Клеи

Клей — вещество или смесь, а также многокомпонентные композиции на основе органических или неорганических веществ, способные соединять (склеивать) различные материалы — в частности, древесину, кожу, бумагу, ткани, стекло, керамику, металлы, пластмассы, резину.

Склеивание обусловлено образованием прочной адгезионной связи между прослойкой клея и материалами соединяемых поверхностей. На прочность клеевого шва влияет и когезия клея к поверхности.

Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание) в физике — сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел. Адгезия обусловлена межмолекулярным взаимодействием (вандерваальсовым, полярным, иногда — образованием химических связей или взаимной диффузией) в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия ( Когезия (от лат. cohaesus — связанный, сцепленный) — притяжение, взаимодействие между молекулами (атомами, ионами) в объеме данного тела. Когезия твердых тел значительно превышает когезию жидкостей, последняя в свою очередь выше когезии газов. ) , т. е. сцепление внутри однородного материала, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, т. е. разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Адгезия существенно влияет на природу трения соприкасающихся поверхностей: так, при трении поверхностей с низкой адгезией трение минимально. В качестве примера можно привести политетрафторэтилен (тефлон), который в силу низкого значения адгезии в сочетании с большинством материалов обладает низким коэффициентом трения. Некоторые вещества со слоистой кристаллической решёткой (графит, дисульфид молибдена), характеризующиеся одновременно низкими значениями адгезии и когезии применяются в качестве твёрдых смазок.

Адгезия имеет место в процессах склеивания, пайки, сварки, нанесения покрытий. Адгезия матрицы и наполнителя композитов (композиционных материалов) является также одним из важнейших факторов, влияющих на их прочность.

Теории адгезии

Адгезия представляет собой крайне сложное явление, именно с этим связано существование множества теорий, трактующих явление адгезии с различных позиций. В настоящее время известны следующие теории адгезии:

  • Механическая теория. Согласно этой теории адгезия осуществляется в результате затекания адгезива в поры и трещины поверхности субстрата.
  • Адсорбционная теория. Теория рассматривает адгезию как результат проявления сил межмолекулярного взаимодействия между контактирующими молекулами адгезива и субстрата.
  • Электрическая теория. Основное положение этой теории заключается в том, что система адгезив — субстрат отождествляется с конденсатором, а двойной электрический слой, возникающий при контакте двух разнородных поверхностей, — с обкладкой конденсатора.
  • Диффузионная теория. Адгезия, согласно данной теории, сводится к взаимной или односторонней диффузии молекул адгезива и субстрата.
  • Химическая теория. Сторонники этой теории считают, что во многих случаях адгезия может быть объяснена не физическим, а химическим взаимодействием между адгезивом и субстратом.

Классификация клеев

По типу склеивания
  • Высыхающие клеи (силикатный клей, казеин, столярный клей, клей ПВА, крахмальный клейстер, наирит, 88-Н …)
  • Невысыхающие адгезивы (например, на основе канифоли), клеи-расплавы,
  • Связки на основе полимеризующихся композиций — неорганические, например алюмофосфатные связки (АФС) и органические, полимеризующиеся композиции (циакрин, эпоксидная смола)

    Клей БФ относится одновременно и к категории высыхающих, и полимеризующихся композиций.

    По составу

  • неорганические (растворы, расплавы, а также припои, в частности — полимерные композиции типа «клей-припой»)
  • органические (растворы, расплавы, полимеризующиеся)Основой органического клея служат главным образом синтетическое олигомеры и полимеры (например, феноло-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные смолы, полиамиды, полиимиды, полиуретаны, кремнийорганические полимеры, каучуки и др.) образующие клеевую пленку в результате затвердевания при охлаждении (термопластичные клеи), отверждения (термореактивные клеи) или вулканизации (резиновые клеи); этим процессам иногда предшествует улетучивание растворителя.

    К неорганическим клеям относят алюмофосфатные, керамические (основа — оксиды магния, алюминия, кремния, щелочных металлов), силикатные (основа — калиевое или натриевое жидкое стекло), металлические (основа — жидкий металл, например ртуть).

    По физическому состоянию клеи могут быть жидкими (растворы, эмульсии, суспензии) или твёрдыми (пленки, прутки, гранулы, порошки); последние используются в виде расплава или наносят на нагретые поверхности.