клеи неорганические

КЛЕИ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ

клеи на основе клеящих веществ (связок) неорг. природы.

Минеральные клеи производят в виде порошков, растворов и дисперсий. Клеи-дисперсии разделяют на клеи-цементы, состоящие из минер. или металлич. порошка и жидкой фазы (вода, водные растворы солей, кислот или щелочей), и клеи-пасты (напр., суспензии глины, шликеры); склеивание первыми основано на хим. взаимод. дисперсионной среды и дисперсной фазы, вторыми — на высыхании дисперсионной среды. Клеи-растворы — насыщ. или перенасыщ. растворы; при склеивании в результате выделения твердой фазы превращ. в дисперсную систему. Отвердевание как клеев-цементов, так и клеев-растворов обусловлено конденсацией (агрегацией) дисперсных частиц. При введении порошка наполнителя клеи-растворы превращ. в клеи-цементы. По хим. природе клеящей системы наиб. важны керамич., фосфатные и силикатные клеи. Керамич. клеи — композиции на основе высокоплавких оксидов Mg, Al, Si, Zr (т. пл. 2825, 2053, 1728 и 2700 °C соотв.) и оксидов щелочных металлов (т. пл. 350–400 °C) с добавками селитры, HBO3, а в некоторых случаях, для повышения термостойкости,-порошков металлов (Al, Cu, Ni, Si, Fe, Ti, Ba). В зависимости от количеств, соотношения высоко- и низкоплавких оксидов получают композиции с т. пл. 500–1100 °C. Готовят сплавлением компонентов, быстрым охлаждением сплава (фритты) в воде, сушкой, измельчением, смешением с наполнителями и др. модификаторами при добавлении воды. Представляют собой суспензии тонкоизмельченных компонентов в воде или, напр., в среде 1%-ного раствора нитроцеллюлозы в амилацетате. Примерная рецептура (в мас. ч.): фритта 60–70, коллоидный SiO2 1–2, порошок металла 5–20, вода 25–32; состав фритты (в мас. ч.): 23–28 SiO2, 10–15 Al2O3, 10–20 Na2O, 3–6 K2O, 3–6 Ва2O3, 8–12 ZnO, 4–6 CaO. Для повышения прочности клеевого соединения керамич. клеи армируют металлич. сетками. Клей наносят на соединяемые поверхности, выдерживают на воздухе для удаления воды, после чего склеивают при небольшом давлении и температуре, превышающей на 20–50 °C температуру плавления композиции, в течение 15–20 мин с послед. плавным охлаждением. Клеевые соед. работоспособны до 3000 °C, но отличаются хрупкостью. Прочность соединений металлов при сдвиге 6–20 МПа. Применяют для склеивания керамики, металлов, кварца, графита и др. термостойких материалов в авиац., электронной промышленности, приборостроении. Фосфатные клеи. Наиб. распространены алюмофосфатные и алюмохромфосфатные. Алюмофосфатные клеи-вязкие жидкости или пасты. Могут содержать наполнители (напр., металлы, графит, Al2O3, SiO2, TiO2, MgO, ZrO2). Связку готовят не более чем за 3 дня до использования, растворяя при нагревании Al(OH)3 в H3PO4 (соотношение 1:5) или кислый алюмофосфат в воде, и смешивают с наполнителем непосредственно перед употреблением клея. Состав наиб. распространенной связки (в мас. ч.): 7,5 Al2O3, 33,0 P2O5, 59,5 H2O. Примерная рецептура клея (в мас. ч.): связка 7, смесь наполнителей 10. При склеивании затвердевают при комнатной температуре или при 100–600 °C (скорость повышения температуры 1,5-2 °C/мин) в течение соотв. неск. суток или часов. Легко окисляющиеся материалы склеивают в вакууме или среде инертного газа. Клеевые соединения работоспособны до 2000 °C, не выделяют летучих продуктов, после термообработки до 300 °C водостойки. Клеи с неметаллич. наполнителями обеспечивают высокие стабильные диэлектрич. свойства. Прочность соединений металлов при равномерном отрыве 1–10 МПа; она мало меняется с повышением температуры. Применяют для соединения металлов, которые не взаимод. с H3PO4, керамики, стекол, графита, ситалла и др. в производстве электровакуумных и электронагреват. приборов в радиоэлектронной и электро-техн. промышленности, при нанесении теплозащитных и огнеупорных покрытий. Алюмохррмфосфатные клеи могут содержать наполнители (напр., TiO2, Al2O3, ZrSi), орг. и кремнийорганические полимеры, снижающие хрупкость клеев. Алюмохромфосфатную связку готовят: взаимод. фосфата Al с фосфатом Cr; нейтрализацией фосфорной кислотой Al2O3∙nH2O и соед. Cr (III); растворением 65%-ной H2Cr2O7 в алюмофосфатной связке. Соотношение в связке P2O52O3=1,13–2,26 (М2O3 — смесь Al2O3 с Cr2O3). При одинаковой плотности растворов сохранность алюмохромфосфатных связок больше, чем у алюмофосфатных. После отвердевания при 20 °C за 10–20 сут клеи характеризуются вязкоупругими свойствами и низкой водостойкостью. Термообработка при 200 °C повышает прочность и водостойкость. Применяются для соединения металлов и неметаллов. Силикатные клеи-водные растворы силикатов Na или К (жидких стекол) или дисперсии на их основе; содержат наполнители (глина, CuO, SiO2, Fe2O3), модифицирующие добавки (P2O5, V2O5, алюминат Na или др.). Отверждаются: 1) при комнатной температуре под действием твердых отвердителей (Ca2SiO4, целлюлозная бумага) или при изменении pH среды после введения наполнителей; 2) при температурах до 100 °C в результате испарения воды, коагуляции и поликонденсации. Клеевые соед. работоспособны до 1100 °C. Недостатки — гигроскопичность клеевой прослойки и снижение диэлектрич. свойств при повышенных температурах. Применяют для склеивания керамики, стекол, асбеста, металлов, картона, бумаги и др. материалов в радиоэлектронике, авиац. и металлургич. промышленности.

Металлические клеи разделяют на пасты, порошки и клеи-пленки. Клеи-пасты получают на основе жидкого металла, напр. Ga (т. пл. ок. 30 °C), или эвтектич. сплава жидкого металла с др. металлами, напр. In, Sn, плавящегося при более низкой температуре, чем Ga, и порошка более тугоплавкого металла, напр. Cu, Al, Fe, Ni, Mg. Компоненты клея смешивают непосредственно перед применением при температуре, лишь незначительно превышающей температуру плавления жидкого металла. Галлиевый клей-паста может содержать (в мас. ч.): 65 Ga, 35 порошок Cu. Пасту наносят фторопластовой лопаткой на поверхности деталей, подогретых до 35b2 °C, которые притирают друг к другу. В результате диффузии жидкого металла в тугоплавкий в клеевом слое образуются интерметаллич. соединения и твердые растворы, имеющие высокие температуры плавления. Клей переходит в твердое состояние при комнатной температуре или при 120–140 °C в течение соотв. 24 или 6–8 ч. Клеи-порошки готовят из легкоплавких сплавов, напр. на основе Bi, Pb, Sn, In, Cd (т. пл. 47 °C при содержании указанных элементов соотв. 44,7, 22,6, 8,3, 19,1 и 5,3%). Клеи-пленки — предварительно спеченные ленты из тугоплавких металлов, которые перед использованием пропитывают жидким металлом. К ним относят также раздельно наносимые (каждый на одну из соединяемых поверхностей) тонкие слои In и более тугоплавкого, чем In, металла (Cr, Al, сплава Cr—Ni или др.) при соотношении толщин слоев 1:10. Слои металлов взаимод. при 20 °C при контакте склеиваемых деталей. Следует предотвращать окисление и загрязнение поверхности In. Склеивание основано на растворении In в тугоплавком металле. Металлич. клеи придают шву тепло- и электропроводность, высокую жесткость. Прочность при равномерном отрыве при 20 °C соединений, выполненных с помощью галлиевых клеев, составляет 26–30 МПа. Клеевые соединения работоспособны выше 800 °C. Применяют для соединения металлов, кварца, стекол, металлов с керамикой, ферритами, кремнием и др., для крепления выводов диодов и транзисторов на контактах монтажных схем, а также датчиков высокочастотных мех. колебаний, для соединения пленок из термостойких полимеров в радиотехн., авиац. и др. отраслях промышленности.

Лит.: Сычев М. М., Неорганические глеи, Л., 1974; Кардашов Д. А., Синтетические клеи, 3 изд., М., 1976, с. 202–16; Копейкин В. А., Петрова А. П., Рашкован И. Л., Материалы на основе металлофосфатов, М., 1976.

Г. В. Комаров

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me