Основой полиэфирных клеев служат продукты взаимодействия многоатомных спиртов с
многоосновными кислотами или ангидридами этих кислот, так называемые ненасыщенные
полиэфирные олигомеры - полиэфиракрилаты и полиэфирмалеинаты.
Полиэфиракрилаты - получают в результате реакции конденсации многоатомных спиртов
и метакриловой кислоты. Это, как правило, маловязкие жидкости от желтого до темно-коричневого цвета, растворимые в спиртах, ароматических углеводородах и других
растворителях. Они имеют различную температуру кипения в зависимости от молекулярного
веса, сохраняют стабильность в течение длительного времени в присутствии специальных
добавок. Для изготовления клеев применяют полиэфиры ТГМ-8, МГФ-9, ТМГФ-П. Полиэфиры
ТГМ-8 и МГФ-9 отверждаются под действием перекиси бензоила (1%) в течение 1-3 мин при
100 °С, образуя неплавкие и нерастворимые продукты,
обладающие высокой механической прочностью и стойкостью к бензину, маслам, кислотам.
Полиэфир МГФ-9 в смеси с метилметакрилатом отверждается без нагревания. Так как полиэфир
МГФ-9 имеет малую вязкость, его смешивают с полиэфиром ТМГФ-11. Смесь отверждается при
нормальной (20 °С) температуре в течение 1-3 мин при
введении перекиси бензоила (2%) и диметиланилина (0,5%).
Наполнители (до 30%) улучшают механические и технологические свойства полиэфирных
клеев, повышают их ударную вязкость, водостойкость, уменьшают усадку, улучшают
зазорозаполнение. В качестве наполнителей применяют окись кремния, бентонит, глину,
гидрат кремнекислого алюминия, карбонат кальция, сульфат бария.
Полиэфирмалеинаты - продукты взаимодействия многоатомных спиртов с двухосновными
кислотами (малеиновой, фталевой, адипиновой, себациновой и др.). Эти смолы в отличие от
полиэфиракрилатов имеют ненасыщенные группы не на концах цепи, а вдоль ее. Поэтому
отверждение их может происходить только при сополимеризации со специально введенным
мономером, например стиролом, метилметакрилатом, в присутствии инициаторов. Для
приготовления клеев используют полиэфирмалеинаты ПН-1, ПН-1С, ПН-3, ПН-4, МА-3 и др. В
большинстве своем это светлые прозрачные жидкости различной (от 60 до 6000 спз) вязкости,
которая зависит от степени предварительной полимеризации смолы и содержания мономеров.
Некоторые смолы содержат добавки, снижающие горючесть отвержденных продуктов или
повышающие кислото- и щелочестойкость (смола ПН-10).
Одним из достоинств полиэфирных клеев является прозрачность прослоек (они могут
пропускать до 92% ультрафиолетовых лучей). Со временем под действием света наблюдается
пожелтение прослоек, однако светостойкость смол и устойчивость их к фотодеструкции
может быть повышена введением стабилизаторов или применением для отверждения клеев
перекиси бензоила в смеси с гидроперекисью трет-бугила.
Наиболее известна полиэфирная смола ПН-1 - продукт поликонденсации диэтиленгликоля
с ангидридами фталевой или малеиновой кислот. Ее вязкость 500-800 спз, плотность
1,12-1,18 г/см³, жизнеспособность до 8 месяцев.
Смолу ПН-1 выпускают в виде 70%-ного раствора в стироле. Она может отверждаться на
холоде и при нагревании. При отверждении газообразные продукты не выделяются, поэтому
клеевой слой остается плотным даже при невысоком удельном давлении запрессовки и
сохраняет плотность при увеличенных зазорах между склеиваемыми деталями.
В качестве инициаторов при холодном отверждении смолы ПН-1 используют гидроперекись
изопропилбензола - гипериз (3% от веса смолы) или перекись циклогексана (0,502% от веса
смолы). Кроме того, вводят ускоритель: 10%-й раствор нафтената кобальта в стироле в
количестве 8% от веса смолы. Инициаторы и ускорители оказывают значительное влияние на
скорость отверждения. Изменение соотношения этих компонентов может менять время
отверждения от нескольких минут до нескольких часов.
Некоторые полиэфирные смолы могут отверждаться без добавки летучих мономеров,
например смола МА-3. Она представляет собой раствор этиленгликольмалеинатфталатной
смолы марки МС-1 в смеси полиэфиракрилатов ТГМ-3 и МГФ-9. Вязкость ее по ВЗ-4 60-140
сек; отверждение происходит за 4-5 ч в присутствии 3% гидроперекиси изопропилбензола
и 4% нафтената кобальта, растворенных в стироле.
Склеиваемые поверхности можно соединять сразу после нанесения полиэфирного клея.
Открытая выдержка не дает какого-либо эффекта; кроме того, кислород воздуха оказывает
в некоторой степени ингибирующее влияние на слой клея. Учитывая это, предпочтительно
использовать клей для склеивания плотных поверхностей. При склеивании пористых
поверхностей, открывающих доступ к воздуха к клеевой прослойке, склеивание происходит
медленнее.
В процессе отверждения полиэфирного клея можно выделить три периода: индукционный,
желатинизании, экзотермической реакции. Во время индукционного периода полиэфирный клей
находится в жидком состоянии и хорошо смачивает склеиваемые поверхности, что является
одним из условий доброкачественного склеивания.
В период желатинизации клей постепенно становится более вязким, переходит в
студнеобразное состояние и теряет способность смачивать склеиваемые поверхности.
В период экзотермической реакции клей отверждается и клеевой шов постепенно
приобретает максимальную прочность. Например, прочность на сдвиг клеевых соединений
стеклопластика составляет 100-120 кг/см² (Рис. 1).
Рис. 1. Зависимость прочности при сдвиге клеевого соединения стеклопластика от продолжительности отверждения полиэфирного клея на основе смолы ПН-1
Надо отметить, что усадка соединения завершается значительно раньше полного отверждения клея.
Отвержденные прослойки полиэфирного клея устойчивы к действию органических
растворителей и слабых кислот, масел, нефти, растворов солей, но не выдерживают
воздействия растворов щелочей, кетонов и горячих минеральных кислот. Иногда отмечается
недостаточная водостойкость клеевых соединений на полиэфирных смолах, значительная усадка
клея при отверждении (5-10%), малая ударная прочность и горючесть. Эти недостатки можно
устранить (в отдельных случаях) введением облагораживающих добавок и специальных
наполнителей: триаллилцианурата - для повышения теплостойкости, тетрахлорфталевого
ангидрида - для повышения огнестойкости и др. Важную роль выполняют тиксотропные
додобавки: двуокись кремния, двуокись титана и др. Они препятствуют стеканию клея с
вертикальных поверхностей.
Мастики на основе полиэфирной смолы обладают высокой стойкостью к действию
различных агрессивных сред (бензина, растворов солей, кислот и т. д.). Так, растворы
серной и соляной кислот, действуя на образцы мастик в течение 30 дней, не изменяют их
прочности.
Полиэфирные мастики не устойчивы к воздействию растворов щелочей и
концентрированной азотной кислоты. Полиэфирные клеи все более широко используют в
строительстве. Ими склеивают стеклопластики, стекло, фарфор, древесину, пластмассы,
асбестоцемент, а также крепят к стеклопластикам различные деревянные, пластмассовые и
металлические детали. Полиэфирную смолу ПН-1 можно использовать не только для клеев,
но и как связующее в пласторастворах, мастиках и бетонах. В бетонах она образует тонкую
склеивающую прослойку между зернами наполнителя, что способствует получению материала
с более высокими показателями механических свойств по сравнению с цементо-песчаным или
щебеночным бетоном.
Способность проникать в древесину, небольшие усадки, водо- и атмосферостойкость
полиэфиракрилатов открывает возможность применения их в качестве связующих для плит из
cтружек. Описано применение для этой цели композиции, состоящей из 70% (по весу)
полиэфиракрилата МГФ-9, 20% полиэфиракрилата ТМГФ-11, 10% стирола и 1% (от веса
композиции) перекиси бензоила. Композиция отверждается при 135-140 °С
за 15 мин. Прочность плит на этом связующем составляет 143 кг/см²
(при растяжении), а водопоглощение за 24 ч - 1,9%.
