Como prometi no artigo piloto "pegajoso" - consideraremos as colas gradualmente. Para não adiar por muito tempo, decidi contar alguns fatos relacionados à minha amada, não tenho medo da palavra cola popular - com " super cola " de cianoacrilato. Além disso, da melhor maneira possível, tentei, dentro da estrutura do tópico do artigo, esclarecer todas as perguntas que os leitores fizeram na parte anterior. Então, se você é um usuário ativo da supercola - não perca. As informações mais atualizadas sobre "refrigerante + supercola", sobre por que a supercola precisa ser armazenada na geladeira e é possível clarear o algodão com a supercola, do que enxaguar? - tudo está em risco!
Apesar do fato de que, de acordo com a businesswire.com, o mercado global de adesivos adesivos pertence a epóxidos e poliuretanos, decidi começar a história com cola de cianoacrilato. Ele explicou os motivos no início do artigo :)
A primeira coisa, tradicionalmente, é uma pequena introdução histórica para ver o longo caminho da cola em nossa mesa .
História de ocorrência
O primeiro pedido de patente que descreve o cianoacrilato foi depositado em 1942. Esta substância foi obtida por funcionários da BF Goodrich Company como resultado de materiais de triagem que podem ser úteis para a fabricação de miras ópticas.
Embora os pesquisadores tenham visto que a nova substância é capaz de colar tudo com o qual entra em contato, ele não encontrou uso militar. O desenvolvimento chegou às prateleiras até 1958, quando várias pessoas da Eastman Kodak decidiram criar uma nova cola, chamada Eastman 910. O lento ritmo de entrada no mercado foi explicado pelo fato de que, na década de 60, as tecnologias ainda não haviam sido desenvolvidas para armazenar e transportar cola sem alterar suas propriedades químicas. Além disso, os adesivos da primeira geração tinham uma fragilidade aumentada da junta adesiva (o que provocava rachaduras e descamação), preenchiam fracamente as lacunas e tinham um odor pungente. Na década de 1960, a Eastman Kodak vendeu os direitos ao cianoacrilato à Loctite, que em 1971 superou todos os problemas técnicos modificando os compostos e lançou sua própria linha de cianoacrilato chamada Super Bonder. A partir desse momento, começou a vitoriosa procissão de supercola no planeta (em face dos produtos da Henkel, Loctite, Eastman e Permabond). A propósito, Permabond ainda produz cianocrilato da composição original "910".
O que tem dentro?
Os adesivos de cianoacrilato são adesivos de um componente de ação rápida baseados em monômeros de alquil-2-cianoacrilato. A reação de cura desses adesivos é tão rápida que eles são chamados de adesivos de ação rápida ou supercola. A singularidade da supercola é que ela se liga rápida e firmemente a vários materiais, sem a necessidade de aquecimento ou pressão prolongada. Tradicionalmente, a base da supercola é o cianoacrilato de etila, mas também são usados os cianoacrilatos de metila (as colas mais baratas), n-butil, alil, metoxietil e etoxietil.
Com um tamanho molecular mínimo, o cianoacrilato de metila mostra a melhor adesão aos metais e às vezes é mais resistente aos solventes. É o cianoacrilato de metila usado para colar plástico / borracha com metal (+ fixação de pequenos parafusos de ajuste, rebites, etc.)
O cianoacrilato de etila é o mais comum de todos os cianoacrilatos e o mais amplamente utilizado. É mais adequado para colar a maioria dos plásticos e elastômeros e possui excelente adesão ao policarbonato, ABS, PVC e borracha butílica.
exemplos da resistência de alguns tipos de ligação adesiva Os alcoxietilcianoacrilatos , diferentemente dos dois irmãos mencionados acima, não têm um odor irritante acentuado e não permitem turvação do material adjacente à linha de cola. No entanto, devido ao seu alto peso molecular, esses compostos curam lentamente e têm adesão reduzida a polímeros e metais.
A reação de cura de qualquer cianoacrilato é a polimerização aniônica iniciada por qualquer componente fracamente alcalino presente na superfície da maioria dos materiais. A umidade adsorvida nas superfícies a serem coladas ou contidas nas camadas superficiais do material leva à reticulação contínua em camadas finas (isso, juntamente com a ação das aminas biogênicas, explica a excelente ligação dos dedos).
Na figura, as grandes esferas são o monômero de alquil cianoacrilato, os pequenos círculos brancos são o estabilizador de ácido e as esferas escuras representam traços de água na superfície. Quando o cianoacrilato entra em contato com os grupos OH - na superfície dos materiais a serem ligados, o estabilizador ácido é neutralizado e são formadas cadeias de moléculas adesivas ligadas, que durante a polimerização unem as superfícies.
Observação sobre refrigeranteUma polimerização aniônica está associada ao método sensacional de "colagem de refrigerante" ( Habra-post ). Este método é adequado para o caso em que o cianocrilato comum (cura satisfatoriamente apenas nos intervalos de 0,05-0,1 mm, que serão mencionados abaixo) precisa ser colado ou emendado alguns intervalos no material. A costura é sucessivamente preenchida com bicarbonato de sódio, que atua como carga e como agente polimerizador alcalino, e umedecida com cianoacrilato, resultando em uma espécie de acrílico preenchido. Em princípio, com o mesmo sucesso, é possível raspar / perfurar as paredes, também gera um ambiente alcalino e pode atuar como uma carga. Este método é bom para materiais porosos com os quais a cola individual não funciona bem (aprox. Sem a adição de intensificadores especiais de polimerização, mais sobre eles abaixo). A reação, dependendo da cola, pode prosseguir exotermicamente (com a liberação de calor) e às vezes emitir vapores que são melhores para não respirar (quanto à toxicidade, consulte o final do artigo). A propósito, sobre "estuque em vez de refrigerante". Existe um adesivo produzido industrialmente sob a marca "SupaFix", que utiliza óxido de cálcio como acelerador de polimerização (a calagem rápida que nossos construtores (exatamente RB, "eu garanto isso") tenta substituir o cimento em rebocos). A junta de cola é na verdade pedra, tão forte que são recomendadas até para fechar as rachaduras no concreto.
A taxa de cura do cianoacrilato, se deixada aberta na superfície, será relativamente lenta (várias horas) porque não há umidade suficiente (embora o cianoacrilato cure na interface)
Quando o adesivo está entre duas superfícies firmemente aderentes, a umidade aparece em ambas as superfícies e o cianoacrilato endurece rapidamente. Portanto, é precisamente o nível de umidade e o espaço entre as superfícies a serem coladas que são os principais fatores que influenciam a taxa de cura. As condições ideais de cura para os cianoacrilatos são a umidade relativa de 40% a 60%. A baixa umidade, por exemplo, 20%, levará a um atraso na cura, e a alta umidade relativa, por exemplo, 80%, por um lado, cura o adesivo mais rapidamente, mas, por outro lado, transforma o adesivo em um pedaço de polímero inerte antes que possa aderir à superfície a ser aderida ( o que significa que a linha de cola não funcionará).
Como preparar supercola para uso futuroOs adesivos de cianoacrilato têm um prazo de validade curto - cerca de um ano a partir da data de fabricação, se não for aberto, e um mês após a abertura. Isso ocorre porque, diferentemente da evaporação do solvente em outros tipos de cola, todos com a mesma polimerização aniônica lenta com a participação do vapor de água no ar. Portanto, nas fábricas, a cola é mantida em uma atmosfera seca. Portanto, para prolongar a vida útil do seu amado tubo aberto, siga estas diretrizes:
- Armazene o adesivo de cianoacrilato aberto em um recipiente hermético com o máximo possível de saquetas de sílica gel de secagem. Essas sacolas são frequentemente colocadas em embalagens com sapatos novos, eletrônicos chineses etc.
- tampe o orifício no tubo de suprimento de cola com uma agulha de uma seringa descartável. Depois de usar a cola, o resíduo entupirá a agulha e bloqueará o acesso à umidade. Para abrir a cola, se necessário, aqueça a agulha com um isqueiro. O cianoacrilato polimerizado - um termoplástico típico como o plexiglás, flutua e "abre a porta".
Quanto às dicas, mantenha a supercola na geladeira / freezer. Isso, é claro, faz sentido, porque como a principal razão da polimerização é a água líquida e gasosa, é uma boa opção colocar o adesivo onde a água é sólida - em um freezer com temperatura abaixo de 0 ° C (32 ° F; 273 K) - e pare completamente a reação de polimerização. Mas há um MAS. Depois que a cola precisar ser removida da geladeira, passar do frio para o quente levará à condensação e dará tanta água que ela não parece suficiente. Conclusão - no frio, faz sentido armazenar apenas um tubo selado. Se o tubo for aberto, certifique-se de fornecer um degelo passo a passo suave (NOFROST lá, etc.).
A questão pode surgir: por que armazenar um tubo selado se a própria embalagem selada não permite que a umidade entre na cola. Aqui, o fato é que, durante o processo de armazenamento, os chamados o envelhecimento dos cianoacrilatos, como resultado dos quais se tornam mais densos, aumenta a viscosidade, até se transformar em pedra (+ hidrólise lenta com a formação de ácido cianoacrílico). O frio (abaixo de -18 ° C) interrompe esses processos quase completamente e a cola pode ser armazenada por tempo ilimitado. A propósito, um cianoacrilato velho espessado pode ser diluído com mais cola fresca e líquida da mesma composição (= da mesma marca) e todas as propriedades podem ser devolvidas.
Idealmente, a folga entre as peças a serem coladas deve ser menor que 0,1 mm, e quanto menor a folga, mais rápida será a cura. Por via de regra, lacunas finas dão as costuras mais fortes. Embora algumas variedades de cianoacrilato permitam preencher lacunas de até 0,5 mm, curadas por UV e vincular completamente lacunas de 5 a 6 mm.
A força da junta adesiva aumenta com o tempo. Como regra, os cianoacrilatos adquirem força suficiente já no primeiro minuto da ligação:
Mas esse processo não para nas próximas 24 horas e, em alguns casos, pode dobrar a força. Portanto, dependendo da importância das peças a serem coladas, nem sempre faz sentido usá-las imediatamente na vida cotidiana. O cianoacrilato não deve ser sujeito a impacto físico durante o tempo crítico de polimerização, pois a junta adesiva quebrada não pode mais recuperar totalmente sua resistência.
O cianoacrilato de polialquil curado é um termoplástico puro muito semelhante ao plexiglás (PMMA). As propriedades físicas individuais dependem da natureza química da cadeia do éter. A tabela resume todos os prós e contras dos cianocrilatos.
Contras, aparentemente, mais. Para se livrar deles, você deve modificar os cianoacrilatos puros com vários aditivos. Os adesivos comerciais consistem em monômero puro com quantidades relativamente pequenas de aditivos, que melhoram principalmente as características reológicas do produto (viscosidade, etc.). Uma composição típica para adesivo de cianoacrilato contém 88% de monômero de cianoacrilato, 9% de espessante (por exemplo, PMMA, éteres de celulose, borrachas etc.), modificador de reologia de 3% (sílica coloidal) e ácido ou radical de 0,02-0,03% estabilizador. Todos os aditivos funcionais podem ser divididos em dois grupos principais:
- aditivos que modificam o processo de polimerização
- aditivos que alteram as propriedades do polímero final.
Modificadores do processo de polimerização incluem estabilizadores. Seu dever é encontrar um equilíbrio entre a estabilidade (vida útil) do adesivo e a taxa de cura. Para esse fim, são utilizadas substâncias inibidoras da polimerização, na maioria das vezes compostos ácidos (em concentrações de 5 a 100 ppm ): SO2, sulfamidas, SO3, ácidos sulfônicos, sulfonas, resinas de troca catiônica, quelatos de ácido bórico. Inibidores de polimerização por radicais livres, como hidroquinona ou fenóis estericamente impedidos, também podem ser utilizados.
Em contraste com a ação dos estabilizadores, o objetivo dos chamados aceleradores - um aumento na taxa de polimerização. Uma das desvantagens dos adesivos de cianoacrilato da primeira geração foi que esses adesivos não podiam colar materiais porosos, como papel, madeira / cortiça e couro. A razão para isso foi que o adesivo com baixa viscosidade foi absorvido pelo substrato poroso antes de sua polimerização. Além disso, um simples espessamento da cola não produziu nenhum efeito. Como resultado, foi encontrada uma solução - substâncias capazes de ligar cátions de metais alcalinos. Curiosamente, o mecanismo pelo qual os aceleradores funcionam não é claro, mas a eficácia prática foi comprovada pela prática. Exemplos de compostos utilizados como aceleradores são éteres de coroa , óxidos de polialquileno e calixarenos .
Além de materiais porosos que absorvem a cola antes de secar, existem materiais com uma natureza de superfície ácida (por exemplo, muitos tecidos). Por esse motivo, a cura pode durar semanas ou até nunca ocorrer. Neste caso, também são usados aceleradores de éter de coroa. O leitor sappience também mencionou o chamado cianoacrilato de espuma segura que é usado na modelagem de aeronaves e não danifica a espuma de poliestireno (poliestireno, isopor, EPS, XPS), mas também custa muito mais do que a supercola clássica. Aqui, o princípio de operação de aditivos é semelhante ao descrito acima para tecidos e materiais porosos (o princípio de "polimerização, você não pode destruir a espuma" funciona - por analogia com o conhecido, você não pode ser perdoado)
A maioria do segundo grupo de aditivos que altera as propriedades do polímero final permite obter adesivos de cianoacrilato com propriedades funcionais especiais. Algumas palavras sobre cada uma em ordem de prioridade. Sobre os adesivos "insensíveis à superfície", eu já disse. Os adesivos padrão de cianoacrilato de etila à base de 2-cianoacrilato de etila (talvez metil e blá blá blá) são adesivos que contêm apenas um espessante como aditivo funcional (um dos descritos anteriormente). Os demais aditivos resolvem a maior parte das desvantagens individuais dos cianoacrilatos mencionados acima.
Desvantagem: baixa tenacidade. A solução para esse problema permite a criação de adesivos de cianoacrilato de alta resistência (resistente ao impacto) que aumentam significativamente a tenacidade (e baixa capacidade de remoção) devido à inclusão de elastômeros (ABS ou MBS ) na composição do adesivo, que formam as fases separadas durante a cura.
Partículas de elastômeros minimizam a propagação da trinca devido ao fato de que a trinca atinge uma partícula de borracha, que recebe o golpe principal e dissipa o estresse. Esses adesivos são particularmente adequados para colar borracha ao metal. Entre as desvantagens dos cianoacrilatos de alta resistência, sua taxa de cura reduzida pode ser mencionada. Gostaria de observar separadamente que existem trabalhos que descrevem o uso do ácido cítrico como aditivo ao cianoacrilato de etila clássico, o que pode aumentar significativamente a resistência ao impacto dos adesivos nas junções metal-metal (por exemplo, alumínio-alumínio).
Desvantagem: costura adesiva frágil. A resposta para esta falha foi o desenvolvimento de adesivos flexíveis. Esses cianoacrilatos foram projetados especificamente para montar os cones dos alto-falantes. Obtenha plastificantes com flexibilidade permitida, com base em ésteres alifáticos de ácidos carboxílicos (oxálico, tartárico, cítrico). A junta adesiva resultante não se degrada com o tempo e permanece em plástico indefinidamente. Esses adesivos são utilizados ao colar produtos de couro, tecidos etc. materiais (incluindo os de natureza ácida da superfície). Entre as desvantagens - baixa resistência ao calor (máx. 75 ° C)
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Sobre a toxicidade do vapor . Vapores de cianoacrilato, isto é, o monômero gasoso (aquele que polimeriza para formar manchas brancas nos plásticos) irrita as membranas mucosas sensíveis do trato respiratório (olhos, nariz, garganta, pulmões). É verdade que eles rapidamente se polimerizam com a umidade nas membranas e se tornam inertes. Mas, em geral, é melhor minimizar possíveis conseqüências desagradáveis e trabalhar com adesivo de cianoacrilato em áreas bem ventiladas. A supercola pode causar uma reação alérgica no contato com a pele. E cerca de 5% das pessoas podem ter um “resfriado cianoacrilato” (= rinite alérgica), com sintomas semelhantes aos da gripe.
Supercola "queimando"
O uso de cianoacrilatos para colar alguns materiais naturais, como algodão (jeans, cotonetes, bolas de algodão, alguns fios ou tecidos) ou lã, pode levar a uma reação exotérmica. O calor gerado pode causar queimaduras ou envenenar o experimentador com fumaça branca irritante. Mas é importante que a cola seja cianocrilato puro, sem nenhum aditivo (Permabond 910 "), caso contrário, um foco eficaz não funcionará. Veja a explicação abaixo (clicável).
Supercola em forense - para impressões digitaisComentário de spiritus_sancti : para completar, vale a pena acrescentar as câmaras de cianoacrilato . para procurar impressões em superfícies escuras e porosas - o objeto é suspenso em uma câmara onde a supercola é derramada, e seus pares que reagem com traços de descarga dos dedos mostram impressões digitais com traços esbranquiçados (no entanto, muitos viram isso na embalagem da supercola em recipientes fechados). Para a ciência forense, essa foi uma mini revolução, permitindo encontrar impressões em superfícies complexas, e não apenas pó em superfícies lisas.
Existe alguma supercola sólida?
Tal coisa realmente tem um lugar para estar. E é uma substância sólida, que quando aquecida (logo acima da temperatura ambiente) se liquefaz e se transforma em cola. Tanto quanto sei, a caprolactona atua como um modelador de estado sólido.
Como lavar supercola?
É importante saber que tipo de cianoacrilato precisa ser lavado. O cianoacrilato de metila (a base dos adesivos mais comuns e baratos) se dissolve lentamente na água. O cianoacrilato de etila não se dissolve em água, etanol e muitas outras substâncias, mas, pelo contrário, congela instantaneamente em locais de contato com eles. Os cianoacrilatos se dissolvem bem sob a influência do dimetilsulfóxido concentrado (DMSO, medicamento Dimexidum na farmácia mais próxima), usando um removedor adesivo secunda à base de carbonato de propileno; muitas lavagens externas de cianoacrilato contêm nitrometano. Há referências ao fato de a supercola ter sido lavada com acetonitrila ou γ-butirolactona ( mas provavelmente os funcionários do departamento de tratamento médico foram lavados )
Uma visão alternativa de lavagem / descamação de um leitor Snarky
Como descascar colado?Colagem é metade da batalha, o mais interessante é como descolar :)
No meu hobby - modelos de carros controlados por rádio - gruda em discos de plástico com adesivos de cianoacrilato. Como em qualquer esporte, o consumo de borracha é grande - até 3-5 conjuntos de 4 peças podem ir a uma competição. Portanto, se a borracha for um material de consumo, os discos poderão ser usados repetidamente se você remover os pneus colados de alguma forma. O que não foi tentado por muitos anos deste hobby :)
1. Dimexide . Não funciona com a palavra, não conheço uma única pessoa, nem aqui nem no exterior, que usaria esse método mais de uma vez (para tentar). Eu também não tive sucesso.
2. O método térmico . Assar no forno, cozinhar em uma panela ou usar panelas de pressão. O método funciona, mas consome muito tempo e está associado a odores, poluição, etc. ... Além disso, a incapacidade física de atingir temperaturas acima de 100 ° C na pressão atmosférica normal requer um longo processo. O uso de uma panela de pressão acelera o processo. Usado por um grande número de pessoas. Ao mesmo tempo, para esse negócio, comprei uma multicooker - uma panela de pressão controlada eletronicamente, que torna o processo simples e rápido - não mais que 15 a 20 minutos a 145C
3. acetona . A maneira mais comum, simples e conveniente. Os itens a serem colados são colocados em um grande balde de plástico ou outro recipiente hermeticamente fechado, a acetona é derramada no recipiente (não mais que 1/10 de volume) e ... E é tudo. A capacidade é fechada e deixada por 12 a 24 horas. Após esse período, tudo é colado, os discos podem ser removidos e reutilizados. A acetona também pode ser usada repetidamente.
Apêndice 1: a pedido dos leitores - uma tabela comparativa de fabricantes / marcas de adesivos de cianoacrilato. Não há embaladores russos aqui, pois eles não têm pressa de falar sobre seus produtos. Atenção! Sob o spoiler, há uma imagem enorme.
Marcas mundiais de adesivo de cianoacrilato. Tabela ResumoLegenda da tabela:
LSS : Resistência ao cisalhamento
TS : resistência à tração
SG : gravidade específica (densidade relativa à densidade da água).
Preenchimento de folga: a folga máxima que a cola líquida pode preencher, em mm.
Índice de refração : o indicador é interessante ao colar plásticos e vidro transparentes.
Tempo de cura (seg) : Tempo inicial de cura para a resistência padrão da solda. A força máxima ocorre em cerca de 24 horas (consulte o artigo).
Apêndice 2: Tabela de resistência à radiação de vários adesivos (a pedido de mph )
NB a primeira parte da "série de cola" - Opus sobre Sua Majestade Clay. Parte I - Introdutória
E mais:
Opus sobre Sua Majestade Clay. Parte Três - Poliuretano vs Espaço Frio
Opus sobre Sua Majestade Clay. Parte Quatro - Silicones
O próximo artigo dependerá da comunidade Habr, para subm .
ps todas as atualizações e notas intermediárias a partir das quais os artigos habra são formados sem problemas agora podem ser vistas no meu
laboratório de canais de telegrama66. Assine para não esperar o próximo artigo, mas para saber imediatamente sobre toda a pesquisa :)
Fontes utilizadasDean J (1985), Lange's Handbook of Chemistry, McGraw Hill, Nova York.
O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da umidade sobre a resistência das ligações adesivas de cianoacrilato aço-aço, J. Adhesion, 17 (1), 71-81.
Grant E (1983), gota a gota: a história de Loctite, Loctite Corporation, Newington, CT.
Klemarczyk P e Okamoto Y (1993), 'Primers para ligação de substratos de poliolefina com adesivo de alquil cianoacrilato', J. Adhesion, 40, 81-91
Lee H (1986), resinas de cianoacrilato - os adesivos instantâneos, Pasadena Technology Press, Los Angeles.
Rich R (1994), "Adesivos Anaeróbicos", no Handbook of Adhesive Technology, Pizzi A e Mittal K (eds), Marcel Dekker, Nova York, 467-79.