природные или синтетические вещества, применяемые для соединения различных материалов за счёт образования адгезионной связи клеевой плёнки с поверхностями склеиваемых материалов. Прочность клеевого соединения зависит от адгезии К. к склеиваемым поверхностям, когезии клеевой плёнки и свойств склеиваемых материалов. При склеивании необходимо обеспечить хорошее смачивание клеем соединяемых поверхностей, их плотное прилегание друг к другу и максимальную поверхность склеивания. Это достигается специальной обработкой соединяемых поверхностей (механической очисткой, обезжириванием, шероховкой и т.п.) и конструированием склеиваемых деталей с учётом получения большей поверхности склеивания и работы клеевого шва при благоприятном распределении нагрузок, т. е. на сдвиг или равномерный отрыв, а не на изгиб или отслаивание. Обычно адгезия клея к склеиваемой поверхности превышает когезию внутри клеевой плёнки, поэтому желательно получить клеевой шов минимальной толщины. Склеивание происходит в результате отвердения клеевой плёнки вследствие испарения растворителя из клея-раствора, охлаждения ниже температуры текучести клея-расплава или за счёт химических превращений компонентов клея.
По физическому состоянию К. представляют собой жидкости различной вязкости (жидкие мономеры, растворы, суспензии и эмульсии), плёнки, порошки или прутки, расплавляемые перед употреблением или наносимые на горячие поверхности.
По природе основного компонента различают неорганические, органические или элементоорганические К. К неорганическим К. относятся жидкие стекла (водные растворы силиката натрия и калия) и клеи-фритты (водные суспензии композиций, содержащих окислы щелочных и щелочноземельных металлов). Жидкие стекла применяют для склеивания целлюлозных материалов, клеи-фритты - для склеивания металлов и керамики.
К органическим К. относятся композиции на основе природных и синтетических полимеров. В производстве К. на основе природных полимеров используют: вещества животного происхождения - продукты переработки мездры, костей и чешуи (коллаген), крови (альбумин) и молока (казеин); растительного происхождения - камеди, смолы, крахмал, декстрин, натуральный каучук, гуттаперчу, зеин и соевый казеин. К. на основе природных полимеров применяют для склеивания древесины, бумаги, кожи, текст, материалов и т.д. Эти К. обладают невысокой устойчивостью к действию микроорганизмов и воды. В крупнотоннажном производстве они в значит, мере вытесняются синтетическими К. Для изготовления синтетических К. используют большинство синтетических полимеров, производимых в промышленном масштабе. Эти К. обеспечивают высокую прочность склеивания различных материалов, обладают устойчивостью к факторам внешнего воздействия и находят широкое применение при склеивании металлов, стекла, керамики, пластмасс, древесины, текстильных, целлюлозных и др. материалов (см. Карбамидный клей , Полиакриловые клеи , Полиуретановые клеи , Резиновые клеи , Феноло-альдегидные клеи , Эпоксидные клеи ) .
Элементоорганические К. изготовляют на основе кремнийорганических, борорганических, металлоорганических и других полимеров. К. этой группы обладают очень высокой термостойкостью и термостабильностью (обеспечивают высокую прочность соединения различных материалов при кратковременном нагреве до температуры порядка 1000 |С и выше и выдерживают длительное нагревание при 400-600 |С). Элементоорганические К. используют для склеивания металлов, графита, термостойких пластмасс и др. Наиболее широкое применение нашли кремнийорганические клеи .
В таблице приведены свойства и технологические характеристики типичных клеевых композиций на основе природных и синтетических термореактивных и термопластичных полимеров (см. Реактопласты и Термопласты ) . Клеевые соединения, полученные с использованием синтетических К., обладают хорошей устойчивостью к длительному воздействию бензина, минеральных масел и алифатических растворителей. К. на основе термореактивных синтетических полимеров, кроме того, устойчивы к воздействию ароматических растворителей. Водостойкость клеевых соединений этого типа также достаточно высока, за исключением соединений на основе мочевиноформальдегидных, карбинольных и поливинилацетатных К.
Режим склеивания и свойства клеевых соединений при использовании синтетических и природных клеев
Условия склеивания
Свойства клеевых соединений
Тип клея
Склеиваемые материалы
темп-ра, |С
время, ч
избыточное давление, Мн / м 2
( кгс/см 2)
прочность при сдвиге при 20|С для металлов, Мн / м 2 ( кгс/cм 2)
теплостойкость, |С
Синтетические термореактивные клеи
Феноло-формальдегидный
Древесина, фенопласты, графит
20
50-60
4-6
0,5-1,5
0,2-0,4
(2-4)
10-15
(100-150)
75-100
Фенольно-каучуковый
Металлы, термореактивные пластики, силикатные стекла
150-200
1-2
0,8-2
(8-20)
15-25
(150-250)
200-300
Фенольно-поливинилацетатный
Металлы, пластмассы, керамика и др.
140-200
0,5-1,0
0,8-2
(8-20)
15-30
(150-300)
200-250
Эпоксидный
Металлы, неметаллические материалы
20
120-200
24
0,5-0,7
0,03-0,3
(0,3-3,0)
10-30
(100-300)
60-125
Полиэфирный (на основе ненасыщенного полиэфира со стиролом)
Металлы, неметаллические материалы
20
80
24
0,5
контактное
7,5-12,5
(75-125)
60-125
Полиуретановый
Металлы, неметаллические материалы
20
100
24
4
0,05-0,5
(0,5-5)
10-20
(100-200)
75-125
Резиновый (на основе полихлоропрена)
Резины, неметаллические материалы, металлы, стекло
12
24
0,02
(0,2)
1,3а
(13)
50-60
Карбамидный (мочевиноформальдегидный)
Древесина
20
4-6
0,1-0,5 (1,0-5,0)
10-13б (100-130)
75-125
Кремнийорганический
Металлы, неметаллические материалы
150-250
1-3
0,3-0,8
(3-8)
10-17,5
(100-175)
350-1200
Синтетические термопластичные клеи
Карбинольный
Металлы, керамика, пластмассы
20
24
0,15
(1,5)
10-15
(100-150)
50-60
Полиакриловый
Неметаллические материалы, металлы
20
80
24
4-6
0,01-0,3
(0,1-3)
15-25
(150-250)
60-100
Полиамидный
Неметаллические материалы, металлы
150
0,1-0,5
(1,0-5,0)
15-25
(150-250)
50-60
Поливинилацетатный
Бумага, кожи, ткани, пластические массы
20
1 0,5-1
контактное
5-12в
(50-120)
60
Перхлорвиниловый
Пластифицированный и непластифицированный поливинилхлорид, ткани, пластмассы
20
6-24
0,01-0,3
(0,1-3,0)
4-8г
(40-80)
60
Полибензимидазольный
Металлы, стеклопластики
150-350
3-5
1,5-4,0
(15-40)
15-30
(150-300)
350-540
Полиимидный
Металлы, стеклопластики
180-315
1,5-8,0
0,14-0,3
(1,4-3)
15-30
(150-300)
300-375
Природные клеи
Казеиновый
Древесина, бумага, кожа, ткани
20
60
48
12
0,3-1,5
(3-15)
6-8б
(60-80)
50
Глютиновый (столярный)
Древесина
20
48
0,3-1
(3-10)
5-8б
(50-80)
50
а Прочность на отрыв резины к металлу. бИспытания на образцах древесины сосны. вИспытания на образцах этрола. гИспытания на образцах непластифицированного поливинилхлорида.
По функциональному назначению К. подразделяются на конструкционные, неконструкционные и специальные. К конструкционным К. относят композиции, обеспечивающие передачу динамических и статических нагрузок от одной части детали или изделия к другой, сопряжённой с ней посредством клеевой плёнки. Основные требования, предъявляемые к К. этой группы: достаточно высокая прочность при различных видах нагружения в интервале температур эксплуатации изделия, отсутствие ползучести под действием длительной нагрузки и т.п. Неконструкционные К. - композиции, применяемые для приклеивания декоративных, облицовочных или изоляционных материалов и покрытий, контровки резьбовых соединений, крепления мелких ненагруженных деталей (датчиков различного назначения, токопроводящих элементов электронных приборов и т.п.). К специальным К. относят композиции, обладающие дополнительными функционально важными свойствами, например токопроводящие К., оптические К., медицинские К. и т.п.
Основное достоинство К. - простота технологии и малая трудоёмкость их применения. Клеевые соединения обладают высокой прочностью, вибростойкостью, герметичностью и другими ценными показателями, что обусловливает всё возрастающие масштабы применения К. в различных областях народного хозяйства и быту. Широкий ассортимент современных К. позволяет решать самые разнообразные задачи - от создания железобетонных мостов со склеенными конструкциями до производства миниатюрных электронных приборов, от изготовления клеёной одежды и обуви до наложения клеевых швов при операциях на внутренних органах человека, от склеенных игрушек до винтов современных вертолётов и деталей космических кораблей.
Лит.: Кардашов Д. А., Синтетические клеи, 2 изд., М., 1968: Берлин А. А., Басин В. Е., Основы адгезии полимеров, М., 1969; Хрулев В. М., Синтетические клеи и мастики, М., 1970; Handbook ot adhesives, ed. by 1 . Skeist, N. Y. - L., 1962.
А. Б. Давыдов.