Главная 

Статьи 

Книги 

Юмор 

Разное 

О себе 

Обратная связь

Бондаренко Ю.Н.

ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

*

Изготовление газоразрядных источников света

для лабораторных целей и многое другое

Предисловие  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Содержание

Глава 7. Клеи и их применение.

Клеить в лаборатории приходится очень часто. К счастью, сейчас имеется большое количество клеев с самыми разными свойствами. Их можно условно разделить на три группы. Есть клеи, которые твердеют сами по себе (полимеризация). Есть клеи, которые твердеют в результате высыхания растворителя и клеи, которые получаются при растворении самих склеиваемых материалов.

К первой группе относятся, например, эпоксидная и полиэфирная смола и различные кремнеорганические «силиконовые» герметики.

Эпоксидные и полиэфирные смолы твердеют при добавлении специальных отвердителей, а силиконы — от действия компонентов воздуха. Такие клеи не дают при твердении большой усадки и могут быть применены для получения композитов. Эпоксидная смола с капроновыми или стеклянными нитями позволяет делать прочные бандажи, например, для сердечников трансформаторов, наружного упрочнения стеклянных сосудов. Эта технология даёт возможность наматывать из стекловолокна и из стеклоткани почти готовые изделия типа корпусов небольших кораблей, ракет и т. д. Опишем ремонт с помощью эпоксидной смолы электрической арматуры.

Заливая смолой выгоревшие места в карболитовых электрических выключателях, их нужно тщательно очистить от образовавшегося угля и смазать каверны толстым слоем смолы. Умеренно подогревая, подсыпать чистый, сухой и подогретый мелкозернистый песок до заполнения всего выгоревшего объёма. Образовавшийся материал также является композитом. Добавка песка позволяет экономить клей, получать более прочный и огнестойкий материал.

Со смолой прекрасно совмещается стеклянный порошок, тальк, резина, хлопчатобумажные нити. Ватные тампоны, пропитанные смолой, полезны для заделки больших зазоров. Для получения пластика возможно большей прочности наполнитель необходимо обезжирить прокаливанием, либо, если он не выдерживает этой процедуры, промывкой ацетоном. Клеевый шов можно формовать с помощью фторопластовой или полиэтиленовой плёнки.

Скорость твердения эпоксидки очень сильно зависит от температуры. На холоде она не твердеет часами, поэтому готовый к применению клей можно некоторое время хранить на морозе, опасаясь лишь конденсации на нём воды, а при ста— ста пятидесяти градусах твердеет в течении нескольких минут. Прочность образовавшегося термореактивного пластика так же зависит от температуры. Для её повышения «сушку» следует проводить при температуре около ста двадцати градусов в течение часа.

При полимеризации эпоксидного клея выделяется много тепла. Если его отвод затруднён (толстый слой в посуде, толстый клеевый слой на плохо проводящей тепло поверхности) то твердение самоускоряется и приобретает неуправляемый характер. Вся масса смолы пузырится, дымит и растрескивается. Поэтому следует вести заливку тонкими слоями, не сразу прогревать шов, не разводить много смолы одновременно. Наоборот, тонкие слои (например, трещины в алюминии) можно и нужно заливать при горячей детали, при температуре вскипания слюны. Добавки в смолу наполнителя или спирта снижают склонность к саморазогреванию.

Эпоксидная смола хорошо пристает к чистому стеклу, анодированному алюминию, окисленным металлам (кроме тех, слой окиси на которых легко отстаёт, например, окалина на железе или меди). Приклеивая алюминий, его следует либо анодировать, либо протравить щёлочью с последующей промывкой в воде и сушкой при 150° — 300° или прогреть при температуре 300° — 400° для очистки и окисления поверхности. Клеить следует ещё горячий металл. Тогда шов или покрытие получаются очень прочными. Если алюминий прокорродировал в воде, то его следует прогреть при температуре хотя бы 200° — 300° для обезвоживания продуктов коррозии, остудить до 100° и клеить. Автор собирал на эпоксидке шкивы для станков, которые хорошо работают и поныне. (В этой конструкции шов работал не на разрыв, а на срез).

Железо эпоксидный клей не защищает от сырости, и поэтому продукты коррозии разрушают шов. Склейка железа ненадёжна в сырости, и её можно в этом случае применять лишь для уплотнения. Но эпоксидный клей стойкий в нефтепродуктах и пригоден, например, для заклейки трещин в автомобильных картерах. В других случаях вопрос о его применении следует решать специально.

Эпоксидка прекрасно пристаёт к стеклу, но при полимеризации, особенно при горячей склейке стекла с алюминием, шов разрушается по стеклу из-за разного коэффициента расширения материалов. Для подавления этого эффекта надо так конструировать соединение, чтобы клеить детали с одинаковыми К.Т.Р. или добавлять в смолу большое количество резинового порошка, полученного стачиванием подходящей твёрдой резины на наждачном круге. Такой компаунд всё же следует признать неудачным для цоколёвки ламп и применять вместо него силиконовые композиты типа герметика «Прокладка».

Эпоксидные смолы совершенно не пристают к парафину, полиэтилену, гладкому плексигласу и фторопласту. Из этих материалов можно делать формовочные приспособления. При необходимости их соединения, конструкцию следует делать «несъёмной» (например, проклеивать резьбу илизаливать детали с выступами).

Кремнеорганические компаунды можно применять для цоколёвки ламп, так как они эластичны и хорошо пристают к стеклу. Ими же следует пользоваться для приклейки деталей, работающих при повышенных температурах — 200° — 300°. Оттирать их с деталей можно тампоном, смоченном спиртом, они разрушаются также ацетоном. Прочность полимеризованного компаунда не велика, но вполне достаточна для соединения лампы с цоколем.

Полимеризующиеся клеи не растворяются в обычных растворителях.

Клеи, которые твердеют от высыхания растворителя, обычно обратимы, то есть их можно растворить в том же растворителе, на котором они были приготовлены. Клеи «БФ» и шеллак при прогреве шва до 130° полимеризуются и теряют способность растворяться в спирте. Клеем «БФ-6» было удобно приклеивать повязки к мелким ранкам.

С такими повязками, которые представляют собой просто приклеенный к коже кусочек ваты, можно работать на станках, не опасаясь наматывания на шпиндель пальцев вместе с рукой.

К этой группе клеев относятся также нитроцеллюлозные клеи, клей «ПВА», всякие суперцементы и прочие фирменные штучки. В последнее время в продаже стали появляться супер и гипер клеи, в том числе — «молекулярные» и автору приходилось видеть клей, дающий равнопрочное соединение со сталью. Этот клей при испытаниях оказался тоже гипер, в смысле «Г». По прочности он, правда, превосходил конторский сургуч, но до стали — далеко не дотягивал.

Свойства многих клеев можно найти в «Малой химической энциклопедии», в книге И.М.Чернова «Порадник сільського умільця» (на украинском языке) и в справочнике по химии.

Несколько особняком стоят клеи, растворяющие склеиваемые детали. Они, в принципе, могут дать равнопрочный шов. Это: ацетон для целлулоида, хлороформ, толуол, метилметакрилат и ледяная уксусная кислота для плексигласа, хлороформ, стирол и толуол (или даже автобензин) для полистирола.

Склеиваемые поверхности надо тщательно очистить, сложить вместе и закапать в зазор растворитель. После непродолжительного растворения деталей из шва выдавливают избыток образовавшегося клея и детали сушат в сжатом состоянии.

При отсутствии таких растворителей их можно добыть сухой перегонкой в стеклянной реторте соответствующего пластика. Кусочки плексигласа или переплавленный белый пенопласт смешивают с двойным объёмом крупного песка, и осторожно нагревая, перегоняют образующийся мономер — метилметакрилат или стирол. Самую первую и последнюю порцию погона следует отбросить. В первой может быть вода, а в последней слишком много продуктов деструкции.

Следует также уделить внимание неорганическим клеям на основе систем типа: Al₂O₃ –0,5Cr₂O₃-2P₂O₅. Они пригодны для склеивания металлов, керамики, стекла, получения в смеси с наполнителями керамики и цементов, а при добавке алюминиевой пудры — и пористой теплоизоляции. Эти клеи, особенно в смеси с наполнителями, очень жаростойки. Получить их можно, растворив при нагревании в фосфорной кислоте соответствующие оксиды. (Вместо оксида алюминия лучше взять металлический алюминий), а оксид трёхвалентного хрома после растворения восстановить спиртом при нагреве. Раствор следует упарить до плотности 1,5 г/см³. Автором такие клеи освоены мало, но, по всей видимости, они перспективны. Цементы на их основе подходят для наклейки радиаторов на катоды ЛПК. После прогрева на воздухе до 450° вода из них в вакууме уже не выделяется.

К неорганическим клеям следует вспомнить и жидкое стекло (конторский клей). Это раствор силиката натрия в воде. Органические материалы он слегка разрушает, но незаменим, если надо приклеить к стеклу нечто бумажное. Удалить бумагу после высыхания клея, не повредив стекло, очень трудно. Этот же клей применяется для получения различных огнеупорных замазок и композиций.

Подготовке деталей к склеиванию следует уделять особое внимание. Их поверхность тщательно очищают, если надо — модифицируют (например, алюминий под эпоксидный клей). Грязь типа масел удаляют растворителями или выжигают до полного сгорания. Чистая, хорошо подготовленная поверхность даёт возможность получить хороший, прочный шов.

Разборка клеевого соединения ведут либо с нагревом, которое разрушает клей (например, металл, склеенный эпоксидной смолой) либо действуя на шов подходящим растворителем. На эпоксидные клеи действует лишь диметилформамид, да и то медленно.

При нагреве в автоклаве (ампуле) многие термореактивные пластики можно разрушить нагретым до 150° ацетоном. (Например, разрушить корпус микросхемы). При этом надо соблюдать осторожность из-за возможности разрыва ампулы. (Очки и - обязательно - завинчивающаяся защитная гильза!) Фенолформальдегидные пластики и цоколёвочные массы обычных электролампочек быстро разрушаются растворами щёлочи.

Термопластические клеи можно либо нагреть, либо размочить подходящим растворителем. Для его подбора надо капнуть на клей растворитель и под его слоем клей поскоблить. Размягчение поверхности укажет на егопригодность для этой цели. Силиконовые клеи набухают в ацетоне. Очень хорош для разборки клеевых соединений молоток средней тяжести. Однако, при такой разборке эпоксидные клеи могут дать достаточно опасные для глаз осколки, поэтому работать необходимо в очках.