Натуральні клеї є поширеними клеями в нашому житті. За різними джерелами, їх можна розділити на тваринний клей, рослинний клей та мінеральний клей. Тваринні клеї включають шкірний клей, кістковий клей, шелак, казеїновий клей, альбуміновий клей, клей риб'ячого міхура тощо; рослинні клеї включають крохмаль, декстрин, каніфоль, гуміарабік, натуральний каучук тощо; мінеральні клеї включають мінеральний віск, асфальт. Завдяки своїм багатим джерелам, низькій ціні та низькій токсичності, вони широко використовуються в меблевій, книжковій палітурній справі, упаковці та ремісничій обробці.
крохмальний клей
Після того, як крохмальний клей вступить у 21 століття, його хороші екологічні характеристики стануть головною особливістю. Крохмаль – це нетоксичний, нешкідливий, недорогий, біорозкладний та екологічно чистий природний відновлюваний ресурс. Він широко використовується в різних галузях промисловості. Особливо в останні роки світові технології промислового виробництва клеїв розвиваються в напрямку енергозбереження, низької вартості, відсутності шкідливого впливу, високої в'язкості та відсутності розчинників.
Як екологічно чистий продукт для захисту навколишнього середовища, крохмальний клей привернув значну увагу в клейовій промисловості. Що стосується застосування та розробки крохмальних клеїв, перспектива крохмальних клеїв, окислених кукурудзяним крохмалем, є багатообіцяючою, а дослідження та застосування є найбільш актуальними.
Останнім часом крохмаль як клей в основному використовується в папері та паперових виробах, таких як запаювання картонних коробок та картонних коробок, етикетування, площинне склеювання, склеювання конвертів, склеювання багатошарових паперових пакетів тощо.
Нижче наведено кілька поширених крохмальних клеїв:
Клей з окисленого крохмалю
Желатинізатор, отриманий із суміші модифікованого крохмалю з низьким ступенем полімеризації, що містить альдегідну та карбоксильну групи, і води під дією окислювача шляхом нагрівання або желатинізації за кімнатної температури, являє собою насичений крохмальний клей. Після окислення крохмалю утворюється окислений крохмаль з водорозчинністю, змочуваністю та клейкістю.
Кількість окислювача мала, ступінь окислення недостатній, загальна кількість нових функціональних груп, що утворюються крохмалем, зменшується, в'язкість клею збільшується, початкова в'язкість зменшується, плинність погана. Це має великий вплив на кислотність, прозорість та вміст гідроксильних груп у клеї.
Зі збільшенням часу реакції ступінь окислення збільшується, вміст карбоксильної групи збільшується, а в'язкість продукту поступово зменшується, але прозорість стає все кращою і кращою.
Клей з естерифікованого крохмалю
Естерифіковані крохмальні клеї – це нерозкладні крохмальні клеї, які надають крохмалю новим функціональним групам шляхом реакції естерифікації між гідроксильними групами молекул крохмалю та іншими речовинами, тим самим покращуючи його характеристики. Завдяки частковому зшиванню естерифікованого крохмалю підвищується в'язкість, покращується стабільність при зберіганні, покращуються вологозахисні та антивірусні властивості, а клейовий шар може витримувати високі, низькі та змінні навантаження.
Клей з прищепленого крохмалю
Щеплення крохмалю полягає у використанні фізичних та хімічних методів, що змушують молекулярний ланцюг крохмалю генерувати вільні радикали, і при зустрічі з полімерними мономерами утворюється ланцюгова реакція. На основному ланцюзі крохмалю утворюється бічний ланцюг, що складається з полімерних мономерів.
Користуючись особливістю того, що як молекули поліетилену, так і крохмалю мають гідроксильні групи, між молекулами полівінілового спирту та крохмалю можуть утворюватися водневі зв'язки, які відіграють роль «щеплення» між молекулами полівінілового спирту та крохмалю, завдяки чому отриманий крохмальний клей має кращі адгезійні, плинні та антифризні властивості.
Оскільки крохмальний клей є натуральним полімерним клеєм, він має низьку ціну, нетоксичний і несмачний, а також не забруднює навколишнє середовище, тому його широко досліджують та застосовують. Останнім часом крохмальні клеї в основному використовуються для паперу, бавовняних тканин, конвертів, етикеток та гофрованого картону.
Целюлозний клей
Похідні ефірів целюлози, що використовуються як клеї, включають переважно метилцелюлозу, етилцелюлозу, гідроксиетилцелюлозу, карбоксиметилцелюлозу та інші етилцелюлози (EC): це термопластичний, нерозчинний у воді, неіонний алкіловий ефір целюлози.
Він має добру хімічну стабільність, високу стійкість до лугів, чудову електроізоляцію та механічну реологію, а також зберігає міцність та гнучкість за високих та низьких температур. Він легко сумісний з воском, смолою, пластифікатором тощо, такими як папір, гума, шкіра, клеї для тканин.
Метилцелюлоза (КМЦ): іонний ефір целюлози. У текстильній промисловості КМЦ часто використовується для заміни високоякісного крохмалю як апретувальний агент для тканин. Текстиль, покритий КМЦ, може збільшити м'якість і значно покращити властивості друку та фарбування. «У харчовій промисловості різноманітні вершкові морозива з додаванням КМЦ мають гарну формостійкість, легко фарбуються та нелегко розм'якшуються. Як клей, його використовують для виготовлення щипців, паперових коробок, паперових пакетів, шпалер та штучного дерева.
Целюлозний ефірпохідні: переважно нітроцелюлоза та ацетат целюлози. Нітроцелюлоза: також відома як нітрат целюлози, вміст азоту в ній зазвичай становить від 10% до 14% через різний ступінь етерифікації.
Високий вміст зазвичай відомий як вогняна вата, яку використовують у виробництві бездимного та колоїдного пороху. Низький вміст зазвичай відомий як колодій. Він нерозчинний у воді, але розчинний у змішаному розчиннику з етилового спирту та ефіру, і розчином є колодій. Оскільки розчинник колодію випаровується та утворює міцну плівку, його часто використовують для закупорювання пляшок, захисту ран та першого пластикового целулоїду в історії.
Якщо додати відповідну кількість алкідної смоли як модифікатор і використовувати відповідну кількість камфори як зміцнювальний агент, він перетворюється на нітроцелюлозний клей, який часто використовується для склеювання паперу, тканини, шкіри, скла, металу та кераміки.
Ацетат целюлози: також відомий як ацетат целюлози. У присутності каталізатора сірчаної кислоти целюлозу ацетатують сумішшю оцтової кислоти та етанолу, а потім додають розведену оцтову кислоту для гідролізу продукту до бажаного ступеня етерифікації.
Порівняно з нітроцелюлозою, ацетат целюлози може бути використаний для розробки клеїв на основі розчинників для склеювання пластикових виробів, таких як окуляри та іграшки. Порівняно з нітратом целюлози, він має чудову стійкість до в'язкості та довговічність, але має низьку кислотостійкість, вологостійкість та атмосферостійкість.
білковий клей
Білковий клей – це вид натурального клею, основною сировиною якого є речовини, що містять білок. Клеї можуть бути виготовлені з тваринного та рослинного білка. Залежно від використовуваного білка, його поділяють на тваринний білок (феновий клей, желатин, складний білковий клей та альбумін) та рослинний білок (бобова камедь тощо). Зазвичай вони мають високу міцність зчеплення у сухому стані та використовуються у виробництві меблів та виробів з деревини. Однак вони мають низьку термостійкість та водостійкість, з яких важливіші клеї на основі тваринного білка.
Соєвий білковий клей: Рослинний білок є не лише важливою харчовою сировиною, але й має широкий спектр застосування в нехарчових галузях. Розроблені на основі соєвих білкових клеїв, ще в 1923 році Джонсон подав заявку на патент на соєві білкові клеї.
У 1930 році клей для картону на основі фенольної смоли з соєвого білка (DuPont Mass Division) не набув широкого застосування через слабку міцність склеювання та високу вартість виробництва.
В останні десятиліття, через розширення ринку клеїв, кислотність світових нафтових ресурсів та забруднення навколишнього середовища привернули увагу, що змусило клейову промисловість переглянути нові натуральні клеї, в результаті чого клеї на основі соєвого білка знову стали дослідницькою гарячою точкою.
Соєвий клей нетоксичний, несмачний, простий у використанні, але має погану водостійкість. Додавання 0,1%~1,0% (мас.) зшиваючих агентів, таких як тіосечовина, сірковуглець, трикарбоксиметилсульфід тощо, може покращити водостійкість та зробити клеї придатними для склеювання деревини та виробництва фанери.
Клеї тваринного походження: Клеї тваринного походження широко використовуються в меблевій та деревообробній промисловості. До поширених виробів належать такі меблі, як стільці, столи, шафи, моделі, іграшки, спортивні товари та терасові дошки.
Новіші рідкі тваринні клеї з вмістом твердих речовин 50-60% включають швидкотвердіючі та повільнотвердіючі типи, які використовуються для склеювання каркасних панелей шаф з ДВП, складання мобільних будинків, складних ламінатів та інших менш дорогих термоклеїв. Невеликий та середній попит на клей використовується для склеювання.
Тваринний клей – це основний тип клею, що використовується в клейких стрічках. Ці стрічки можна використовувати як для звичайних легких роздрібних пакетів, так і для важких стрічок, таких як герметизація або пакування коробок з твердого волокна та гофрованих коробок для перевезень, де потрібні швидкі механічні операції та тривала висока міцність з'єднання.
У цей час кількість кісткового клею велика, і шкірний клей часто використовується окремо або в поєднанні з кістковим клеєм. Згідно з Coating Online, використовуваний клей зазвичай має вміст твердих речовин близько 50% і може бути змішаний з декстрином у кількості від 10% до 20% від маси сухого клею, а також з невеликою кількістю змочувального агента, пластифікатора, інгібітора гелеутворення (за необхідності).
Клей (60~63℃) зазвичай змішують з фарбою на підкладці, а кількість осадженої твердої речовини зазвичай становить 25% від маси паперової основи. Вологу стрічку можна сушити під натягом за допомогою роликів з нагрівом парою або за допомогою регульованих повітряних нагрівачів прямого дії.
Крім того, застосування тваринного клею включає виробництво наждачного паперу та марлевих абразивів, проклейку та покриття текстилю та паперу, а також палітурку книг та журналів.
Таніновий клей
Танін – це органічна сполука, що містить поліфенольні групи, широко присутні в стеблі, корі, коренях, листі та плодах рослин. В основному отримують з обрізків кори, отриманих під час обробки деревини, та рослин з високим вмістом таніну. Танін, формальдегід та воду змішують та нагрівають для отримання танінової смоли, потім додають затверджувач та наповнювач, і шляхом рівномірного перемішування отримують таніновий клей.
Таніновий клей має добру стійкість до теплового та вологого старіння, а його характеристики склеювання деревини подібні до характеристик фенольного клею. Він в основному використовується для склеювання деревини тощо.
лігніновий клей
Лігнін є одним з основних компонентів деревини, і його вміст становить близько 20-40% деревини, поступаючись лише целюлозі. Видобути лігнін безпосередньо з деревини складно, і основним джерелом є рідкі відходи целюлози, які надзвичайно багаті на ресурси.
Лігнін використовується не лише як клей, а й як фенольний полімер, отриманий шляхом взаємодії фенольної групи лігніну та формальдегіду як клею. Для покращення водостійкості його можна використовувати в поєднанні з ізопропановим епоксидним ізоціанатом, ступорфенол, резорцинолом та іншими сполуками. Лігнінові клеї в основному використовуються для склеювання фанери та ДСП. Однак вони мають високу в'язкість та насичений колір, і після вдосконалення сферу застосування можна розширити.
Арабська гумка
Гуміарабік, також відомий як акацієва камедь, – це ексудат з родини диких саранових. Свою назву він отримав через своє рясне виробництво в арабських країнах. Гуміарабік складається переважно з полісахаридів з низькою молекулярною масою та глікопротеїнів акації з високою молекулярною масою. Завдяки добрій розчинності гуміарабіка у воді, його приготування дуже просте і не потребує ні нагрівання, ні прискорювачів. Гуміарабік надзвичайно швидко сохне. Його можна використовувати для склеювання оптичних лінз, склеювання штампів, наклеювання етикеток товарних знаків, склеювання харчової упаковки, а також для допоміжних засобів для друку та фарбування.
Неорганічний клей
Клеї, виготовлені з неорганічних речовин, таких як фосфати, сульфати, солі бору, оксиди металів тощо, називаються неорганічними клеями. Їхні характеристики:
(1) Висока термостійкість, витримує температуру 1000 ℃ або вище:
(2) Хороші властивості проти старіння:
(3) Невелика усадка
(4) Висока крихкість. Модуль пружності на порядок вищий, ніж у органічних клеїв:
(5) Водостійкість, стійкість до кислот та лугів низька.
Чи знаєте ви? Клеї мають інше застосування, окрім склеювання.
Антикорозійний захист: Парові труби суден здебільшого покриті алюмінієвим силікатом та азбестом для досягнення теплоізоляції, але через витік або чергування холоду та тепла утворюється конденсат, який накопичується на зовнішній стінці нижніх парових труб; парові труби тривалий час піддаються впливу високої температури та розчинних солей. Роль корозії зовнішньої стінки дуже серйозна.
З цією метою клеї серії рідкого скла можуть бути використані як покривні матеріали на нижньому шарі алюмінієвого силікату для формування покриття з емальоподібною структурою. Під час механічного монтажу компоненти часто скріплюються болтами. Тривалий вплив повітря на болтові пристрої може спричинити щілинну корозію. У процесі механічної роботи болти іноді послаблюються через сильну вібрацію.
Щоб вирішити цю проблему, з'єднувальні компоненти можна склеїти неорганічними клеями під час механічного монтажу, а потім з'єднати болтами. Це може не тільки відігравати певну роль у армуванні, але й у захисті від корозії.
Біомедичні властивості: Склад матеріалу гідроксиапатитова біокераміка близький до неорганічного компонента людської кістки, має добру біосумісність, може утворювати міцний хімічний зв'язок з кісткою та є ідеальним матеріалом для заміни твердих тканин.
Однак, загальний модуль пружності підготовлених імплантатів ГА високий, міцність низька, а активність не ідеальна. Вибрано клей на основі фосфатного скла, і порошок сировини ГА склеюється разом за нижчої температури, ніж традиційна температура спікання, під дією клею, тим самим знижуючи модуль пружності та забезпечуючи активність матеріалу.
Компанія Cohesion Technologies Ltd. оголосила про розробку герметика Coseal, який можна використовувати для кардіологічного бондінгу та який успішно застосовується в клінічній практиці. Завдяки порівняльному використанню 21 випадку кардіохірургічних операцій у Європі було виявлено, що використання Coseal значно зменшило кількість хірургічних спайок порівняно з іншими методами. Подальші попередні клінічні дослідження показали, що герметик Coseal має великий потенціал у кардіологічній, гінекологічній та черевній хірургії.
Застосування клеїв у медицині відоме як нова точка зростання в клейовій промисловості. Конструкційний клей, що складається з епоксидної смоли або ненасиченого поліефіру.
В оборонних технологіях: підводні човни-невидимки є одним із символів модернізації військово-морської техніки. Важливим методом малопомітності підводних човнів є укладання звукопоглинальної плитки на корпус підводного човна. Звукопоглинальна плитка - це різновид гуми зі звукопоглинальними властивостями.
Для забезпечення міцного з'єднання плитки глушника та сталевої пластини стінки човна необхідно використовувати клей. Використовується у військовій галузі: технічне обслуговування танків, складання військових човнів, легких бомбардувальників військових літаків, склеювання шару теплового захисту боєголовок ракет, підготовка камуфляжних матеріалів, боротьба з тероризмом та боротьба з тероризмом.
Це чудово? Не дивіться на наш маленький клей, у ньому багато знань.
Основні фізичні та хімічні властивості клею
Час роботи
Максимальний часовий інтервал між змішуванням клею та з'єднанням деталей, що склеюються
Початковий час затвердіння
Час до досягнення знімної міцності забезпечує достатню міцність для обробки склеєних матеріалів, включаючи переміщення деталей з кріплень
повний час затвердіння
Час, необхідний для досягнення кінцевих механічних властивостей після змішування клею
термін зберігання
За певних умов клей може зберігати свої властивості обробки та термін зберігання заданої міцності.
міцність зв'язку
Під дією зовнішньої сили виникає напруга, необхідна для руйнування межі розділу між клеєм та склеюваним матеріалом у клейовій частині або в її околицях.
Міцність на зсув
Міцність на зсув відноситься до сили зсуву, яку може витримати поверхня, що склеюється, коли склеєна деталь пошкоджена, і її одиниця вимірювання виражається в МПа (Н/мм2)
Нерівномірна міцність на відрив
Максимальне навантаження, яке може витримати з'єднання під дією нерівномірної сили відриву, оскільки навантаження здебільшого зосереджено на двох краях або одному краю клейового шару, а сила доводиться на одиницю довжини, а не на одиницю площі, а одиницею вимірювання є кН/м.
Міцність на розтяг
Міцність на розтяг, також відома як рівномірна міцність на відрив та позитивна міцність на розтяг, стосується сили розтягу на одиницю площі, коли адгезія пошкоджується силою, і одиниця вимірювання виражається в МПа (Н/мм2).
міцність на відшарування
Міцність на відшарування – це максимальне навантаження на одиницю ширини, яке склеєні деталі можуть витримати, коли їх розділяють за заданих умов відшарування, і її одиниця вимірювання виражається в кН/м.
Час публікації: 25 квітня 2024 р.