Какие знаете теплостойкие клеи каковы их свойства

Полимеры — это высокомолекулярные вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Свойства полимеров во многом обусловлены не только молекулярной массой, но и химическим составом звеньев, пространственной конфигурацией молекул, степенью разветвленности молекул, типом связей между молекулами, способом производства полимера. В зависимости от всех этих параметров свойства полимеров могут различаться очень сильно.

Композиционные или композитные материалы – материалы будущего.

После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их пластичности, прочности и ее увеличения, началась интенсивная систематическая разработка новых материалов. Это приведет, вероятно, уже в вообразимом будущем к созданию материалов с прочностью, во много разпревышающей ее значения у обычных сегодня сплавов. При этом большое внимание будет уделяться уже известным механизмам закалки стали и старения алюминиевых сплавов, комбинациям этих известных механизмов с процессами формирования и многочисленными возможностями создания комбинированных материалов. Два перспективных пути открывают комбинированные материалы, усиленные либо волокнами, либо диспергированными твердыми частицами. Упервых в неорганическую металлическую или органическую полимерную матрицу введены тончайшие высокопрочные волокна из стекла, углерода, бора, бериллия, стали или нитевидные монокристаллы. В результате такого комбинирования максимальная прочность сочетается с высоким модулем упругости и небольшой плотностью. Именно такими материалами будущего являются композиционные материалы.

Композиционный материал – конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы ввиде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия. Комбинируя объемное содержание компонентов, можно получать композиционные материалы с требуемымизначениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также создавать композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами.

Образование полимеров

Искусственные полимеры получают в результате трех типов реакций: полимеризации, поликонденсации, химических реакций. Полимеризацией называется процесс присоединения повторяющихся цепочек молекул (звеньев) к активному центру роста макромолекулы. Механизм полимеризации состоит из таких этапов, как:— образование центров полимеризации;— рост молекул путем последовательного присоединения новых звеньев;— перенос центров полимеризации на другие молекулы, которые начинают активно расти;— разветвление молекул;— прекращение процесса роста молекул.

Для того чтобы вызвать полимеризацию в исходном низкомолекулярном сырье, используют различные способы воздействия: высокое давление, высокие температуры, воздействие светом или облучением, катализатором. В результате полимеризации химический состав сырья и готового продукта остается одним и тем же, но меняется структура вещества.

Поликонденсацией называется процесс изготовления полимеров из многофункциональных соединений методом перегруппировки атомов и отделения побочных продуктов (воды, низкомолекулярных соединений). Способом поликонденсации, например, производят поликарбонаты, полиуретаны, фенолальдегидные смолы.

Применение

С начала производства акриловые клеящие материалы в основном применяли в военной промышленности, в частности для нужд авиации, военных кораблей и подводных лодок. После окончания Второй мировой войны стал вопрос о внедрении акриловых продуктов в гражданскую промышленность. Главной проблемой была высокая себестоимость их получения.

Современные научные достижения позволили значительно снизить затраты на производство, а совершенствование технологий их использования сделали акриловые продукты рентабельными для множества промышленных отраслей.

Сегодня акриловые клеи применяются в большинстве промышленностей:

  • строительство и производство строительных материалов;
  • металлургия и металлообработка;
  • химическая и нефтеперерабатывающая промышленность;
  • нефтегазодобывающая отрасль;
  • энергетический комплекс;
  • электротехника и электроника;
  • точная механика и оптика;
  • военно-промышленный комплекс;
  • автомобиле и станкостроение;
  • судостроение;
  • авиакосмическая индустрия;
  • производство товаров широкого потребления;
  • пищевая, косметическая, медицинская и фармакологическая промышленности.
Читайте также:  Ведомость отделки при проектировании дизайн-проекта

За счет простоты применения многие виды таких клеев стали популярны практически во всех сферах сервисного и ремонтного обслуживания, а также в бытовом использовании.

Классификация по структуре

По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.

Линейные Разветвленные Пространственные
Состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру.

Целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон

Макромолекулы разветвленных имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной

Крахмал

Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру

Резина, фенолформальдегидные смолы

Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).

Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).

Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).

Классификация, состав

Существуют разные подходы к классификации клеев с высокой термостойкостью.

Специалисты используют деление по величине выдерживаемых температур и возможной продолжительности воздействия:

  • составы на основе эпоксидных полимеров, фенилкаучуков могут претерпевать нагревание до 150 ℃ и более в течение 30000 часов;
  • полиароматические и термостойкие кремнийорганические соединения не изменяются на протяжении 2000 часов при температурных значениях от 200 до 400 ℃;
  • борорганические вещества (карбораны) могут на протяжении нескольких сотен часов нагреваться до 600 ℃ и выше;
  • термостойкие неорганические составы некоторое время выдерживают нагревание до 2000 ℃, и длительное время при более низких температурах.

Такие нагрузки возникают в промышленных установках на специфических производствах.

Классификация, состав

Таблица. Основные свойства специальных карборансодержащих термостойких клеев

Клей

Прочность при сдвиге tв, МПа

Интервал

рабочих

температур,

°С

Особые

свойства

Назначение

при 20°С

при повышенной температуре

ВК-48

6,8

2,0 (400°С)

-60¸+400

Оптически

прозрачный

Изготовление оптического пирометра

ВК-38

9,8–14,7

0,49–1,47 (400°С)

-60¸+400

Одноупако-

вочный

Склеивание металлов и теплостойких неметаллических материалов

ВК-26

23,0

6,0 (250°С)

-60¸+300

Одноупако-

вочный

Склеивание магнитопроводов, монтаж кристаллов

ВК-26М

20,0

5,0 (300°С)

-60¸+350

ВК-20

16,0

5,0 (400°С)

-196¸+400

(до 700 – кратковременно)

Стойкий к

воздействию температуры

и агрессивных сред

Приклеивание теплостойких неметаллических материалов, теплоизоляции

ВК-20М

8,0

3,0 (400°С)

-196¸+700

Для каждодневного применения в быту, при проведении строительных, текущих ремонтных работ используют клей для умеренных термических воздействий.

За исключением универсальных средств, остальные клеящие композиции в большинстве случаев имеют назначение, определяемое характеристиками и составом.

Смесями, предназначенными для стекла или пластика, не удастся надежно склеивать металл; гель-пасту для ремонта резины нельзя использовать в качестве термостойкого клея для пищевой посуды.

По составу популярные термостойкие клеи делятся на синтетические соединения и натуральные вещества.

В основе натуральных клеев содержатся водные суспензии силикатов щелочных металлов известные как жидкое стекло. После смешивания силикатов с крупицами шамотной глины и песка образуется жаростойкий композит, способный выдерживать прокаливание при 1200 °С. Натуральными силикатными средствами можно клеить внутреннюю отделку каминов, детали духовок, печных конструкций.

Классификация, состав

Синтетические клеящие составы в своем большинстве содержат полимеры различной молекулярной массы, к которым иногда добавляют неорганические наполнители, модификаторы. Синтетические термостойкие смеси часто бывают двухкомпонентными потому, что содержат исходные мономеры и активаторы полимеризации.

Перед применением огнестойких органических клеев нужно с особой внимательностью изучить инструкцию и действовать в соответствии с указаниями, иначе успешно приклеивать детали не удастся.

Сферы применения конструкционной стали

Конструкционные стали, обогащенные углеродом, по праву можно считать универсальным материалом – их сфера применения распространяется от производства строительных конструкций и механизмов до деталей оборудования и машин. Такая многофункциональность этого вида сплава обусловлена комплексом его качественных характеристик.

Применение легированных конструкционных сталей имеет большое значение в области машиностроения, строительства, а также в производственных работах. Дело в том, что они обладают уникальными химическими, физическими и механическими свойствами. Эти характеристики материала определяются содержанием в сплаве того или иного вещества.

Свойства конструкционной стали низкой степени легирования позволяют использовать материал для производства локомотивов и вагонов для железнодорожного транспорта, трамваев или метрополитена, изготовления полевой и сельскохозяйственной техники, строительства инженерных конструкций и сооружений – словом, в условиях повышенной нестабильности нагрузок и температур.

Теплоустойчивая сталь способна выдерживать до +6 000 °С. Поэтому из нее изготавливают элементы приборов, работающие в течение длительного времени, а также детали, подвергающиеся постоянным нагрузкам и высокому термическому воздействию.

Из подшипниковой конструкционной стали выполняют элементы, подверженные точечным переменным нагрузкам – это места, где в одноименных механизмах шарики, ролики и беговые дорожки колец вступают в контакт.

Пружинная или пружинно-рессорная сталь применяется для изготовления пружин, рессор, сильфонов и т. д.

Из автоматной стали производят крупные партии мелких деталей и крепежей при помощи автоматических станков.

Сферы применения основных металлов

Рассматривать радиоактивные и редкоземельные металлы не имеет смысла, так как в производстве крепежа они практически не принимают участия, как и в других сферах, не связанных с атомной энергетикой и некоторыми редкими видами промышленности. Нас интересуют основные металлы и сплавы рассмотренные выше.

Сферы их применения очень разнообразны:

  • строительство,
  • авиастроение,
  • машиностроение,
  • производство инструментов,
  • металлоконструкции,
  • станкостроение.

И так далее. Изготовление крепежа можно отнести нескольким категориям, но по сути, это металлоконструкции, называемые в народе Метизы. Для производства метизов используются десятки различных металлов и сплавов, от конструкционной стали и чугуна, до сложных сплавов на основе титана и меди.

Коротко по каждому виду, применяемому для изготовления крепежей

Перед тем как перейти к описанию конкретных видов металлов и сплавов, необходимо определиться, какие основные технические требования предъявляются к продуктам, попадающим под категорию «крепеж». Их несколько:

  • прочность учитывается прочность на разрыв и излом.
  • Пружинистость. Возможность металла возвращать изначальную форму после сжатия.
  • Устойчивость к коррозии и окислению. Актуально для всех видов крепежа.

И многое друге. Теперь поговорим о конкретных металлах и сплавах. Их список выглядит следующим образом:

  1. Алюминий и сплавы на его основе,
  2. Медь,
  3. Латунь,
  4. Бронза,
  5. Инструментальная сталь,
  6. Легированная сталь,
  7. Ковкий чугун,
  8. Сталь нержавеющая.

Начнем по порядку: первый пункт – это алюминий и сплавы на его основе. Он применяется при изготовлении клепок и различных зажимов. Также в клепках может быть использована медь для повышения качества метиза. Помимо этого из меди изготавливают гайки специального назначения. Они используются, в частности, при судостроении, так как медь при контакте с другими металлами не создает искру.

Латунь и бронза отличаются повышенной, по сравнению с медью, прочностью, поэтому из них изготавливают различные шпонки, элементы анкеров, а также болты, шурупы и винты. Еще одна особенность этих сплавов заключается в отсутствии скипания. То есть при электрическом замыкании, сталь сплавляется, а медь остается цельной и не разрушается.

Из легированной и конструкционной стали изготавливаются барашковые гайки, струбцины и прочие удерживающие элементы. Это обусловлено высокой прочностью этих марок. Нержавеющая сталь, в свою очередь применяется там, где необходима максимальная устойчивость к коррозии. Что касается чугуна, то он чаще всего применяется при производстве запорной арматуры, то есть вентилей и запоров.

Свойства кислот

Изменение цвета индикаторов в кислой среде

Индикатор Нейтральная среда Кислая среда
Метилоранж оранжевый красный
Лакмус фиолетовый красный
Фенолфталеин бесцветный бесцветный
Бромтимоловый синий зеленый желтый
бромкрезоловый зеленый синий желтый

Химические свойства кислот

  • Взаимодействие с металлами (в ряду активности находящихся до водорода), протекает с выделением газообразного водорода и образованием солей:

H2SO4 + 2Na → Na2SO4 + H2

Металлы, находящиеся в ряду активности после водорода, не вступают в реакцию с кислотой (кроме концентрированной серной кислоты).

Азотная и концентрированная серная кислоты проявляют свойства окислителей, и продукты реакций будут зависеть от концентрации, температуры и природы восстановителя.

  • Взаимодействуют с оксидами основных и амфотерных металлов с образованием солей и воды:

H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O

  • С основаниями, с образованием солей и воды (так называемая реакция нейтрализации):

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O

  • Кислоты могут взаимодействовать с солями, если в результате реакции будет образовываться нерастворимая соль, или выделяться газ:

H2SO4 + K2CO3 → K2SO4 + H2O + CO2

  • Сильные кислоты могут вытеснять из солей более слабые кислоты:

3H2SO4 + 2K3PO4 → 3K2SO4 + H3PO4

Естественные абразивные материалы

Рассмотрим некоторые из природных абразивов.

Алмаз является наиболее твердым из природных материалов, состоящим из чистого углерода. В природе он встречается, как правило, в виде россыпи кристаллов. Алмазы бывают ювелирные и технические (именно они применяются в качестве абразивов).

Гранат — это минерал, состоящий из алюмосиликатов извести, магнезии и других примесей. Он может быть окрашен в разные цвета, за исключением синего. Используется в измельченном виде: частицы наносятся на шкурки для шлифования.

Корунд состоит из кристаллической окиси алюминия с примесями, отличается окраской от синеватой до коричневой. При этом твердость материала снижается с повышением содержания в нем окиси железа.

Наждак — смесь корундовых зерен с магнезитом и прочими минералами.

Кварц представляет собой оксид кремния кристаллической формы. Разновидностью кварца является кремень: он состоит их кремнезема, в природе встречается в виде массивных горных пород.

Пемза — это пористая структура вулканического происхождения, состоит из кремнезема и глинозема.

Мел — карбонат кальция, с помощью которого возможны тонкие виды обработки (полирование, притирка).

Для каких работ можно использовать

Прежде чем воспользоваться полимерным клеем, необходимо ознакомиться с тем, для каких работ его лучше применять.

Монтаж паркетной доски

Клеящие средства на основе полимера применяются в процессе монтажа паркетных досок, которые часто укладывают на поверхность бетонных стяжек. При монтаже паркета клей нужно наносить при температуре воздуха около 20-25 градусов тепла. При этом влажность воздуха должна быть не меньше шестидесяти процентов. Только при таких условиях доски надежно зафиксируются на бетонной поверхности.

Облицовка различных поверхностей

Часто снаружи дома проводятся облицовочные работы, во время которых используется полимерный клей. С его помощью на поверхности стенок можно закрепить декоративные камни, гипсокартонные панели, плитку, древесные доски и даже металлические облицовочные листы. Для работы с такими материалами лучше пользоваться универсальными смесями.

Крепление гипсокартонных листов

Некоторые считают, что гипсокартонные панели необходимо крепить только на металлический каркас, однако это не так. Иногда их лучше устанавливать непосредственно на поверхности стенки, без использования дополнительного каркаса. В этом случае для закрепления листов используется универсальный клеящий состав из полимеров.

Мелкий ремонт мебели и бытовых предметов

Для каких работ можно использовать

Часто люди сталкиваются с незначительными поломками бытовых предметов или мебели. Иногда отремонтировать их невозможно, однако бывают случаи, когда достаточно склеить сломанный предмет. Для ремонта мебели с бытовыми предметами нужно пользоваться клеевыми растворами, предназначенными для внутренних работ.

Создание и закрепление элементов декора

Полимерные клеящие смеси часто применяются для прикрепления фасадных элементов декора. Для прикрепления декоративных элементов используют составы универсального типа, которые отличаются стойкостью к высокой влажности воздуха и перепадам температур.

Посмотрите также

Чем лучше заклеить шов рыбацкого комбинезона, выбор составов и инструкция

Крепление потолочного покрытия

При проведении ремонтных работ внутри помещений некоторые люди занимаются оклеиванием потолочного покрытия. Для этого часто пользуются специальными плитами, которые прикрепляют к поверхности растворами, в составе которых присутствуют полимерные компоненты.

Кровельные работы

При сооружении домов заключительным этапом считается обустройство крыши, во время которого проводятся кровельные работы. Полимерный клей используется в процессе укладки кровельного покрытия на поверхность поддерживающей конструкции.