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.

Химическая формула:

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 СССР клей выпускался под названием «циакрин»[2].

Клеи на основе цианоакрилатов легко выдерживают нагрузки 150 кг/см², а более совершенные — 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 вики-текст]

«Суперклей» представляет собой жидкий мономер того или иного цианоакрилата (метил-, этил- и т. д.) с возможной добавкой до 10 % пластификаторов (например, дибутилфталат в 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 отвердению «суперклея» в тонких слоях (в пределах 0,05—0,1 мм) приводит влага, адсорбированная на склеиваемых поверхностях или содержащаяся в приповерхностных слоях материала (чем, наряду с воздействием животных аминов, объясняется отличное склеивание пальцев). 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, однако, следует принять меры безопасности из-за токсичности полученной смеси[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 вики-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 ранениях. Привычный всем суперклей, несмотря на потенциальную токсичность, не раздражает поврежденные участки кожи и ткани, и многими с успехом используется на свой страх и риск для заклеивания трещин на пятках, ран, остановки кровотечений после иньекций. В данном случае надо нанести каплю клея, и, вытащив иглу, сразу после нанесения капли на место укола, прижать её стерильной салфеткой. Методика эффективна при несворачивании крови из-за особенностей препарата, погрешностей укола, или состояния организма в данный момент, когда полчаса спиртового тампона не приводят к остановке кровотечения; из-за устойчивой пассивации инъекционного туннеля вытекающим лекарством. При прижатии салфеткой мгновенно приклеивается бумага, создавая круглое пластиковое пятно заделки. Лишнюю бумагу аккуратно обрывают по контуру, нажимая пальцем на само пятно(чтоб не сорвать эту "заплатку" вместе с остальной салфеткой). Через несколько дней салфетка отвалится в процессе регенерации кожи. В редких случаях возможен ожог, т.к. клей, полимеризуясь, нагревается на салфетке иногда быстрее нормы. Возможно, стоит прижимать место кусочком льда или холодной ложкой. Решает проблемы долго не заживающих повреждений кожи, например, ожогов на сгибе пальца, склеивает треснувшие ногти.

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 вики-текст]

Цианоакрилат хорошо растворяется под воздействием концентрированного диметилсульфоксида (ДМСО), после чего полученый раствор можно, при необходимости, удалить впитывающим материалом стойким к диметилсульфоксиду. Этилцианоакрилат не растворяется в воде, этаноле, дихлорэтане и многих других веществах, а напротив — мгновенно застывает в местах соприкосновения с ними. Растворяется в нитрометане, который используется в жидкостях для удаления цианоакрилатов. В жидком виде хорошо растворим в ацетоне.

диметилсульфоксид свободно продается в аптеках (препарат "Димексид", стоит крайне недорого). Клеевой шов, залитый Димексидом, бесследно растворяется за несколько часов без всяких механических воздействий. Что особо ценно, Димексид совершенно не агрессивен по отношению к распространенным в быту материалам, таким как пластики, металлы, и т.п.

Техника безопасности[править | править вики-текст]

Склеивание материалов, содержащих синтетические и/или натуральные волокна, как правило, приводит к интенсивной экзотермической реакции. Высвобождаемое тепло может стать причиной ожогов. Реакция косвенно 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 вики-текст]

Пары цианоакрилата, представляющие собой 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 вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]