Цианоакрилат

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Полимеризация метил-2-цианакрилата
Гарри Уэсли Кувер младший, Барак Обама наградил его в 2010 году «Национальной Медалью технологий и инноваций»
Cyanoacrylate structure.png

Цианоакрилаты — основной компонент цианоакрилатных клеев (97-99 %) (метил-2-цианакрилат, этил-2-цианакрилат и т. д.), удобных в быту для быстрого склеивания материалов.

Цианоакрилаты — это эфиры цианакриловой кислоты.

CH_2 = C(CN)COOR

Распространённое в быту название «суперклей» — перевод на русский товарного знака Super Glue. Это название в бывшем СССР стало нарицательным.

Клей Super Glue впервые был получен в 1942 году (во время Второй мировой войны) американским химиком Гарри Кувером (англ: Harry Coover), работавшим в компании Eastman Kodak, в ходе экспериментов по поиску прозрачных пластиков для оптических прицелов, однако вещество из-за излишней клейкости было забраковано. В 1951 году американские исследователи во время поисков термостойкого покрытия для кабин истребителей случайно обнаружили свойство цианоакрилата прочно склеивать различные поверхности. На этот раз Кувер оценил возможности вещества, и в 1958 году суперклей впервые поступил в продажу, «взорвав» рынок[1].

В России суперклей продаётся также под марками «Клейбери», «Сила», «Цианопан», «Склей», «Секунда», «Монолит», «Слон», «Супер-момент» и пр. В СССР клей выпускался под названием «циакрин»[2].

Клеи на основе цианоакрилатов легко выдерживают нагрузки 150 кг/см2, а более совершенные, типа «Black Max» компании Loctite — 250 кг/см2. Термостойкость соединения невысока и сравнима с термостойкостью акрилового оргстекла: от 70-80 °C для обычных клеев, до 125 °C для модифицированных[3]

Механизм клеящего действия[править | править исходный текст]

«Суперклей» представляет собой жидкий мономер того или иного цианоакрилата (метил-, этил- и т. д.) с возможной добавкой до 10 % пластификаторов (например, дибутилфталат в отечественном клее Циакрин), активаторов (при недостаточной влажности шва), стабилизаторов, замедлителей, а также ультрадисперсного оксида кремния для загущения (гелевый суперклей); клей не содержит растворителей.

Жидкий цианакрилат способен к анионной полимеризации под действием слабощелочных агентов, в том числе и обычной воды[4]. К сплошному отверждению «суперклея» в тонких слоях (в пределах 0,05-0,1мм) приводит влага, адсорбированная на склеиваемых поверхностях или содержащаяся в приповерхностных слоях материала (чем объясняется отличное склеивание пальцев, наряду с воздействием животных аминов). Вредное застывание массы клея при хранении в неплотно закрытой таре вызывается не испарением растворителя, как в случае нитроцеллюлозного клея или ПВА, а воздействием атмосферной влаги (как это свойственно, например, силиконовым герметикам); при производстве клей закупоривается в осушенной атмосфере[5]. Также, по утверждению в описаниях производителей[6], существует механизм отверждения щелочным агентом, связанный с нейтрализацией кислотного стабилизатора.

Для работы с цианоакрилатом в толстых слоях известен любительский способ с последовательным заполнением шва пищевой содой, смачиваемой суперклеем и играющей в данном случае роль не только наполнителя, но и щелочного полимеризующего агента. Смесь твердеет почти мгновенно, образуя акрилоподобный наполненный пластик, и в ряде случаев может успешно заменить эпоксидные композиции, в том числе армированные стеклосеткой. [7]. Также в качестве наполнителя можно использовать мелко размолотую штукатурку или бетон, например пыль, получаемую при сверлении отверстий в таких материалах.

Хотя первичное схватывание клея действительно наступает за время от секунд до минут, для окончательного набора прочности производители предписывают выдержку соединения на воздухе без рабочей нагрузки в течение нескольких (до 24) часов[3].

Применение[править | править исходный текст]

Цианоакрилат — прочный, быстро схватывающийся, моментальный клей. Легко склеивает непористые и содержащие воду материалы. Схватывается менее чем за минуту, а максимальная прочность достигается через два часа. Впрочем, его прочность на сдвиг невысока, поэтому суперклей иногда применяют как резьбовой фиксатор или для крепления заготовки на токарном станке.

Октил-2-цианоакрилат — наименее ядовитый из цианоакрилатов — применяется в медицинских целях для склеивания ран и для остановки кровотечений.[8] В ходе Вьетнамской войны использовался для оказания первой медицинской помощи при ранении.

Пары цианоакрилата применяются для обнаружения отпечатков пальцев на предметах. Данный способ является весьма успешным, особенно при использовании паров цианоакрилата в вакуумной камере.

Растворимость[править | править исходный текст]

Цианоакрилат слабо размягчается под воздействием диметилсульфоксида (ДМСО), после чего его верхний слой можно удалить механически. При длительном (более месяца) нахождении в ДМСО этилцианоакрилат (толщина слоя около 5 мм) растворяется полностью. Этилцианоакрилат не растворяется в воде, этаноле, дихлорэтане. Растворяется в нитрометане, который используется в жидкостях для удаления цианоакрилатов. Хорошо растворяется в ацетоне.

Техника безопасности[править | править исходный текст]

Попытка склеить материалы, содержащие целлюлозу (например, хлопок), может привести к интенсивной экзотермической реакции. Высвобождаемое тепло может стать причиной ожогов, если использовано большое количество цианоакрилата. Реакция может быть использована для получения огня[9][10].

Сертификат безопасности материала для цианоакрилата запрещает при работе с клеем носить хлопчатобумажную или шерстяную одежду, в особенности хлопчатобумажные перчатки, во время работы или транспортировки цианоакрилата.[11]

Токсичность[править | править исходный текст]

Пары цианоакрилата, представляющие из себя мономеры, могут раздражать слизистые оболочки глаз, носа и горла. Но при достаточной концентрации они моментально полимеризуются под воздействием влаги и становятся инертными. Считается, что риск может быть незначительным, если работать в хорошо проветриваемом помещении. При регулярном взаимодействии с цианоакрилатом около 5% людей испытывают симптомы, схожие с симптомами гриппа. Цианоакрилат также может раздражать кожный покров и вызывать аллергические кожные реакции. В редких случаях вдыхание паров может вызвать астму. Для разных цианоакрилатов токсичность может существенно отличаться.

См. также[править | править исходный текст]

Источники[править | править исходный текст]