关于lay下粘土的作品。 第二部分-万岁,氰基丙烯酸酯! 万岁,强力胶

正如我在试验性“粘性” 文章中所承诺的那样-我们将逐步考虑使用胶水。 为了不让事情长期搁置,我决定给您一些与我所爱的人有关的事实,我不害怕“民俗胶”这个词-用氰基丙烯酸酯“ 超级胶 ”。 另外,在本文主题的框架内,我尽了最大的努力阐明了读者在上一部分中提出的所有问题。 因此,如果您是superglue的活跃用户-不要错过。 有关“苏打+超级胶水”,为什么需要在冰箱中存储超级胶水以及是否有可能用超级胶水减轻棉絮,漂洗什么,使用什么胶水的最相关信息。 -一切都在削减!



尽管根据businesswire.com的事实,胶粘剂粘合剂全球市场属于环氧化物和聚氨酯,但我还是决定从氰基丙烯酸酯胶开始这个故事。 他在文章开头解释了原因:)



传统上,第一件事是一个小的历史介绍,以了解将胶水粘在桌子上的漫长路途。


发生历史


描述氰基丙烯酸酯的第一项专利申请于1942年提交。 该物质是由BF Goodrich公司的员工通过筛选可用于制造光学瞄准镜的材料而获得的。



尽管研究人员发现这种新物质能够粘合与之接触的所有物质,但他并未发现军事用途。 直到1958年,开发工作才尘土飞扬,直到几名来自Eastman Kodak的人决定制造一种新胶,称为Eastman 910。 进入市场步伐缓慢的原因是,在60年代尚未开发出能够在不改变其化学性质的情况下存储和运输胶水的技术。 另外,第一代粘合剂具有增加的粘合剂接头的脆性(这导致破裂和剥离),弱填充间隙并且具有刺激性气味。 1960年代,伊士曼柯达(Eastman Kodak)将氰基丙烯酸酯的权利出售给了乐泰(Loctite),乐泰在1971年通过改性该化合物克服了所有技术问题,并推出了自己的氰基丙烯酸酯生产线,即Super Bonder。 从那时起,开始在星球上进行超级胶水的胜利游行(面对汉高,乐泰,伊士曼和永久粘结的产品)。 顺便说一下,Permabond仍然生产原始“ 910”组成的氰基丙烯酸酯。


里面有什么?


氰基丙烯酸酯粘合剂是基于烷基-2-氰基丙烯酸酯单体的速效单组分粘合剂。 这些粘合剂的固化反应是如此之快,以至于它们被称为速效粘合剂或超级胶。 超级胶水的独特之处在于它可以快速牢固地与各种材料结合,而无需加热或长时间加压。 传统上,超级胶的基础是氰基丙烯酸乙酯,但是也使用甲基(最便宜的胶水),正丁基,烯丙基,甲氧基乙基和乙氧基乙基氰基丙烯酸酯。


氰基丙烯酸甲酯的分子大小最小,显示出对金属的最佳粘合性,并且有时更耐溶剂。 它是氰基丙烯酸甲酯,用于将塑料/橡胶与金属粘合(+固定小调节螺钉,铆钉等)。


氰基丙烯酸乙酯是所有氰基丙烯酸酯中最常见的,也是使用最广泛的。 它最适合粘合大多数塑料和弹性体,并且对聚碳酸酯,ABS,PVC和丁基橡胶具有出色的粘合性。


某些类型的粘接强度示例
材质拉伸强度(MPa)
钢-钢22.8
铝铝15.7
丁基橡胶丁基橡胶1个
聚丁二烯-聚丁二烯0.9
氯丁橡胶氯丁橡胶0.7
苯乙烯丁二烯橡胶-酚醛塑料0.7
酚醛塑料酚醛塑料6.4
酚醛塑料铝6.3
聚酰胺铝6.6
聚酰胺聚酰胺4.1
丙烯酸丙烯酸5.5
ABS ABS4.9
聚苯乙烯-聚苯乙烯2.3
聚碳酸酯聚碳酸酯6.6
聚酯(玻璃纤维)-聚酯(玻璃纤维)4.7

与上述两个兄弟不同, 烷氧基乙基氰基丙烯酸酯没有强烈的刺激性气味,并且不会使胶合线附近的材料混浊。 然而,由于它们的高分子量,这些化合物固化缓慢并且对聚合物和金属的粘附性降低。


任何氰基丙烯酸酯的固化反应都是由大多数材料表面上存在的任何弱碱性组分引发的阴离子聚合。 薄层中的连续交联是由于水分吸附在要结合或包含在材料表层的表面上(与生物胺的作用一起解释了手指的出色粘合性)。



在图中,大球是氰基丙烯酸烷基酯单体,小白圈是酸稳定剂,黑球表示表面有水痕迹。 当氰基丙烯酸酯与要结合的材料表面上的OH-基接触时,酸稳定剂被中和并形成结合的粘合剂分子链,在聚合过程中,这些粘合剂分子将表面粘合在一起。


关于苏打水的评论

阴离子聚合与“胶水苏打”( Habra-post )的轰动方法相关。 该方法适用于需要将普通氰基丙烯酸酯(仅在0.05-0.1 mm的间隙中令人满意地固化,这将在下文中提及)需要粘合或拼接材料中的一些间隙的情况。 在接缝中依次填充作为填充剂和碱性聚合剂的小苏打,并用氰基丙烯酸酯润湿,从而得到一种填充的丙烯酸。 原则上,以同样的成功可以刮擦/钻孔墙壁,也可以提供碱性环境并可以充当填充剂。 此方法适用于单个胶粘剂不能很好工作的多孔材料(大约不添加特殊的聚合促进剂,下面将详细介绍)。 根据胶水的不同,反应可能放热进行(放出热量),有时会散发出更好的呼吸作用(有关毒性,请参见文章末尾)。 顺便说一下,关于“用灰泥代替苏打水”。 有一种商品名为“ SupaFix”的市场上可买到的粘合剂,它使用氧化钙作为聚合促进剂(我们的建筑商(到目前为止,RB,“我保证”)试图替代石膏中的水泥的生石灰)。 胶接点实际上是石头,非常坚固,以至于甚至建议用它们来封闭混凝土中的裂缝。


如果氰基丙烯酸酯的固化速度在表面上保持开放状态,则会相对较慢(数小时),因为水分不足(尽管氰基丙烯酸酯会在界面处固化)



当粘合剂在两个紧密粘合的表面之间时,两个表面都会出现水分,并且氰基丙烯酸酯会迅速变硬。 因此,恰恰是湿度水平和要粘合的表面之间的间隙是影响固化速率的主要因素。 氰基丙烯酸酯的最佳固化条件是相对湿度为40%至60%。 较低的湿度(例如20%)将导致延迟固化,而较高的相对湿度(例如80%)则一方面使粘合剂固化更快,但另一方面,在将粘合剂粘合到要粘合的表面之前,它将粘合剂变成了惰性聚合物(这意味着胶合线将无法工作)。


如何准备超级胶水以备将来使用

氰基丙烯酸酯胶粘剂的保质期很短-如果没有打开,则从制造之日起大约一年,而从打开之日起大约一个月。 这是由于,与其他类型的胶水中的溶剂蒸发不同,所有这些都具有相同的缓慢的阴离子聚合反应,并且空气中有水蒸气参与。 因此,在工厂中,胶水保持在干燥的气氛中。 因此,要延长您钟爱的开口管的使用寿命,请遵循以下准则:


  • 将打开的氰基丙烯酸酯粘合剂存放在密封的容器中,并尽可能多地放入一袋干燥的硅胶中。 这些袋子通常与新鞋,中国电子产品等一起放入包装中。
  • 用一次性注射器的针头将供胶管上的孔塞住。 使用胶水后,残留物会堵塞针头并阻止水分进入。 要打开胶水(如有必要),只需用打火机加热针头。 聚合的氰基丙烯酸酯-一种典型的热塑性塑料,如有机玻璃,将漂浮并“打开通道”。
    至于提示,请在冰箱/冰柜中保留强力胶。 当然,这是有道理的,因为由于聚合的主要原因是液态和气态水,所以将粘合剂放在水为固体的地方是一个很好的选择-在温度低于0°C(32°F; 273 K)的冰箱中-完全停止聚合反应。 但是只有一个。 一旦必须将胶水从冰箱中移除,并且从冷到热的移动将导致冷凝并产生大量的水,这似乎还不够。 结论-在寒冷的情况下,仅存放密封管是有意义的。 如果打开了试管,请确保进行平滑的分步除霜(那里有NOFROST等)。
    可能会出现这样的问题:如果密封包装本身不允许水分进入胶水,为什么要存放密封管。 这里的事实是,在存储过程中,所谓的 氰基丙烯酸酯的老化会导致其变稠,从而增加粘度,直至变成石头(+缓慢水解,形成氰基丙烯酸)。 低温(低于-18°C)几乎完全停止了这些过程,胶水可以无限期存储。 顺便说一句,可以用更多新鲜的具有相同成分(=相同等级)的液态胶水稀释增稠的旧氰基丙烯酸酯,并恢复所有特性。

理想情况下,要粘合的零件之间的间隙应小于0.1毫米,间隙越小,固化越快。 通常,细小的缝隙使接缝最牢固。 尽管某些氰基丙烯酸酯品种允许您填充不超过0.5毫米的缝隙,并且经过UV固化并完全粘合了不超过5-6毫米的缝隙。


粘合接头的强度随时间增加。 通常,氰基丙烯酸酯在粘结的第一分钟内便已获得足够的强度:



但是此过程不会在接下来的24小时内停止,在某些情况下可以使强度增加一倍。 因此,根据要粘合的零件的重要性,在日常生活中立即使用它们并不总是有意义。 氰基丙烯酸酯在关键的聚合时间内不应受到物理冲击,因为破裂的粘合剂接缝无法再完全恢复其强度。


固化的氰基丙烯酸烷基酯是一种非常类似于有机玻璃(PMMA)的纯热塑性塑料。 各个物理性质取决于醚链的化学性质。 该表总结了氰基丙烯酸酯的所有优缺点。


优势优势缺点
[+]对多种不同材料的优异附着力[-]接缝混浊-聚合的单体蒸气在胶合线附近以白色涂层的形式出现
[+]在室温下非常快的一次固化[-]长时间在缝隙较大的粘合接头固定件中获得强度
[+]连接正在迅速增强[-]当与某些塑料一起使用时,在粘合接头上施加力会产生裂纹
[+]使用底漆时,可用于连接聚烯烃(聚乙烯,聚丙烯)[-]固化的热塑性粘合剂,具有低耐热性和耐溶剂性
[-]热和化学稳定性低于其他结构粘合剂
[-]高剥离性和低冲击强度
[-]费用相对较高
[-]辛辣味
[-]立即粘在皮肤上。

缺点,显然更多。 为了摆脱它们,您必须使用各种添加剂对纯氰基丙烯酸酯进行改性。 商业粘合剂由纯单体和相对少量的添加剂组成,这些添加剂主要改善产品的流变特性(粘度等)。 氰基丙烯酸酯粘合剂的典型组合物包含88%氰基丙烯酸酯单体,9%增稠剂(例如PMMA,纤维素醚,橡胶等),3%流变改性剂(胶体二氧化硅)和0.02-0.03%的酸或自由基稳定剂。 所有功能性添加剂可分为两大类:


  1. 改变聚合过程的添加剂
  2. 改变最终聚合物性能的添加剂。

聚合过程的改性剂包括稳定剂。 他们的职责是在胶粘剂的稳定性(使用寿命)和固化速率之间取得平衡。 为此目的,使用阻聚物质,最常见的是酸性化合物(浓度为5至100ppm ):SO 2 ,磺酰胺,SO 3 ,磺酸,砜,阳离子交换树脂,硼酸螯合物。 也可以使用自由基聚合抑制剂,例如氢醌或位阻酚。


与稳定剂的作用相反,所谓的目标 促进剂-聚合速率的增加。 第一代氰基丙烯酸酯粘合剂的缺点之一是这些粘合剂不能粘合多孔材料,例如纸张,木材/软木和皮革。 其原因是低粘度的粘合剂在聚合之前被多孔基材吸收。 而且,胶的简单增稠没有任何效果。 结果发现了一种溶液-能够结合碱金属阳离子的物质。 有趣的是,加速器功能的机理尚不清楚,但实际效果已通过实践证明。 用作促进剂的化合物的例子是冠醚 ,聚环氧烷和杯芳烃



除了在胶干之前会吸收胶水的多孔材料外,还有具有酸性表面性质的材料(例如,许多织物)。 因此,固化可能持续数周,甚至永远不会发生。 在这种情况下,也使用冠醚促进剂。 聪明的读者还提到了所谓的 泡沫安全型氰基丙烯酸酯 ,用于飞机模型中,不会损坏聚苯乙烯泡沫(聚苯乙烯,聚苯乙烯泡沫塑料,EPS,XPS),但其成本也比传统的超级胶水高得多。 在这里,添加剂的工作原理与上述在织物和多孔材料上的原理相似(“聚合,您不能破坏泡沫”的原理-与众所周知的类似,您不能原谅)。



第二组添加剂中的大多数会改变最终聚合物的性能,因此您可以获得具有特殊功能特性的氰基丙烯酸酯粘合剂。 关于每个优先级的几句话。 关于“表面不敏感”粘合剂,我已经说过了。 基于2-氰基丙烯酸乙酯的标准氰基丙烯酸乙酯粘合剂 (也许是甲基和等等)是仅包含增稠剂作为功能性添加剂(前述之一)的粘合剂。 其余的添加剂大部分解决了上述氰基丙烯酸酯的个别缺点。


缺点:韧性低。 该问题的解决方案使您可以创建高强度(抗冲击)氰基丙烯酸酯胶粘剂,由于在胶粘剂的成分中包含弹性体(ABS或MBS ),它们具有显着提高的韧性(和低剥离性),在固化过程中形成了分离相。



由于裂纹到达橡胶颗粒这一事实,弹性体的颗粒使裂纹的传播最小化,橡胶颗粒承担了主要的打击并消除了应力。 这样的粘合剂特别适合于将橡胶粘合到金属上。 在高强度氰基丙烯酸酯的缺点中,可以提及其降低的固化速率。 我想单独指出,有一些工作描述了柠檬酸作为经典氰基丙烯酸乙酯的添加剂的用途,它可以显着提高金属-金属接合(例如铝-铝)中粘合剂的抗冲击性。


缺点:接缝易碎。 解决该缺点的方法是开发柔性胶粘剂。 这些氰基丙烯酸酯专门设计用于将扬声器音盆安装到扬声器上。 基于羧酸(草酸,酒石酸,柠檬酸)的脂族酯,实现柔韧性允许的增塑剂。 所得的粘合接头不会随时间推移而降解,并且可以无限期保持塑性。 在胶粘皮革制品,织物等时使用此类粘合剂。 材料(包括表面具有酸性的材料)。 缺点-耐热性低(最高75°C)


缺点:接缝混浊,发白条纹形成 。 , , . - . , , ( ), . (-/-) - . "" — .


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关于蒸气毒性 。 氰基丙烯酸酯蒸气,即 气态单体(一种在塑料上聚合形成白色污渍的单体)会刺激呼吸道的敏感粘膜(眼睛,鼻子,喉咙,肺)。 没错,它们会与膜中的水分迅速聚合并变为惰性。 但总的来说,最好将可能的不愉快后果减至最少,并在通风良好的地方使用氰基丙烯酸酯粘合剂。 强力胶可能引起皮肤接触过敏反应。 大约有5%的人会出现类似流感的症状,导致“氰基丙烯酸盐感冒”(过敏性鼻炎)。


强力胶“燃烧”


使用氰基丙烯酸酯粘合某些天然材料,例如棉(牛仔裤,棉签,棉球,某些纱线或织物)或羊毛,可能导致放热反应。 产生的热量会引起灼伤或使实验人员发白烟气。 但重要的是,胶水必须是纯氰基丙烯酸酯,不含任何添加剂(Permabond 910“),否则将无法有效地进行聚焦。请参见以下说明(可单击)。



法医中的强力胶-指纹识别


spiritus_sancti的评论:为了完整性,值得添加氰基丙烯酸酯室 。 在黑暗,多孔的表面上寻找印刷品-将物体悬浮在倒入超级胶水的室内,其成对的物体与手指排出的痕迹反应,显示出带有淡淡痕迹的指纹(但是,许多人在密闭容器中的超级胶水包装上看到了这种痕迹)。 对于取证而言,这是一次小小的革命,它使您可以在复杂的表面上找到印刷品,而不仅仅是在光滑的表面上印刷粉末。



是否有固体强力胶?


这样的事情确实存在。 它是一种固体物质,在加热(刚好高于室温)时会液化并变成胶水。 据我所知, 己内酯起固态整形剂的作用。


如何洗掉强力胶?


重要的是要知道需要洗掉哪种类型的氰基丙烯酸酯。 氰基丙烯酸甲酯(最常见和便宜的粘合剂的基础)缓慢溶于水。 氰基丙烯酸乙酯不溶于水,乙醇和许多其他物质,但相反,在与它们接触的地方会立即冻结。 氰基丙烯酸酯在浓缩的二甲基亚砜(DMSO,最近的药店的敌地西药)的影响下很好地溶解,使用基于碳酸亚丙酯的secunda除胶剂,许多国外的氰基丙烯酸酯洗涤液都含有硝基甲烷。 有提到以下事实,即用乙腈或γ-丁内酯冲洗了强力胶( 但很可能医疗部门的员工被洗掉了


Snarky阅读器上冲洗/去皮的另一种观点


如何剥离粘胶?

胶合是成功的一半,最有趣的是如何将其剥离:)


在我的爱好-无线电遥控汽车模型中-用氰基丙烯酸酯粘合剂将橡胶粘在塑料盘上。 像在任何运动中一样,橡胶的消耗量很大-一场比赛最多3-5套4件。 因此,如果橡胶是一种消耗材料,那么如果您以某种方式从轮胎上取下了胶合轮胎,则可以重复使用这些轮胎。 多年来没有尝试过这种爱好:)


1.二甲酰亚胺 。 从字面上说完全是行不通的,我不认识一个人,无论在这里还是在国外,都将多次使用此方法(尝试)。 我也没有成功。
2.热法 。 在烤箱中烤,在锅中烹饪或使用高压锅。 该方法有效,但是非常耗时,并且与气味,污染等有关。此外,物理上无法在正常大气压下达到100℃以上的温度需要较长的过程。 使用高压锅可加快该过程。 被大量人使用。 一次,我为此购买了一台多功能炊具-一种电子控制的压力锅,使该过程变得简单,快捷-在145°C下停留不超过15-20分钟
3.丙酮 。 最普通,简单和方便的方法。 将要胶粘的物品放在密封的大塑料桶或其他容器中,将丙酮倒入容器中(体积不超过1/10),然后……就这样。 关闭该容量,并放置12-24小时。 在这段时间之后,所有东西都粘合了,可以将磁盘取出并重新使用。 丙酮也可以重复使用。


附录1:应读者要求-氰基丙烯酸酯胶粘剂制造商/品牌的比较表。 这里没有俄罗斯包装工,因为他们不急于谈论他们的产品。 注意! 在剧透下面是一幅巨大的图画。


世界品牌的氰基丙烯酸酯胶。 汇总表

表图例:
LSS剪切强度
TS抗张强度
SG :比重(密度相对于水的密度)。
缝隙填充 :液态胶可以填充的最大缝隙,以毫米为单位。
折射率 :粘合透明塑料和玻璃时,该指标很重要。
固化时间(秒) :标准焊接强度的初始固化时间。 最大强度发生在大约24小时内(请参阅文章)。



附录2:各种胶粘剂的辐射 (根据mphys的要求)



注意 “胶水系列” 第一部分- 关于us下黏土的作品。 第一部分-入门
进一步:
关于lay下粘土的作品。 第三部分-聚氨酯与太空冷
关于lay下粘土的作品。 第四部分-有机硅


下一篇文章的主题是否取决于Habr社区。



ps现在,在我的电报频道lab66中可以看到所有更新和中间注释,从这些平滑注释中可以轻松形成habra文章。 订阅以免期望下一篇文章,而立即了解所有研究信息:)


使用的来源

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Drain KF,Guthrie J,Hung C,Martin F和Otterburn M(1984),《水分对氰基丙烯酸酯钢-钢粘合强度的影响》,《胶粘剂》,17(1),71-81
格兰特(Grant E)(1983),《一滴一滴:乐泰的故事》,乐泰公司,康涅狄格州纽顿。
Klemarczyk P和Okamoto Y(1993),“用氰基丙烯酸烷基酯粘合剂粘合聚烯烃基材的底漆”,J。Adhesion,40,81-91
Lee H(1986),氰基丙烯酸酯树脂-即时粘合剂,帕萨迪纳技术出版社,洛杉矶。
Rich R(1994),“厌氧粘合剂”,《粘合剂技术手册》,Pizzi A和Mittal K(eds),纽约马塞尔·德克尔(Marcel Dekker),467-79。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN452394/


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