Como prometí en el artículo piloto "adhesivo", consideraremos las colas gradualmente. Para no posponer el asunto por mucho tiempo, decidí darle algunos datos relacionados con mi amado, no le temo a la palabra, pegamento popular, con "superpegamento" de cianoacrilato. Además, lo mejor que pude, intenté, en el marco del tema del artículo, aclarar todas las preguntas que los lectores hicieron en la parte anterior. Entonces, si eres un usuario activo de superglue, no te lo pierdas. La información más actualizada sobre "soda + superpegamento", sobre por qué el superpegamento debe almacenarse en el refrigerador y ¿es posible aligerar el algodón con superpegamento que enjuagar? ¡Todo está bajo el corte!
A pesar de que, según businesswire.com, el mercado mundial de adhesivos adhesivos pertenece a los epóxidos y poliuretanos, decidí comenzar la historia con pegamento de cianoacrilato. Explicó las razones al comienzo del artículo :)
Lo primero, tradicionalmente, es una pequeña introducción histórica para ver el largo camino del pegamento a nuestra mesa .
Historia de ocurrencia
La primera solicitud de patente que describe el cianoacrilato se presentó en 1942. Esta sustancia fue obtenida por empleados de BF Goodrich Company como resultado de materiales de detección que pueden ser útiles para la fabricación de miras ópticas.
Aunque los investigadores vieron que la nueva sustancia es capaz de pegar todo con lo que entra en contacto, no encontró uso militar. El desarrollo desempolvó en los estantes hasta 1958, cuando varias personas de Eastman Kodak decidieron crear un nuevo pegamento, llamado Eastman 910. El lento ritmo de entrada al mercado se explica por el hecho de que en la década de los 60 las tecnologías aún no se habían desarrollado para almacenar y transportar el pegamento sin cambiar sus propiedades químicas. Además, los adhesivos de la primera generación tenían una mayor fragilidad de la junta adhesiva (lo que provocaba grietas y desprendimientos), llenaban débilmente los huecos y tenían un olor penetrante. En la década de 1960, Eastman Kodak vendió los derechos del cianoacrilato a Loctite, que en 1971 superó todos los problemas técnicos al modificar las formulaciones y lanzó su propia línea de cianoacrilato llamada Super Bonder. A partir de este momento, comenzó la procesión victoriosa de superpegamento en el planeta (en la persona de productos Henkel, Loctite, Eastman y Permabond). Por cierto, Permabond todavía produce cianocrilato de la composición original "910".
Que hay adentro
Los adhesivos de cianoacrilato son adhesivos de un componente de acción rápida basados en monómeros de 2-cianoacrilato de alquilo. La reacción de curado de estos adhesivos es tan rápida que se denominan adhesivos de acción rápida o superpegamentos. La singularidad del superpegamento es que se une rápida y firmemente a diversos materiales, sin necesidad de calentamiento o presión prolongada. Tradicionalmente, la base para el superpegamento es el cianoacrilato de etilo, pero también se usan los cianoacrilatos de metilo (los pegamentos más baratos), n-butilo, alilo, metoxietilo y etoxietilo.
Con un tamaño molecular mínimo, el cianoacrilato de metilo muestra la mejor adhesión a los metales y a veces es más resistente a los solventes. Es el cianoacrilato de metilo que se utiliza para unir plástico / caucho con metal (+ fijación de pequeños tornillos de ajuste, remaches, etc.)
El cianoacrilato de etilo es el más común de todos los cianoacrilatos y el más utilizado. Es el más adecuado para unir la mayoría de los plásticos y elastómeros y tiene una excelente adhesión al policarbonato, ABS, PVC y caucho de butilo.
ejemplos de la resistencia de algunos tipos de adhesivos Los alcoxietilcianoacrilatos , a diferencia de los dos hermanos mencionados anteriormente, no tienen un olor fuerte e irritante y no permiten la opacidad del material adyacente a la línea de pegamento. Sin embargo, debido a su alto peso molecular, estos compuestos se curan lentamente y tienen una adhesión reducida a polímeros y metales.
La reacción de curado de cualquier cianoacrilato es una polimerización aniónica iniciada por cualquier componente débilmente alcalino presente en la superficie de la mayoría de los materiales. La humedad adsorbida en las superficies a unir o contener en las capas superficiales del material conduce a una reticulación continua en capas delgadas (esto, junto con la acción de las aminas biogénicas, explica la excelente unión de los dedos).
En la imagen, las esferas grandes son el monómero de cianoacrilato de alquilo, los círculos blancos pequeños son el estabilizador de ácido y las esferas oscuras representan rastros de agua en la superficie. Cuando el cianoacrilato entra en contacto con los grupos OH - en la superficie de los materiales a unir, el estabilizador ácido se neutraliza y se forman cadenas de moléculas adhesivas unidas, que durante la polimerización unen las superficies.
Observación sobre refrescosUna polimerización aniónica está asociada con el método sensacional de "pegar refrescos" ( Habra-post ). Este método es adecuado para el caso en que el cianocrilato ordinario (curado satisfactoriamente solo en los espacios de 0.05-0.1 mm, que se mencionará a continuación) necesita ser pegado o empalmado algunos espacios en el material. La costura se llena sucesivamente con bicarbonato de sodio, que actúa como una carga y un agente polimerizador alcalino, y se humedece con cianoacrilato. Como resultado, se obtiene un tipo de acrílico relleno. En principio, con el mismo éxito es posible raspar / taladrar las paredes, también dará un ambiente alcalino y puede actuar como relleno. Este método es bueno para materiales porosos con los cuales el pegamento individual no funciona bien (aprox. Sin la adición de potenciadores de polimerización especiales, más sobre ellos a continuación). La reacción, dependiendo del pegamento, puede proceder exotérmicamente (con la liberación de calor) y, a veces, emitir vapores que son mejores para no respirar (para toxicidad, vea el final del artículo). Por cierto, sobre "estuco en lugar de refresco". Hay un adhesivo producido industrialmente bajo la marca "SupaFix", que utiliza óxido de calcio como acelerador de la polimerización (la cal viva que nuestros constructores (RB exactamente, "lo garantizo") intentan reemplazar el cemento en yesos). La junta de pegamento es en realidad piedra, tan fuerte que incluso se recomienda cerrar las grietas en el concreto.
La velocidad de curado del cianoacrilato, si se deja abierta en la superficie, será relativamente lenta (varias horas) porque no hay suficiente humedad (aunque el cianoacrilato se curará en la interfaz)
Cuando el adhesivo está entre dos superficies firmemente adheridas, aparece humedad en ambas superficies y el cianoacrilato se endurece rápidamente. Por lo tanto, es precisamente el nivel de humedad y el espacio entre las superficies a unir los principales factores que influyen en la velocidad de curado. Las condiciones óptimas de curado para los cianoacrilatos son humedad relativa del 40% al 60%. Una humedad baja, por ejemplo, 20%, conducirá a un curado tardío, y una humedad relativa alta, por ejemplo, 80%, por un lado, cura el adhesivo más rápido, pero por otro lado, convierte el adhesivo en una pieza de polímero inerte antes de que pueda adherirse a la superficie a unir ( lo que significa que la línea de pegamento no funcionará).
Cómo preparar superpegamento para uso futuroLos adhesivos de cianoacrilato tienen una vida útil corta: aproximadamente un año a partir de la fecha de fabricación, si no se abren, y un mes después de la apertura. Esto se debe, a diferencia de la evaporación del disolvente en otros tipos de pegamento, todos con la misma polimerización aniónica lenta con la participación de vapor de agua en el aire. Por lo tanto, en las fábricas, el pegamento se mantiene en una atmósfera seca. Por lo tanto, para extender la vida útil de su querido tubo abierto, siga estas pautas:
- Almacene el adhesivo de cianoacrilato abierto en un recipiente hermético con la mayor cantidad posible de sobres de gel de sílice desecante. Estas bolsas a menudo se empaquetan con zapatos nuevos, productos electrónicos chinos, etc.
- Tape el orificio en el tubo de suministro de pegamento con una aguja de una jeringa desechable. Después de usar el pegamento, el residuo obstruirá la aguja y bloqueará el acceso a la humedad. Para abrir el pegamento si es necesario, simplemente caliente la aguja con un encendedor. El cianoacrilato polimerizado, un termoplástico típico como el plexiglás, flotará y "abrirá la puerta de enlace".
En cuanto a los consejos, mantenga superpegamento en la nevera / congelador. Esto, por supuesto, tiene sentido, ya que como la causa principal de la polimerización es agua líquida y gaseosa, es una buena opción colocar el adhesivo donde el agua es sólida, en un congelador con una temperatura inferior a 0 ° C (32 ° F; 273 K), y detener la reacción de polimerización por completo. Pero hay una PERO. Una vez que el pegamento tendrá que retirarse del refrigerador, y pasar de frío a caliente provocará la condensación y dará tanta agua que no parezca suficiente. Conclusión: en el frío, tiene sentido almacenar solo un tubo sellado. Si se abre el tubo, asegúrese de proporcionar una descongelación suave paso a paso (SIN DESGASTE allí, etc.).
Puede surgir la pregunta de por qué almacenar un tubo sellado si el paquete sellado en sí no permite que la humedad penetre en el pegamento. Aquí el hecho es que durante el proceso de almacenamiento el llamado El envejecimiento de los cianoacrilatos, como resultado de lo cual se vuelven más densos, aumenta la viscosidad, hasta convertirse en piedra (+ hidrólisis lenta con la formación de ácido cianoacrílico). El frío (por debajo de -18 ° C) detiene estos procesos casi por completo y el pegamento se puede almacenar por tiempo ilimitado. Por cierto, un cianoacrilato viejo espesado se puede diluir con más pegamento fresco y líquido de la misma composición (= la misma marca) y se pueden devolver todas las propiedades.
El espacio entre las partes a pegar debería ser idealmente inferior a 0.1 mm, y cuanto más pequeño sea el espacio, más rápido será el curado. Como regla general, los espacios finos dan las costuras más fuertes. Aunque algunas variedades de cianoacrilato le permiten llenar huecos de hasta 0.5 mm, y curados por UV y unir completamente huecos de hasta 5-6 mm.
La resistencia de la unión adhesiva aumenta con el tiempo. Como regla, los cianoacrilatos adquieren suficiente resistencia ya en el primer minuto de unión:
Pero este proceso no se detiene durante las próximas 24 horas y en algunos casos puede duplicar la fuerza. Entonces, dependiendo de la importancia de las partes a pegar, no siempre tiene sentido usarlas de inmediato en la vida cotidiana. El cianoacrilato no debe ser sometido a un impacto físico durante el tiempo crítico de polimerización, ya que la unión adhesiva rota ya no puede recuperar completamente su resistencia.
El cianoacrilato de polialquilo curado es un termoplástico puro muy similar al plexiglás (PMMA). Las propiedades físicas individuales dependen de la naturaleza química de la cadena de éter. La tabla resume todos los pros y los contras de los cianocrilatos.
Contras, al parecer, más. Para deshacerse de ellos, debe modificar los cianoacrilatos puros con varios aditivos. Los adhesivos comerciales consisten en monómero puro con cantidades relativamente pequeñas de aditivos, que mejoran principalmente las características reológicas del producto (viscosidad, etc.). Una composición típica para adhesivo de cianoacrilato contiene 88% de monómero de cianoacrilato, 9% de espesante (p. Ej., PMMA, éteres de celulosa, gomas, etc.), 3% de modificador de la reología (sílice coloidal) y 0.02-0.03% de ácido o radical estabilizador Todos los aditivos funcionales se pueden dividir en dos grupos principales:
- aditivos que modifican el proceso de polimerización
- aditivos que alteran las propiedades del polímero final.
Los modificadores del proceso de polimerización incluyen estabilizadores. Su deber es lograr un equilibrio entre la estabilidad (vida útil) del adhesivo y la tasa de curado. Para este propósito, se usan sustancias inhibidoras de la polimerización, con mayor frecuencia compuestos ácidos (en concentraciones de 5 a 100 ppm ): SO 2 , sulfamidas, SO 3 , ácidos sulfónicos, sulfonas, resinas de intercambio catiónico, quelatos de ácido bórico. También se pueden usar inhibidores de polimerización por radicales libres tales como hidroquinona o fenoles estéricamente impedidos.
En contraste con la acción de los estabilizadores, el objetivo del llamado Aceleradores: un aumento en la velocidad de polimerización. Uno de los inconvenientes de los adhesivos de cianoacrilato de la primera generación fue que estos adhesivos no podían pegar materiales porosos como papel, madera / corcho y cuero. La razón de esto fue que el adhesivo con baja viscosidad fue absorbido por el sustrato poroso antes de su polimerización. Además, un simple engrosamiento del pegamento no dio ningún efecto. Como resultado, se encontró una solución: sustancias que son capaces de unir cationes de metales alcalinos. Curiosamente, el mecanismo por el cual funcionan los aceleradores no está claro, pero la efectividad práctica ha sido probada por la práctica. Ejemplos de compuestos utilizados como aceleradores son éteres corona , óxidos de polialquileno y calixarenos .
Además de los materiales porosos que absorben el pegamento antes de que se seque, hay materiales que tienen una naturaleza de superficie ácida (por ejemplo, muchas telas). Debido a esto, el curado puede durar semanas o incluso nunca tener lugar. En este caso, también se utilizan aceleradores de éter corona. El lector de sappience también mencionó el llamado espuma de cianoacrilato segura que se usa en el modelado de aviones y no daña la espuma de poliestireno (poliestireno, espuma de poliestireno, EPS, XPS), pero también cuesta mucho más que el superglue clásico. Aquí, el principio de funcionamiento de los aditivos es similar al descrito anteriormente para telas y materiales porosos (funciona el principio de "polimerización, no puede destruir la espuma"; por analogía con el conocido, no puede ser perdonado).
La mayoría del segundo grupo de aditivos que cambian las propiedades del polímero final, le permite obtener adhesivos de cianoacrilato con propiedades funcionales especiales. Algunas palabras sobre cada uno en orden de prioridad. Sobre los adhesivos "insensibles a la superficie", ya he dicho. Los adhesivos estándar de cianoacrilato de etilo basados en 2-cianoacrilato de etilo (tal vez metil y bla, bla, bla) son adhesivos que contienen solo un espesante como aditivos funcionales (uno de los descritos anteriormente). Los aditivos restantes en su mayor parte resuelven las desventajas individuales de los cianoacrilatos mencionados anteriormente.
Desventaja: baja tenacidad. La solución a este problema le permite crear adhesivos de cianoacrilato de alta resistencia (resistentes al impacto) que tienen una tenacidad significativamente mayor (y baja capacidad de despegado) debido a la inclusión de elastómeros (ABS o MBS ) en la composición del adhesivo, que forman fases de separación durante el curado.
Las partículas de elastómeros minimizan la propagación de la grieta debido al hecho de que la grieta alcanza una partícula de goma, que recibe el golpe principal y disipa el estrés. Tales adhesivos son particularmente adecuados para unir caucho a metal. Entre las desventajas de los cianoacrilatos de alta resistencia, se puede mencionar su tasa de curación reducida. Me gustaría señalar por separado que hay trabajos que describen el uso del ácido cítrico como un aditivo para el cianoacrilato de etilo clásico, que puede aumentar significativamente la resistencia al impacto de los adhesivos en la unión metal-metal (por ejemplo, aluminio-aluminio).
Desventaja: costura adhesiva frágil. La respuesta a esta deficiencia fue el desarrollo de adhesivos flexibles. Estos cianoacrilatos se han diseñado específicamente para montar conos de altavoces en los altavoces. Lograr flexibilidad permite plastificantes basados en ésteres alifáticos de ácidos carboxílicos (oxálico, tartárico, cítrico). La unión adhesiva resultante no se degrada con el tiempo y permanece plástica indefinidamente. Dichos adhesivos se usan para pegar productos de cuero, telas, etc. materiales (incluidos los que tienen una naturaleza ácida de la superficie). Entre las desventajas: baja resistencia al calor (máximo 75 ° C)
Desventaja: nubosidad de la costura, formación de rayas blanquecinas . , , . - . , , ( ), . (-/-) - . "" — .
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- , . , ( ). , , ( ), , , . ( denisgrim :" — , . — "). , . - (Dermabond, FDA 1998 , SurgiSeal). - Indermil, GluStitch, GluSeal, PeriAcryl, LiquiBand ( IDtmtm ). " Globus". .
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Sobre la toxicidad del vapor . Vapores de cianoacrilato, es decir El monómero gaseoso (el que se polimeriza para formar manchas blancas en los plásticos) irrita las membranas mucosas sensibles del tracto respiratorio (ojos, nariz, garganta, pulmones). Es cierto que rápidamente se polimerizan con humedad en las membranas y se vuelven inertes. Pero en general, es mejor minimizar las posibles consecuencias desagradables y trabajar con adhesivo de cianoacrilato en áreas bien ventiladas. Superglue puede causar una reacción alérgica en contacto con la piel. Y alrededor del 5% de las personas pueden contraer un "resfriado de cianoacrilato" (= rinitis alérgica), con síntomas similares a los de la gripe.
Superpegamento "ardiente"
El uso de cianoacrilatos para unir algunos materiales naturales como el algodón (jeans, bastoncillos de algodón, bolas de algodón, hilo o tela) o lana puede provocar una reacción exotérmica. El calor generado puede causar quemaduras o envenenar al experimentador con humo blanco irritante. Pero es importante que el pegamento sea cianocrilato puro, sin aditivos (Permabond 910 "), de lo contrario, un enfoque efectivo no funcionará. Consulte la explicación a continuación (se puede hacer clic).
Superpegamento en medicina forense - para tomar huellas digitalesComentario de spiritus_sancti : para completar, vale la pena agregar sobre las cámaras de cianoacrilato . Para buscar huellas en superficies oscuras y porosas: el objeto se suspende en una cámara donde se vierte el superpegamento, y sus pares que reaccionan con rastros de descarga de los dedos muestran huellas digitales con rastros blanquecinos (sin embargo, muchos vieron esto en el empaque del superpegamento en recipientes cerrados). Para los forenses, esta fue una mini revolución, que le permitió encontrar impresiones en superficies complejas, y no solo polvo en superficies lisas.
¿Hay algún superpegamento sólido?
Tal cosa realmente tiene un lugar para estar. Y es una sustancia sólida, que cuando se calienta (justo por encima de la temperatura ambiente) se licua y se convierte en pegamento. Hasta donde yo sé, la caprolactona actúa como un moldeador de un estado sólido.
¿Cómo lavar el superpegamento?
Es importante saber qué tipo de cianoacrilato necesita ser lavado. El cianoacrilato de metilo (la base de los adhesivos más comunes y baratos) se disuelve lentamente en agua. El cianoacrilato de etilo no se disuelve en agua, etanol y muchas otras sustancias, sino que, por el contrario, se congela instantáneamente en lugares de contacto con ellos. Los cianoacrilatos se disuelven bien bajo la influencia del dimetilsulfóxido concentrado (DMSO, medicamento Dimexidum en la farmacia más cercana), usando un removedor de adhesivo secundario basado en carbonato de propileno, muchos lavados de cianoacrilato extraños contienen nitrometano. Hay referencias al hecho de que el superglue se lavó con acetonitrilo o γ-butirolactona ( pero muy probablemente los empleados del departamento de tratamiento médico fueron arrastrados )
Una vista alternativa de enrojecimiento / pelado de un lector Snarky
¿Cómo pelar pegado?Pegarlo es la mitad de la batalla, lo más interesante es cómo despegarlo :)
En mi hobby, los modelos de automóviles controlados por radio, las gomas se adhieren a los discos de plástico con adhesivos de cianoacrilato. Como en cualquier deporte, el consumo de caucho es grande: hasta 3-5 juegos de 4 piezas pueden ir a una competencia. En consecuencia, si el caucho es un material consumible, entonces los discos se pueden usar repetidamente si de alguna manera quitas los neumáticos pegados. Lo que no se ha probado durante muchos años de este hobby :)
1. Dimexido . No funciona de la palabra en absoluto, no conozco a una sola persona, ni aquí ni en el extranjero, que usaría este método más de una vez (para probar). Tampoco tuve éxito.
2. El método térmico . Asar en el horno, cocinar en una sartén o usar ollas a presión. El método funciona, pero lleva mucho tiempo y está asociado con el olor, la contaminación, etc. Además, la incapacidad física para alcanzar temperaturas superiores a 100 ° C a presión atmosférica normal requiere un proceso largo. Usar una olla a presión acelera el proceso. Usado por una gran cantidad de personas. En un momento, para este negocio compré una multicocina, una olla a presión controlada electrónicamente, que hace que el proceso sea simple y rápido, no más de 15-20 minutos a 145C
3. Acetona . La forma más común, simple y conveniente. Los artículos a pegar se colocan en un cubo de plástico grande u otro recipiente que está sellado herméticamente, se vierte acetona en el recipiente (no más de 1/10 de volumen) y ... Y eso es todo. La capacidad se cierra y se deja durante 12-24 horas. Después de este tiempo, todo está pegado, los discos se pueden quitar y reutilizar. La acetona también se puede usar repetidamente.
Apéndice 1: a solicitud de los lectores: una tabla comparativa de fabricantes / marcas de adhesivos de cianoacrilato. No hay empacadores rusos aquí, ya que no tienen prisa por hablar sobre su producto. Atencion Debajo del spoiler hay una imagen enorme.
Marcas mundiales de adhesivo de cianoacrilato. Tabla resumenLeyenda de la mesa:
LSS : resistencia al corte
TS : resistencia a la tracción
SG : gravedad específica (densidad relativa a la densidad del agua).
Relleno de huecos: el espacio máximo que el pegamento líquido puede llenar, en mm.
Índice de refracción : el indicador es de interés al pegar plásticos transparentes y vidrio.
Tiempo de curado (seg.) : Tiempo de curado inicial para la resistencia de soldadura estándar. La fuerza máxima se produce en aproximadamente 24 horas (ver artículo).
Apéndice 2: Tabla de resistencia a la radiación de varios adhesivos (a solicitud de mphys )
NB la primera parte de la "serie de pegamento" - Opus sobre His Majesty Clay. Primera parte: introducción
Y además:
Opus sobre Su Majestad Clay. Tercera parte: poliuretano vs frío espacial
Opus sobre Su Majestad Clay. Cuarta parte - Siliconas
¿El próximo artículo dependerá de la comunidad Habr, para subj .
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Fuentes utilizadasDean J (1985), Lange's Handbook of Chemistry, McGraw Hill, Nueva York.
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