивают поверхность большинства материалов (хотя для материалов с низкой поверхностной энергией, опять вспоминаем полиэтилен или полипропилен, для увеличения смачивания необходимо использование грунтовок или клеёв со специальной добавкой-смачивателем),
2. ПУ легко образуют водородные связи с поверхностью материала,
3. Небольшой молекулярный размер ПУ позволяет им проникать в пористые и слоистые материалы, смачивать волокна
4. ПУ образуют ковалентные связи с материалами, которые имеют активные атомы водорода (полярную поверхность). Механизм образования такой ковалентной связи полиуретанового клея с полярной поверхностью показан на картинке:
Полиуретаны пространственно представляют собой сегментированный полимер, состоящий из мягких сегментов и твердых сегментов (случайный или (AB) блочный полимер). Мягкий сегмент состоит из длинноцепочечного полиола, например, полиэфира или полиэфирдиола. Жесткий сегмент образован из полиизоцианата и удлинителя короткой цепи из полиола или диамина.
Определение структурного клея я озвучил, теперь озвучу и то, что полиуретаны активно конкурируют за звание главного структурного клея с эпоксидами и акрилами. На рисунке представлено примерное сравнение основных структурных адгезивов с точки зрения показателя удлинения на разрыв/модуля сдвига/предела прочности на сдвиг.
Именно эти свойства клея, фактически, являются ключом к пониманию применимости в условиях конкретного технического задания. Модуль сдвига характеризует жесткость связи склеиваемых между собой, относительное удлинение на разрыв показывает, можно ли связывать различные по показателю термического удлинения подложки между собой с удлинением линии склеивания. Предел прочности на сдвиг увеличивается линейно вместе с модулем сдвига. Как следует из графика, полиуретаны «поспели везде» и поэтому и являются самым универсальным адгезивом. Важное преимущество в том, что их свойства можно регулировать очень в широком диапазоне — от очень мягких и эластичных, резиноподобных, до очень жестких и твердых. Основная цель при разработке хорошего конструкционного клея — достичь как можно более высокого показателя модуля сдвига при сохранении хороших показателей относительного удлинения на разрыв (=если бы был идеальный структурный клей — он был бы в верхнем правом углу графика, пока там пусто. ).
Теперь самое время перейти к классификации мира полиуретанов. Помочь этому призвана представленная ниже таблица:
Новым понятием являются т.н. «блокированные изоцианаты». Блокировка или маскировка изоцианатов представляет собой реакции изоцианатных групп с соединением, которое препятствует взаимодействию изоцианата с полярной поверхностью при комнатной температуре, но позволит этой реакции происходить при повышенных температурах. Кроме того, блокировка позволяет решить проблему повышенной чувствительности к влажности и создавать водные дисперсии или дисперсии изоцианата в многоатомном спирте. Благодаря этим возможностям разработаны десятки составов клеёв для покрытия/ламинирования тканей, клеёв для шинных кордов и т.п., что невозможно при использовании традиционных компонентов.
Одно- и двух компонентные клеи
Полиуретановые клеи делятся на две основные группы в соответствии с различными механизмами отверждения:
1. Однокомпонентные клеи обычно отверждаются влагой.
2. Двухкомпонентные клеи представляют собой смеси смол и отвердителей.
Что касается самых распространенных компонентов данной группы клеёв, то можно упомянуть следующие:
В отличие от однокомпонентных, двухкомпонентные полиуретановые клеи состоят из низкомолекулярных полиизоцианатов или преполимеров, отвержденных низкомолекулярными полиолами или полиаминами. Несмотря на изменение способа отверждения, эти ПУ также грешат выделением изоцианатов, но уже в меньших количествах. Отличительная черта — в разы уменьшенное время, необходимое для приобретения клеевым швом максимальной прочности. Именно двухкомпонентные ПУ используются в автомобилестроении для склеивания металлов с пластмассами, для вспенивания текстильных покрытий, для склеивания ПВХ-пленки с древесиной в мебельной промышленности и т.п.
В целом, и одно- и двухкомпонентные ПУ неплохо отверждаются при комнатной температуре (за исключением уже упомянутых термоплавящихся), но стоит отметить, что подогрев места соединения и шва — ускоряет сшивку полимера. Больше наглядности по изменению прочности клеевого шва в зависимости от скорости отверждения разных полиуретанов может дать картинка:
Для привязки дана цифра в 0,3 МПа, так как это именно тот уровень, на который ориентируются полимерщики, разрабатывая состав клея для лобовых стекол. Из графика видно, что медленное отверждение требует более длительного времени фиксации объектов для достижения желаемой прочности. Поэтому стекла подогревают, тем самым сокращая время набора необходимых прочностных характеристик до 1 часа вместо 24 часов. Правда, здесь не все так просто, как казалось бы, ибо если клей остывает слишком быстро, это может в итоге привести к отслоению (увеличение когезии происходит быстрее, чем возврат адгезионных свойств), и вызвать растрескивание клея под изменяющимися нагрузками от потоков воздуха.
Отдельно — пару слов о подготовке поверхности перед склеиванием. Основной целью обработки поверхности является удаление любого слабого поверхностного пограничного слоя на подложке и/или использование грунтовок. Традиционными для ПУ методами является механическая обработка («затереть шкуркой») и обезжиривание поверхности растворителем. В качестве грунтовок часто используют сами изоцианаты, которые реагируют с полярными группами на поверхности и способствуют связыванию, или силаны. Силаны обычно используются для стекла (максимальная эффективность — алкоксисилан грунтовки связывается с силанольными группами на поверхности стекла, а амино-, меркапто- или эпоксидная группа этого же силана прикрепляется к изоцианатной группе клея), волокнистых композитов, минеральных наполнителей и цементирующих поверхностей. Эпоксидные силаны также добавляются к полиуретановым клеям для улучшения водостойкости. Известны и грунтовки на основе органических комплексов металлов — органотитанаты, органоцирконаты и некоторые комплексы хрома.
В конце рассказа — несколько тематических спойлеров с «практикумом из жизни».
«После отсмотра сразу же возникла мысль» и то лучше
После просмотра ролика про мужика, топор и баллон монтажной пены, первой возникшей у меня мыслью была «чем он смывать ее собирается?». Так что данный спойлер предназначен для гуманистов, которых посетила подобная мысль (ну и тех, кому, например, доброжелатели «запенили машину», см. КДПВ)
Отвержденный полиуретан в виде монтажной пены, по сути, является термореактивным полимером, и поэтому расплавить его не удастся, как и растворить. «Я ацетоном растворяю уже 100500 лет и нормально» — скажет дотошный читатель, и будет неправ. Потому что ацетон полимер этот не растворяет, он проникает во внутреннюю пористую структуру, заставляет застывшую пену набухать и становиться мягче. Циклически повторяя такую процедуру, можно разрушить отвержденный трехмерный каркас.
В целом, устойчивость ПУ пены к растворителю зависит от соотношения уретановых и мочевинных групп. Чем больше карбамидных групп, тем большее количество прочных карбамидных микродоменов и тем тяжелее будет протекать процесс растворения. В любом случае нужен полярный апротонный растворитель вроде N-метил-2-пирролидона (NMP), N,N-диметилэтиленмочевины, ДМФА или ДМСО. Если пена не уходит, можно добавить к растворителю соль лития, например, LiCl. На картинке ниже показана устойчивость различных полиуретановых пен к некоторым растворителям:
Как видно, ДМСО продемонстрировал превосходную растворяющую способность практически для всех типов уретанового сырья/пен, кроме самых стойких из отвержденных субстратов. Так что, если прижмет — все-таки придется идти в аптеку за «Димексид»-ом
Про полиуретановый клей я бы написал уже хотя бы потому, что все мои гермомешки склеены с его помощью.
Было бы неправильно, если бы рассказывая про ПУ, я не упомянул свой опыт склеивания ПВХ и не описал алгоритм этого процесса. Чтобы лишний раз не мучать клавиатуру, я просто скопировал пару кусков из отчета о водном походе.
Используемый клей — самый дешевый, обувной, который можно найти в наших краях. Народные синонимы полиуретанового клея — «десмакол», «десмакол + отвердитель десмодур», «Desmocol», «уран», «бостик», «88», «черный Тигростик», «клей для транспортерной ленты», «УР600», «Сар»,«Боникол», «Супер-НН + отвердитель автоэмали Изур-021/Диур/Диур-экстра/Изур-022», Cosmofen, «космофен». Отвердитель — полиизоцианат, который одинаково хорошо будет работать с любым полиуретановым сырьем.
Любите ли вы гермомешки так, как люблю их я? Вполне вероятно, что каждому начинающему/«одноразовому» туристу-воднику прямо в эту секунду где-то старшие товарищи говорят «да нормально, не грузись, вместо гермы возьмеш мелки из толстого полиэтилена, для засолки капусты». По мне так достаточно сходить в сплав один раз, чтобы понять, что это за дрянь, мешки для капусты, и почему лучше купить пусть и самый дешевый, но все-таки гермомешок из ПВХ. Цены все-таки кусаются, а по сути ведь обычная торба из поливинилхлоридного баннера рекламного. Ходил я ходил около магазинов спорт-снаряжения, думал так, думал, и наконец-таки созрел. После одного из мероприятий удалось выклянчить у организаторов баннер («столы будет накрывать для защиты от кислот») и приступить к клейке. Плюс весьма меня подогревали работы Мастера @divecasper c его гермобаулами и гермосумками. Глядя на фото — появлялась масса идей. Например, чего стоят вот эти работы:
В итоге я созрел для практического применения накопленных знаний. Что удивительно, первый блин комом не вышел. Склеенные мешки хоть и были неказистыми и из сравнительно тонкого ПВХ, но довольно уверенно прошли два водных похода, притом один — в глубокое межсезонье, по нашей «предкарельской тренировочной» реке Молчадь. Ходят, кстати, до сих пор. Фото их, к сожалению, не сохранилось. Потом уже более опытный, я использовал в качестве рабочего инструмента «ацетон», «ПУ клей» и комбинацию из металлического самодельного валика «из спичек и желудей» и своей любимой паяльной станции.
Алгоритм процедуры — аналогичен алгоритму заклеивания пробитой лодки. Сначала зачистка места будущего клеевого шва наждачной бумагой, обезжиривание (ацетон отлично готовит поверхность ПВХ под склейку полиуретаном), затем нанесение клея на две стороны, прогрев феном, складывание липких поверхностей вместе и прокатка валиком. И так до тех пор, пока не получится желаемое. У меня это что-то вроде этого:
или этого (гермокошельки с окошком из прозрачного ПВХ для смартфона/навигатора/логгера)
Кстати, интересное замечание для тех, кто планирует склеить свой первый гермомешок. Мне очень не хватало в оных клапана спуска воздуха. Такие штуки есть в продажных гермоупаковках с бешеной стоимостью. Я достаточно долго и безрезультатно искал ввариваемый/вклеиваемый клапан. Лодочные стоят непонятных денег (сравнимых со стоимостью заводского гермомешка), ждать с китайского аукциона — нет мочи. В итоге я просто пошел в детский отдел ЦУМа и купил надувные нарукавники. Копеечная цена и сразу 6 неплохих клапанов.
Заклеились они в толстый ПВХ мешка хоть и неказисто, но зато надежно.
Таким методом при некоторых затратах времени и сил можно обеспечить себя, жену и всех друзей отличной гермоупаковкой. Я даже боюсь представить, во сколько бы мне обошелся заводской гермомешок аналогичной с моими самоделками емкости.
p.s. первые мешки я клеил в виде конверта, без дна. Так проще. В последующих версиях уже делал дно. Таким же способом, как показано в видео.
Дополнение: по просьбе APLe прикрепляю список зарубежных полиуретановых клеёв.
Легенда таблицы:
LSS: предел прочности на сдвиг
TS: предел прочности на растяжение
TM: модуль упругости при растяжении
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.
Обозначения:
RT-комнатная температура (если есть цифра — это температура нагрева), RF-отверждение излучением
Кружками отмечены механические свойства конкретного клея относительно всех клеёв данного класса: черный кружочек — наивысшее, черно-белый кружок — умеренное, белый кружок — слабое.
Будет ли следующая статья — зависит от хабра-сообщества, ибо subj.
Важно! Все обновления и промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи теперь можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Подписывайтесь, чтобы не ожидать очередную статью, а сразу быть в курсе всех изысканий 🙂