Войти
Химическая структура этилцианоакрилата, предшественника многих коммерческих клеев. Цианоакрилаты являются семейство прочных быстродействующих клеев промышленного, медицинского и бытового применения. Они получены из этилцианоакрилата и родственных сложных эфиров. Цианоакрилатная группа в мономере быстро полимеризуется в присутствии воды с образованием длинных прочных цепей. Они обладают незначительной токсичностью.
Конкретные цианоакрилаты включают метил-2-цианоакрилат (MCA), этил-2-цианоакрилат (ECA, обычно продаваемый под торговыми названиями, такими как " Super Glue »и« Krazy Glue », или Toagosei ), н-бутилцианоакрилат (n-BCA), октилцианоакрилат и 2- октилцианоакрилат (используется в медицине, ветеринарии и при оказании первой помощи). Октилцианоакрилат был разработан для решения проблем токсичности и уменьшения раздражения кожи и аллергической реакции. Цианакрилатные клеи иногда обычно называют мгновенными клеями, силовыми клеями или суперклеями . Аббревиатура CA обычно используется для обозначения цианоакрилата промышленного качества.
Гарри Уэсли Кувер младший незадолго до награждения Национальная медаль за технологии и инновации в 2010 г. Оригинальный патент на цианоакрилат был подан в 1942 г. BF Компания Гудрич как результат поиска материалов, подходящих для изготовления прозрачных пластиковых прицелов для военных усилий. В 1942 году группа ученых во главе с Гарри Кувером мл. наткнулся на формулировку, которая подходит ко всему, с чем она соприкасается. Команда быстро отклонила это вещество для применения во время войны, но в 1951 году, работая исследователями в Eastman Kodak, Кувер и его коллега Фред Джойнер заново открыли цианоакрилаты. Эти двое осознали истинный коммерческий потенциал, и форма клея была впервые продана в 1958 году под названием «Eastman # 910» (позже «Eastman 910»).
В течение 1960-х годов Eastman Kodak продавал цианоакрилат компании Loctite, которая, в свою очередь, переупаковывала и распространяла его под другой торговой маркой «Loctite Quick Set 404». В 1971 году компания Loctite разработала собственную производственную технологию и представила собственную линию цианоакрилатов под названием «Super Bonder». Loctite быстро завоевал долю рынка, и к концу 1970-х годов считалось, что он превысил долю Eastman Kodak на североамериканском рынке промышленных цианоакрилатов. Компания National Starch and Chemical Company приобрела бизнес по производству цианоакрилатов Eastman Kodak и объединила его с несколькими приобретениями, сделанными в 1970-х годах, и образовала Permabond. Другие производители цианоакрилата включают LePage (канадская компания, приобретенная Henkel в 1996 году), Permabond Division of National Starch and Chemical, которая была дочерней компанией Unilever. Вместе на Loctite, Eastman и Permabond приходилось примерно 75% промышленного рынка цианоакрилатов. По состоянию на 2019 год Permabond продолжал производство оригинальной формулы 910.
В жидкой форме цианоакрилат состоит из мономеров молекул цианоакрилатного эфира. Метил 2-цианоакрилат (CH 2 = C (C≡N) COOCH 3) имеет молекулярную массу, равную 111,1 г / моль, температуру вспышки . 79 ° C (174 ° F, 352 K) и плотностью 1,1 г / мл. Этил-2-цианоакрилат ((CH 2 = C (C≡N) COOCH 2CH3)) имеет молекулярную массу 125 г / моль и температуру вспышки более 75 ° C (167 ° F; 348 К). Для облегчения обращения в цианоакрилатный клей часто добавляют такой ингредиент, как коллоидальный диоксид кремния, чтобы сделать его более вязким или гелеобразным. В последнее время стали доступны рецептуры с добавками для увеличения прочности на сдвиг, создавая более ударопрочное соединение. Такие добавки могут включать каучук, как в «Ultra Gel» от Loctite, или другие, не указанные в спецификации.
Как правило, акрильные группы быстро претерпевают полимеризацию с ростом цепи в присутствии воды (в частности, гидроксид-иона ), образуя длинные прочные цепи, соединяющие связанные поверхности вместе. Поскольку присутствие влаги вызывает затвердевание клея, воздействие нормального уровня влажности на воздухе вызывает образование тонкой пленки в течение нескольких секунд, что очень сильно замедляет реакцию; следовательно, цианоакрилаты наносятся в виде тонких слоев, чтобы гарантировать быстрое протекание реакции для связывания.
Цианакрилатные клеи имеют короткий срок хранения - около одного года с момента изготовления в закрытом виде и один месяц после вскрытия.
Полимеризация метил-2-цианоакрилата 
тюбик «Super Glue», цианоакрилатного клея Цианоакрилаты в основном используются в качестве адгезивов. Тонкие слои сцепляются эффективно, толстые - гораздо хуже. Они связывают многие вещества, включая кожу и ткани человека, натуральные волокна, хлопок, шерсть и кожу.
Цианоакрилатный клей имеет низкую прочность на сдвиг, что привело к его использованию в качестве временного клея в тех случаях, когда деталь нужно отрезать позже. Типичные примеры включают установку заготовки на жертвенный клеевой блок на токарном станке , а также затяжку штифтов и болтов. Он также используется в сочетании с другим более медленным, но более эластичным клеем как способ быстрого образования соединения, которое затем удерживает детали в соответствующей конфигурации до тех пор, пока второй клей не затвердеет.
Клей на основе цианоакрилата имеет слабую связь с гладкими поверхностями и поэтому легко поддается трению; Хорошим примером этого является тот факт, что цианоакрилаты можно удалить с кожи человека с помощью абразивов (например, сахара или наждачной бумаги).
Цианакрилаты используются для сборки прототипа электроники (используется в проволочной обмотке ), летающих моделей самолетов и в качестве фиксирующих накладок для гаек и болтов. Их эффективность в склеивании металла и универсальность сделали их популярными среди моделистов и миниатюр любителей.
Способность цианоакрилатного клея сопротивляться воде сделал его популярным среди морских аквариумов любителей фрагментации кораллов. Обрезанные ветви твердых кораллов, таких как Acropora, можно приклеить к куску живого камня (собранный рифовый коралл) или Milliput (эпоксидная замазка), чтобы позволить новому фрагменту вырасти. Его безопасно использовать непосредственно в резервуаре, в отличие от силикона, который для обеспечения безопасности необходимо отвердить. Однако, как класс клеящих веществ, традиционные цианоакрилаты классифицируются как обладающие «слабой» устойчивостью как к влаге, так и к теплу, хотя, как сообщается, включение фталевого ангидрида противодействует обеим этим характеристикам. Цианакрилатный клей также часто используется в акваскейпинге как в пресноводных, так и в морских аквариумах с целью прикрепления корневищ живых растений к кускам дерева или камня.
Большинство стандартных цианоакрилатных клеев плохо склеиваются с гладким стеклом, хотя их можно использовать в качестве быстрого временного склеивания перед нанесением эпоксидной смолы или цианоакрилат специально разработан для использования на стекле. Механическое адгезивное соединение может быть образовано вокруг мата или ткани из стекловолокна для усиления стыков или изготовления небольших деталей.
При добавлении к пищевой соде (бикарбонат натрия ) цианоакрилатный клей образует твердый, легкий адгезивный наполнитель. Это хорошо работает с пористыми материалами, которые не работают с одним клеем. Этот метод иногда используется авиамоделистами для сборки или ремонта деталей из пенополистирола . Он также используется для ремонта небольших зазубрин в передней кромке деревянных лопастей гребного винта на легких самолетах, хотя этот метод ограничен для использования на самолетах, зарегистрированных в категории «экспериментальных» (композитные винты можно отремонтировать аналогично с использованием двухкомпонентных эпоксидных смол). Этот метод также можно использовать для заполнения прорезей в гайке гитары, чтобы можно было вырезать новые. Реакция между цианоакрилатом и пищевой содой очень экзотермична (выделяет тепло), а также производит вредные пары.
Одна марка цианоакрилата, «SupaFix», использует оксид кальция в качестве наполнителя, что дает еще более твердый (по текстуре строительный раствор) результат, который можно использовать для соединения твердых материалов и даже ремонта. потрескавшиеся отливки.
Цианоакрилат используется в качестве криминалистического инструмента для захвата скрытых отпечатков пальцев на непористых поверхностях, таких как стекло, пластик и т. д. Цианоакрилат нагревается для образования паров, которые вступают в реакцию с невидимыми остатками отпечатков пальцев и атмосферной влагой с образованием белого полимера (полицианоакрилата) на выступах отпечатков пальцев. Затем гребни могут быть записаны. Отпечатки пальцев на большинстве поверхностей (кроме белого пластика или аналогичного материала) видны невооруженным глазом. Невидимые или плохо видимые отпечатки могут быть дополнительно улучшены путем нанесения люминесцентного или нелюминесцентного красителя.
Тонкий цианоакрилатный клей применяется в деревообработке. Может использоваться в качестве быстросохнущего глянцевого покрытия. Масло, такое как кипяченое льняное масло, можно использовать для регулирования скорости отверждения цианоакрилата. Цианакрилатный клей также используется в сочетании с опилками (от пилы или шлифовки) для заполнения пустот и трещин. Эти методы ремонта используются на деках пианино , деревянных инструментах и деревянной мебели. Цианакрилатный клей также используется для отделки заготовок ручек (деревянных заготовок для токарных ручек), которые были обточены на токарном станке путем нанесения нескольких тонких слоев для создания твердой, прозрачной поверхности, которую затем можно отшлифовать и отполировать до глянцевой поверхности.
Резиновая рана, закрытая Dermabond, медицинским клеем на основе цианоакрилата Цианоакрилатный клей использовался в ветеринарии для исправления костей, кожи и панциря черепах в начале 1970-х годов или раньше. Гарри Кувер сказал в 1966 году, что во время войны во Вьетнаме использовался цианоакрилатный спрей, чтобы уменьшить кровотечение у раненых солдат до тех пор, пока их не доставят в больницу. н-Бутилцианоакрилат используется в медицине с 1970-х годов. В США из-за его способности вызывать раздражение кожи, U.S. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) не одобряло его использование в качестве медицинского клея до 1998 года с Dermabond (2-октилцианоакрилат). Независимое исследование 1986 года предполагает, что цианоакрилат может быть более безопасным и более функциональным для закрытия ран, чем традиционный наложение швов (швы). Клей лучше по времени, необходимому для закрытия ран, по частоте инфекции (шовные каналы через эпидермальный, дермальный и подкожно-жировой слои кожи создают дополнительные пути заражения) и, наконец, по внешнему виду.
Некоторые скалолазы используют цианоакрилат для восстановления повреждений кожи на кончиках пальцев. Точно так же игроки, играющие на струнных инструментах, могут образовывать защитные накладки на пальцы (обычно, когда они теряют свои мозоли из-за бездействия или несчастного случая) с цианоакрилатами. Несмотря на то, что клей не очень токсичен и быстро стирается с обветривающейся кожей, нанесение большого количества клея и его паров непосредственно на кожу может вызвать химические ожоги.
. Стандартный «суперклей» - это 100% этил-2-цианоакрилат, множество индивидуальных рецептур (например, 91% ЭКА, 9% поли (метилметакрилат), <0.5% гидрохинон и небольшое количество органической сульфоновой кислоты, а также варианты соединение н-бутилцианоакрилат для медицинских приложений) стали использоваться для конкретных приложений. В настоящее время в качестве кожных клеев для местного применения доступны три цианоакрилатных соединения. 2-Октилцианоакрилат продается как Dermabond, SurgiSeal и, в последнее время, LiquiBand Exceed. н-Бутилцианоакрилат продается как Histoacryl, Indermil, GluStitch, GluSeal, PeriAcryl и LiquiBand. Соединение этил-2-цианоакрилат доступно как Epiglu.
Цианоакрилат используется в стрельбе из лука для приклеивания оперения к древкам стрел. Некоторые специальные клеи для оперения в основном представляют собой цианоакрилат, переупакованный в специальные наборы для оперения. Такие трубки часто имеют длинное тонкое металлическое сопло для повышения точности нанесения клея на основание оперения и для обеспечения надежного соединения с древком стрелы.
Цианоакрилат используется в косметологии и индустрии красоты в качестве клея для наращивания ресниц или «клея для ногтей» для некоторых искусственных ногтей, таких как кончики ногтей и обертывания для ногтей, что иногда ошибочно принимают за глазные капли, вызывая случайную травму (химическое повреждение глаз ).
Цианакрилатные клеи могут прилипать к части тела и травмы могут возникнуть при отрыве частей кожи. Однако без применения силы клей со временем самопроизвольно отделится от кожи (до четырех дней). Разделение можно ускорить, нанеся растительное масло рядом, на и вокруг клея. В случае приклеенных век следует проконсультироваться с врачом.
Пары цианоакрилата представляют собой испаренную форму мономера цианоакрилата, который раздражают чувствительные слизистые оболочки дыхательных путей (например, глаза, нос, горло и легкие). Они немедленно полимеризуются влага в мембранах и становится инертным. Эти риски можно свести к минимуму, если использовать цианоакрилат в хорошо вентилируемых помещениях. Около 5% населения могут стать сенсибилизированными к парам цианоакрилата после многократного воздействия, что приводит к гриппоподобным симптомам. Цианакрилат также может вызывать раздражение кожи, вызывая аллергическую кожную реакцию. Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) установила пороговое значение предельное значение воздействия 200 частей на миллиард. В редких случаях вдыхание может вызвать астму. Для всех цианоакрилатных клеев не существует единичного измерения токсичности из-за большого количества клеев, содержащих различные цианоакрилатные составы.
Управление здравоохранения и безопасности Великобритании и Национальная программа токсикологии США пришли к выводу, что использование этилцианоакрилата безопасно и в дополнительных исследованиях нет необходимости. Соединение 2-октилцианоакрилат разлагается намного медленнее из-за его более длинной органической основы (серия ковалентно связанных молекул углерода ), и клей не достигает порога токсичности для тканей. Из-за проблем с токсичностью этилцианоакрилата предпочтительным является использование 2-октилцианоакрилата для наложения швов.
Нанесение цианоакрилата на некоторые натуральные материалы, такие как хлопок (джинсы, хлопок тампоны, ватные шарики и некоторые пряжа или ткани), или кожа или шерсть дает мощный, быстрый, экзотермическая реакция. Эта реакция также происходит с стекловолокном и углеродным волокном. Выделяемое тепло может вызвать серьезные ожоги или выбросить раздражающий белый дым. Паспорта безопасности материалов для цианоакрилата инструктируют пользователей не носить хлопковую (джинсовую) или шерстяную одежду, особенно хлопковые перчатки, при нанесении цианоакрилатов или работе с ними.
Ацетон, обычно входящий в состав жидкости для снятия лака (или в хозяйственных магазинах в чистом виде), представляет собой широко доступный растворитель, способный размягчать отвержденный цианоакрилат. Другие растворители включают нитрометан, диметилсульфоксид и метиленхлорид. гамма-бутиролактон также можно использовать для удаления отвержденного цианоакрилата. Также доступны коммерческие разрыхлители.
Цианакрилатные клеи имеют короткий срок хранения. Контейнеры с проставленной датой помогают сохранить жизнеспособность клея. Один производитель предоставляет следующую информацию и советы:
При хранении в закрытом виде в прохладном и сухом месте, например, в холодильнике, при температуре около 55 ° F (13 ° C) срок годности цианоакрилата увеличивается примерно с одного год от изготовления до 15 месяцев. Если клей будет использоваться в течение шести месяцев, его не нужно хранить в холодильнике. Цианакрилаты чувствительны к влаге, и переход из прохладного места в жаркое приведет к образованию конденсата; После извлечения из холодильника лучше всего дать клею нагреться до комнатной температуры перед открытием. После открытия использовать в течение 30 дней. Открытые контейнеры не следует замораживать.
Другой производитель утверждает, что максимальный срок хранения некоторых цианоакрилатов составляет 12 месяцев, если исходные контейнеры хранятся при температуре от 35 до 40 ° F (от 2 до 4 ° C). Форумы пользователей и некоторые производители говорят, что практически неограниченный срок хранения достигается при хранении в закрытом виде при температуре −4 ° F (−20 ° C), типичной температуре домашней морозильной камеры, и позволяя содержимому достигать комнаты. температура перед использованием. Повторное охлаждение открытого контейнера может вызвать конденсацию влаги из воздуха в нем; тем не менее, отчеты любителей предполагают, что хранение цианоакрилата в морозильной камере может сохранить открытый цианоакрилат на неопределенный срок.
По мере старения цианоакрилаты полимеризуются, становятся толще и медленнее отверждаются. Их можно разбавить цианоакрилатом того же химического состава с более низкой вязкостью. Хранение цианоакрилатов при температуре ниже 0 ° F (-18 ° C) почти остановит процесс полимеризации и предотвратит старение.
