Comme je l'ai promis dans l'article pilote "collant" - nous considérerons les colles progressivement. Afin de ne pas retarder le sujet pendant longtemps, j'ai décidé de vous donner quelques faits liés à ma bien-aimée, je n'ai pas peur du mot, colle populaire - avec du cyanoacrylate " super glue ". De plus, au mieux de mes capacités, j'ai essayé, dans le cadre du sujet de l'article, d'éclairer toutes les questions posées par les lecteurs dans la partie précédente. Donc, si vous êtes un utilisateur actif de superglue - ne manquez pas. Les informations les plus pertinentes sur "soda + superglue", sur la raison pour laquelle la superglue doit être stockée dans le réfrigérateur et s'il est possible d'alléger le coton avec de la superglue, que rincer?, Quelles colles? - tout est sous la coupe!
Malgré le fait que, selon businesswire.com, le marché mondial des adhésifs adhésifs appartient aux époxydes et aux polyuréthanes, j'ai décidé de commencer l'histoire avec de la colle cyanoacrylate. Il a expliqué les raisons au début de l'article :)
La première chose, traditionnellement, est une petite introduction historique pour voir le long chemin de la colle à notre table .
Antécédents d'occurrence
La première demande de brevet décrivant le cyanoacrylate a été déposée en 1942. Cette substance a été obtenue par des employés de la société BF Goodrich grâce à des matériaux de criblage qui peuvent être utiles pour la fabrication de viseurs optiques.
Bien que les chercheurs aient vu que la nouvelle substance est capable de coller tout ce avec quoi elle entre en contact, il n'a pas trouvé d'utilisation militaire. Le développement a été poussiéreux sur les étagères jusqu'en 1958, lorsque plusieurs personnes d'Eastman Kodak ont décidé de créer une nouvelle colle, appelée Eastman 910. La lenteur de l'entrée sur le marché s'explique par le fait que dans les années 60 les technologies n'avaient pas encore été développées pour stocker et transporter la colle sans en modifier les propriétés chimiques. De plus, les adhésifs de la première génération avaient une fragilité accrue du joint adhésif (qui conduisait à la fissuration et au pelage), remplissaient faiblement les interstices et avaient une odeur âcre. Dans les années 1960, Eastman Kodak a vendu les droits du cyanoacrylate à Loctite, qui en 1971 a surmonté tous les problèmes techniques en modifiant les composés et a lancé sa propre ligne de cyanoacrylate appelée Super Bonder. A partir de ce moment, la procession victorieuse de superglue a commencé sur la planète (face aux produits de Henkel, Loctite, Eastman et Permabond). Soit dit en passant, Permabond produit toujours du cyanocrylate de la composition originale "910".
Qu'y a-t-il à l'intérieur?
Les adhésifs cyanoacrylates sont des adhésifs monocomposants à action rapide à base de monomères alkyl-2-cyanoacrylates. La réaction de durcissement de ces adhésifs est si rapide qu'ils sont appelés adhésifs à action rapide, ou super-colles. La particularité de la super-colle est qu'elle se lie rapidement et fermement à divers matériaux, sans nécessiter de chauffage ni de pression prolongée. Traditionnellement, la base de la super-colle est le cyanoacrylate d'éthyle, mais les cyanoacrylates de méthyle (les colles les moins chères), de n-butyle, d'allyle, de méthoxyéthyle et d'éthoxyéthyle sont également utilisés.
Ayant une taille moléculaire minimale, le cyanoacrylate de méthyle présente la meilleure adhérence aux métaux et est parfois plus résistant aux solvants. C'est le cyanoacrylate de méthyle qui est utilisé pour coller le plastique / caoutchouc avec du métal (+ fixation de petites vis de réglage, rivets, etc.)
Le cyanoacrylate d'éthyle est le plus commun de tous les cyanoacrylates et le plus largement utilisé. Il est le mieux adapté pour coller la plupart des plastiques et élastomères et a une excellente adhérence au polycarbonate, ABS, PVC et caoutchouc butyle.
exemples de la résistance de certains types de collage Contrairement aux deux frères mentionnés ci-dessus, les alcoxyéthylcyanoacrylates n'ont pas d'odeur irritante aiguë et ne permettent pas de trouble du matériau adjacent à la ligne de colle. Cependant, en raison de leur poids moléculaire élevé, ces composés durcissent lentement et ont une adhérence réduite aux polymères et aux métaux.
La réaction de durcissement de tout cyanoacrylate est une polymérisation anionique initiée par tous les composants faiblement alcalins présents à la surface de la plupart des matériaux. La réticulation continue en couches minces est causée par l'humidité adsorbée sur les surfaces à coller ou contenues dans les couches de surface du matériau (ce qui, avec l'action des amines biogéniques, explique l'excellente adhérence des doigts).
Dans l'image, les grandes sphères sont le monomère cyanoacrylate d'alkyle, les petits cercles blancs sont le stabilisateur d'acide et les sphères sombres représentent des traces d'eau à la surface. Lorsque le cyanoacrylate entre en contact avec des groupes OH à la surface des matériaux à coller, le stabilisant acide est neutralisé et des chaînes de molécules adhésives liées se forment qui, pendant la polymérisation, lient les surfaces entre elles.
Remarque sur le sodaUne polymérisation anionique est associée à la méthode sensationnelle de «collage de soude» ( Habra-post ). Cette méthode convient au cas où le cyanocrylate ordinaire (ne durcissant de manière satisfaisante que dans les espaces de 0,05 à 0,1 mm, qui seront mentionnés ci-dessous) doit être collé ou épissé quelques espaces dans le matériau. Le joint est successivement rempli de bicarbonate de soude, qui sert de charge et d'agent de polymérisation alcalin, et est humidifié avec du cyanoacrylate, ce qui permet d'obtenir une sorte d'acrylique chargé. En principe, avec le même succès, il est possible de gratter / percer les murs, cela donnera également un environnement alcalin et peut agir comme charge. Cette méthode est bonne pour les matériaux poreux avec lesquels la colle individuelle ne fonctionne pas bien (environ sans l'ajout d'améliorateurs de polymérisation spéciaux, plus sur eux ci-dessous). La réaction, selon la colle, peut se dérouler de façon exothermique (avec dégagement de chaleur) et émettre parfois des vapeurs mieux à ne pas respirer (pour la toxicité, voir en fin d'article). Au fait, à propos de "stuc au lieu de soda". Il existe un adhésif commercialisé sous le nom de marque "SupaFix", qui utilise de l'oxyde de calcium comme accélérateur de polymérisation (la chaux vive que nos constructeurs (RB jusqu'à présent, "je le garantis") essaient de remplacer le ciment dans les enduits). Le joint de colle est en fait de la pierre, si solide qu'il est même recommandé de fermer les fissures dans le béton.
Le taux de durcissement du cyanoacrylate, s'il est laissé ouvert sur la surface, sera relativement lent (plusieurs heures) car il n'y a pas assez d'humidité (bien que le cyanoacrylate durcisse à l'interface)
Lorsque l'adhésif se trouve entre deux surfaces adhérant étroitement, de l'humidité apparaît sur les deux surfaces et le cyanoacrylate durcit rapidement. C'est donc précisément le taux d'humidité et l'écart entre les surfaces à coller qui sont les principaux facteurs influençant le taux de durcissement. Les conditions de durcissement optimales pour les cyanoacrylates sont une humidité relative de 40% à 60%. Une faible humidité, par exemple 20%, entraînera un durcissement retardé et une humidité relative élevée, par exemple 80%, d'une part durcit l'adhésif plus rapidement, mais d'autre part, elle transforme l'adhésif en un morceau de polymère inerte avant qu'il ne puisse adhérer à la surface à coller ( ce qui signifie que la ligne de colle ne fonctionnera pas).
Comment préparer la superglue pour une utilisation futureLes adhésifs cyanoacrylates ont une courte durée de vie - environ un an à compter de la date de fabrication, s'ils ne sont pas ouverts, et un mois après l'ouverture. Cela est dû, contrairement à l'évaporation du solvant dans d'autres types de colle, tous avec la même polymérisation anionique lente avec la participation de la vapeur d'eau dans l'air. Par conséquent, dans les usines, la colle est conservée dans une atmosphère sèche. Par conséquent, pour prolonger la durée de vie de votre tube ouvert bien-aimé, suivez ces directives:
- Conservez l'adhésif cyanoacrylate ouvert dans un récipient hermétique avec autant de sachets de gel de silice séchant que possible. Ces sacs sont souvent mis dans des emballages avec de nouvelles chaussures, de l'électronique chinoise, etc.
- boucher le trou dans le tube d'alimentation en colle avec une aiguille d'une seringue jetable. Après avoir utilisé la colle, les résidus obstrueront l'aiguille et bloqueront l'accès à l'humidité. Pour ouvrir la colle si nécessaire, chauffez simplement l'aiguille avec un briquet. Le cyanoacrylate polymérisé - un thermoplastique typique comme le plexiglas, flottera et "ouvrira la passerelle".
Quant aux conseils, conservez la superglue au réfrigérateur / congélateur. Cela, bien sûr, est logique, car comme la principale cause de polymérisation est l'eau liquide et gazeuse, c'est une bonne option pour placer l'adhésif là où l'eau est solide - dans un congélateur à une température inférieure à 0 ° C (32 ° F; 273 K) - et arrêter complètement la réaction de polymérisation. Mais il y a un MAIS. Une fois que la colle devra être retirée du réfrigérateur, le passage du froid au chaud entraînera de la condensation et donnera tellement d'eau que cela ne semble pas suffisant. Conclusion - dans le froid, il est logique de ne stocker qu'un tube scellé. Si le tube est ouvert, assurez-vous de procéder à un dégivrage progressif en douceur (NOFROST là-bas, etc.).
La question peut se poser, pourquoi stocker un tube scellé si l'emballage scellé lui-même ne permet pas à l'humidité de pénétrer dans la colle. Ici, le fait est que pendant le processus de stockage, le soi-disant le vieillissement des cyanoacrylates, à la suite duquel ils deviennent plus denses, augmente la viscosité, jusqu'à se transformer en pierre (+ hydrolyse lente avec formation d'acide cyanoacrylique). Le froid (en dessous de -18 ° C) arrête ces processus presque complètement et la colle peut être stockée pour une durée illimitée. Soit dit en passant, un vieux cyanoacrylate épaissi peut être dilué avec de la colle plus fraîche et liquide de la même composition (= la même marque) et toutes les propriétés peuvent être restituées.
L'espace entre les pièces à coller doit idéalement être inférieur à 0,1 mm, et plus l'espace est petit, plus le durcissement est rapide. En règle générale, les espaces minces donnent les coutures les plus solides. Bien que certaines variétés de cyanoacrylate vous permettent de combler les espaces jusqu'à 0,5 mm, les UV et durcissent complètement les espaces jusqu'à 5-6 mm.
La résistance du joint adhésif augmente avec le temps. En règle générale, les cyanoacrylates acquièrent une résistance suffisante dès la première minute de collage:
Mais ce processus ne s'arrête pas pendant les 24 prochaines heures et peut dans certains cas doubler la force. Ainsi, selon l'importance des pièces à coller, il n'est pas toujours logique de les utiliser immédiatement dans la vie de tous les jours. Le cyanoacrylate ne doit pas être soumis à un impact physique pendant le temps critique de polymérisation, car le joint adhésif cassé ne peut plus récupérer complètement sa résistance.
Le polyalkyl cyanoacrylate durci est un thermoplastique pur très similaire au plexiglas (PMMA). Les propriétés physiques individuelles dépendent de la nature chimique de la chaîne éthérée. Le tableau résume tous les avantages et les inconvénients des cyanocrylates.
Inconvénients, apparemment, plus. Pour vous en débarrasser, vous devez modifier les cyanoacrylates purs avec divers additifs. Les adhésifs commerciaux sont constitués de monomère pur avec des quantités d'additifs relativement faibles, qui améliorent principalement les caractéristiques rhéologiques du produit (viscosité, etc.). Une composition typique pour un adhésif cyanoacrylate contient 88% de monomère cyanoacrylate, 9% d'épaississant (par exemple PMMA, éthers de cellulose, caoutchoucs, etc.), 3% de modificateur de rhéologie (silice colloïdale) et 0,02-0,03% d'acide ou de radical stabilisateur. Tous les additifs fonctionnels peuvent être divisés en deux groupes principaux:
- additifs qui modifient le processus de polymérisation
- additifs qui modifient les propriétés du polymère final.
Les modificateurs du processus de polymérisation comprennent des stabilisants. Leur devoir est de trouver un équilibre entre la stabilité (durée de vie) de l'adhésif et le taux de durcissement. A cet effet, des substances inhibitrices de polymérisation sont utilisées, le plus souvent des composés acides (en concentrations de 5 à 100 ppm ): SO 2 , sulfamides, SO 3 , acides sulfoniques, sulfones, résines échangeuses de cations, chélates d'acide borique. Des inhibiteurs de polymérisation radicalaire tels que l' hydroquinone ou des phénols à encombrement stérique peuvent également être utilisés.
Contrairement à l'action des stabilisateurs, l'objectif de la soi-disant accélérateurs - une augmentation du taux de polymérisation. L'un des inconvénients des adhésifs cyanoacrylates de la première génération était que ces adhésifs ne pouvaient pas coller des matériaux poreux tels que le papier, le bois / liège et le cuir. La raison en était que l'adhésif à faible viscosité était absorbé par le substrat poreux avant sa polymérisation. De plus, un simple épaississement de la colle n'a donné aucun effet. En conséquence, une solution a été trouvée - des substances capables de se lier aux cations alcalins. Fait intéressant, le mécanisme par lequel les accélérateurs fonctionnent n'est pas clair, mais l'efficacité pratique a été prouvée par la pratique. Des exemples de composés utilisés comme accélérateurs sont les éthers couronnes , les oxydes de polyalkylène et les calixarènes .
En plus des matériaux poreux qui absorbent la colle avant qu'elle ne sèche, il existe des matériaux qui ont une nature de surface acide (par exemple, de nombreux tissus). Pour cette raison, le durcissement peut durer des semaines, voire ne jamais avoir lieu. Dans ce cas, des accélérateurs d'éther couronne sont également utilisés. Le lecteur sappience a également mentionné le soi-disant cyanoacrylate sans mousse qui sont utilisés dans la modélisation des avions et n'endommagent pas la mousse de polystyrène (polystyrène, styromousse, EPS, XPS), mais coûtent également beaucoup plus cher que la superglue classique. Ici, le principe de fonctionnement des additifs est similaire à celui décrit ci-dessus pour les tissus et les matériaux poreux (le principe de "polymérisation, vous ne pouvez pas détruire la mousse" fonctionne - par analogie avec le bien connu, vous ne pouvez pas être pardonné).
La plupart du deuxième groupe d'additifs qui modifient les propriétés du polymère final, vous permet d'obtenir des adhésifs cyanoacrylates avec des propriétés fonctionnelles spéciales. Quelques mots sur chacun par ordre de priorité. À propos des adhésifs "insensibles à la surface", je l'ai déjà dit. Les adhésifs standard au cyanoacrylate d'éthyle à base de 2-cyanoacrylate d'éthyle (peut-être le méthyle et le bla bla bla) sont des adhésifs qui ne contiennent qu'un épaississant comme additifs fonctionnels (l'un des précédents). Les additifs restants résolvent pour la plupart les inconvénients individuels des cyanoacrylates mentionnés ci-dessus.
Inconvénient: faible ténacité. La solution à ce problème permet la création d'adhésifs cyanoacrylates à haute résistance (résistants aux chocs) qui ont une ténacité considérablement augmentée (et une faible pelabilité) en raison de l'inclusion d'élastomères (ABS ou MBS ) dans la composition de l'adhésif, qui forment les phases séparées pendant le durcissement.
Les particules d'élastomères minimisent la propagation de la fissure du fait que la fissure atteint une particule de caoutchouc qui prend le coup principal et dissipe la contrainte. Ces adhésifs sont particulièrement adaptés pour coller le caoutchouc au métal. Parmi les inconvénients des cyanoacrylates à haute résistance, leur taux de durcissement réduit peut être mentionné. Je voudrais noter séparément qu'il existe des travaux qui décrivent l'utilisation d'acide citrique comme additif au cyanoacrylate d'éthyle classique, ce qui peut augmenter considérablement la résistance aux chocs des adhésifs dans les assemblages métal-métal (par exemple, aluminium-aluminium).
Inconvénient: couture adhésive fragile. La réponse à cette lacune a été le développement d'adhésifs flexibles. Ces cyanoacrylates ont été spécialement conçus pour monter des cônes d'enceintes sur des enceintes. Atteindre la flexibilité a permis des plastifiants à base d'esters aliphatiques d'acides carboxyliques (oxaliques, tartriques, citriques). Le joint adhésif résultant ne se dégrade pas avec le temps et reste en plastique indéfiniment. Ces adhésifs sont utilisés lors du collage de produits en cuir, de tissus, etc. matériaux (y compris ceux ayant une nature acide de la surface). Parmi les inconvénients - faible résistance à la chaleur (max 75 ° C)
Inconvénient: opacification de la couture, formation de stries blanchâtres . , , . - . , , ( ), . (-/-) - . "" — .
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À propos de la toxicité des vapeurs . Vapeurs de cyanoacrylate, c.-à-d. le monomère gazeux (celui qui polymérise pour former des taches blanches sur les plastiques) irrite les muqueuses sensibles des voies respiratoires (yeux, nez, gorge, poumons). Certes, ils polymérisent rapidement avec l'humidité dans les membranes et deviennent inertes. Mais en général, il est préférable de minimiser les conséquences désagréables possibles et de travailler avec un adhésif cyanoacrylate dans des zones bien ventilées. La superglue peut provoquer une réaction allergique au contact cutané. Et environ 5% des personnes peuvent avoir un «rhume cyanoacrylate» (= rhinite allergique), avec des symptômes pseudo-grippaux.
Superglue "brûlant"
L'utilisation de cyanoacrylates pour coller certains matériaux naturels tels que le coton (jeans, cotons-tiges, boules de coton, fil ou tissu) ou la laine peut entraîner une réaction exothermique. La chaleur générée peut provoquer des brûlures ou empoisonner l'expérimentateur avec une fumée blanche irritante. Mais il est important que la colle soit du cyanocrylate pur, sans aucun additif (Permabond 910 "), sinon une mise au point efficace ne fonctionnera pas. Voir l'explication ci-dessous (cliquable).
Superglue en médecine légale - pour les empreintes digitalesCommentaire de spiritus_sancti : pour être complet, il convient d'ajouter des informations sur les chambres de cyanoacrylate . pour rechercher des empreintes sur des surfaces sombres et poreuses - l'objet est suspendu dans une chambre où la superglue est versée, et ses paires réagissant avec des traces de sécrétions des doigts montrent des empreintes digitales avec des traces blanchâtres (cependant, beaucoup l'ont vu sur l'emballage de superglue couché dans des conteneurs fermés). Pour la médecine légale, ce fut une mini révolution, vous permettant de trouver des impressions sur des surfaces complexes, et pas seulement de la poudre sur des surfaces lisses.
Existe-t-il une super-colle solide?
Une telle chose a vraiment sa place. Et c'est une substance solide qui, lorsqu'elle est chauffée (juste au-dessus de la température ambiante), se liquéfie et se transforme en colle. Pour autant que je sache, la caprolactone agit comme un modeleur d'un état solide.
Comment laver la superglue?
Il est important de savoir quel type de cyanoacrylate doit être lavé. Le cyanoacrylate de méthyle (la base des adhésifs les plus courants et les moins chers) se dissout lentement dans l'eau. Le cyanoacrylate d'éthyle ne se dissout pas dans l'eau, l'éthanol et de nombreuses autres substances, mais, au contraire, gèle instantanément aux endroits en contact avec eux. Les cyanoacrylates se dissolvent bien sous l'influence du diméthylsulfoxyde concentré (DMSO, médicament Dimexidum dans la pharmacie la plus proche), en utilisant un dissolvant adhésif Secunda à base de carbonate de propylène, de nombreux lavages cyanoacrylates étrangers contiennent du nitrométhane. Il y a des références au fait que la superglue a été lavée avec de l'acétonitrile ou de la γ-butyrolactone ( mais très probablement les employés du département de traitement médical emportés )
Une autre vue du rinçage / pelage à partir d'un lecteur Snarky
Comment peler collé?Le coller est la moitié de la bataille, le plus intéressant est de savoir comment le décoller :)
Dans mon hobby - les modèles de voitures radiocommandées - le caoutchouc colle aux disques en plastique avec des adhésifs cyanoacrylates. Comme dans tout sport, la consommation de caoutchouc est importante - jusqu'à 3-5 ensembles de 4 pièces peuvent aller à une compétition. Par conséquent, si le caoutchouc est un matériau consommable, les disques peuvent être utilisés à plusieurs reprises si vous en retirez les pneus collés. Ce qui n'a pas été essayé pendant de nombreuses années de ce passe-temps :)
1. Dimexide . Cela ne fonctionne pas du tout, je ne connais pas une seule personne, ni ici ni à l'étranger, qui utiliserait cette méthode plus d'une fois (pour essayer). Je n'ai pas réussi non plus.
2. La méthode thermique . Rôtir au four, cuire dans une casserole ou à l'aide d'autocuiseurs. La méthode fonctionne, mais prend beaucoup de temps et est associée à l'odeur, la pollution, etc ... De plus, l'impossibilité physique d'atteindre des températures supérieures à 100 ° C à pression atmosphérique normale nécessite un processus long. L'utilisation d'un autocuiseur accélère le processus. Utilisé par un grand nombre de personnes. À un moment donné, pour cette entreprise, j'ai acheté un multicuiseur - un autocuiseur à commande électronique, ce qui rend le processus simple et rapide - pas plus de 15-20 minutes à 145 ° C
3. Acétone . La manière la plus courante, simple et pratique. Les articles à coller sont placés dans un grand seau en plastique ou un autre récipient hermétiquement fermé, de l'acétone est versée dans le récipient (pas plus de 1/10 de volume) et ... Et c'est tout. La capacité est fermée et laissée pendant 12-24 heures. Passé ce délai, tout est collé, les disques peuvent être retirés et réutilisés. L'acétone peut également être utilisée à plusieurs reprises.
Annexe 1: à la demande des lecteurs - un tableau comparatif des fabricants / marques d'adhésifs cyanoacrylates. Il n'y a pas d'emballeurs russes ici, car ils ne sont pas pressés de parler de leur produit. Attention! Sous le spoiler est une image énorme.
Marques mondiales d'adhésif cyanoacrylate. Tableau récapitulatifLégende du tableau:
LSS : Résistance au cisaillement
TS : résistance à la traction
SG : gravité spécifique (densité par rapport à la densité de l'eau).
Remplissage de l' espace: l'espace maximum que la colle liquide peut combler, en mm.
Indice de réfraction : L'indicateur est intéressant lors du collage de plastiques transparents et de verre.
Temps de durcissement (sec) : Temps de durcissement initial pour la résistance de soudure standard. La force maximale se produit en environ 24 heures (voir l'article).
Annexe 2: Tableau de résistance aux radiations de divers adhésifs (à la demande de mphys )
NB la première partie de la "série des colles" - Opus sur Sa Majesté Clay. Première partie - Introduction
Et plus loin:
Opus sur Sa Majesté Clay. Troisième partie - Polyuréthane vs Space Cold
Opus sur Sa Majesté Clay. Quatrième partie - Silicones
Le prochain article dépendra-t-il de la communauté Habr, pour subj .
ps toutes les mises à jour et notes intermédiaires à partir desquelles les articles habra sont bien formés peuvent maintenant être vus dans mon canal de télégramme
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Sources utiliséesDean J (1985), Lange's Handbook of Chemistry, McGraw Hill, New York.
Drain KF, Guthrie J, Hung C, Martin F et Otterburn M (1984), `` Effet de l'humidité sur la résistance des liaisons adhésives cyanoacrylate acier-acier '', J.Adhésion, 17 (1), 71-81
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