Универсальный суперклей секунда - цианоакрилатный клей
Известный в оконном производстве клей «секунда» был изобретён во время Второй мировой войны в 1942 году американским химиком Гарри Кувером. Как и всё гениальное клей был открыт совершенно случайно. Кувер в те военные годы работал на компанию «Kodak» и занимался поиском прозрачных пластиков для оптических прицелов.
Изобретённое вещество — эфир цианоакриловой кислоты, цианоакрилат, — CH2 = C(CN)COOR. Для выполнения поставленной задачи цианоакрилат был непригоден, т.к. при малейшем присутствии влаги вещество становилось липким и клейким.
В 1951 году цианоакрилат снова вспомнили во время создания термостойких покрытий для реактивных самолётов. У Кувера и его коллеги Фреда Джойнера был большой список разных материалов свойства которых они изучали с помощью различных приборов. После окончания работы с одним из цианоакрилатов, с порядковым номером в списке 910, Джойнер обнаружил, что линзы одного из приборов намертво слиплись.
Гарри Кувер вспомнил о своих поисках в 1942 году и решил, что на основе цианоакрилата можно создать «суперклей». Учёный убедил свою компанию в этом. Кувер и Джойнер потратили около семи лет на разработку оптимального состава. В 1958 году на рынке был представлен первый «суперклей». Суперклею присвоили его порядковый номер из списка предшествующему открытию — Eastman 910.
Изначально клей не стал пользоваться популярностью. Ситуация стала меняться после того, как Гарри Кувер посетил популярное в те годы в Америке телешоу и продемонстрировал возможности клея. Суперклей долгое время присутствовал в различных американских ток-шоу, где демонстрировались все его новые и потрясающие свойства. Цианокрилатный клей мог склеивать любые поверхности, даже если они не были предварительно защищены должным образом.
Хотя разбогатеть за счёт своего изобретения Горри Куверу так и не удалось, свою востребованность суперклей получил после того, как срок патента закончился. Компания «Kodak» не смогла извлечь большой финансовой выгоды из суперклея и продала бизнес компании «National Starch» в 1980 году.
Содержание
Как он работает
Почему же «суперклей», склеивающий между собой различные материалы за секунды, не застывает внутри тюбика?
Основным компонентом клея является циоаноакрилат. В составе клея он занимает 90–99% процентов. Для полимеризации цианоакрилатов требуется наличие влаги, поэтому при расфасовке клея используется воздух с очень низкой влажностью. Так же в клей добавляют кислотные стабилизаторы препятствующие полимеризации молекул клея. При нанесении клея на склеиваемую поверхность стабилизатор нейтрализуется щелочной средой основы или частично ионизированными молекулами воды присутствующими в атмосфере.
Полимеризация происходит как показано на рисунке:

2. Влага (синие шарики) нейтрализует стабилизатор(красные шарики). начинается реакция полимеризации.
3. Начинается реакция полимеризации.
4. Образуются поперечные молекулярные связи (происходит сшивка).
Теоретически могут возникнуть проблемы при склеивании цианоакрилатом в условиях низких температур — морозный воздух содержит очень мало влаги.
Виды по составу
«Суперклей» представляет собой жидкий мономер того или иного ацианоакрилата. Общая формула цианоакрилатных клеев CH2 = C(CN)COOR (эфир ацианоакриловой кислоты), где в зависимости от химической природы радикала R (R- этил, метил, бутил, пропил и др.) в сложных эфирных группах возможны изменения технических свойств клея. Например влияют на такие свойства как физико-механические характеристики, теплостойкость, скорость отверждения, водостойкость и т.д.
Клей может содержать модифицирующие добавки. В качестве таких добавок используются бифункциональные соединения улучшающие теплостойкость и водостойкость клеевых соединений. Например тепловой интервал может вырасти от -196 до 125 °С или от -60 до 300 °С (но кратковременно). Применение в качестве модифицирующих небольших добавок циклопентадиена, дивинилбензола и глицидилметакрилата увеличивает их водостойкость. Для повышения водо- и вибростойкости цианакрилатных клеев в их состав вводят 0,1–5 % (мас.) эфира абиетиновой кислоты и глицерина, для повышения адгезионной прочности клеевых соединений - небольшие добавки 3,4,5-тригидроксибензойной кислоты или её эфиров. Модифицированные цианакрилатные клеи обладают такие свойствами как устойчивость к органическим растворителям например к бензину, спирту, к нефтяным и минеральным маслам, имеют электроизолирующие свойства.
В составе цианакрилатных клеев допускают присутствие до 10% стабилизаторов, пластификаторов, активаторов (при недостаточной влажности). В качестве активаторов могут применять продукт AC-15 (15-20 %-й раствор N,N-диметиланилина в этаноле) АВ-10 (10 %-й раствор карбоната калия в воде). После нанесения активатора на поверхность, нужно сделать выдержку для удаления растворителя, а уже затем склеить по обычной для данного клея технологии. Вещества, регулирующие вязкость (загустители). Например в гелевых «суперклеях» применяют ультрадисперный оксид кремния, а для повышение адгезии (полиакрилы, поливинилацетат). Для предотвращения самопроизвольной полимеризации используют ингибиторы отверждения. Для придания тепло- и электропроводящих свойства в состав ингибиторов добавляют наполнители - мелкодисперсные порошки металлов. Электро- и теплопроводящие клеи насчитывают два компонента: цианоакрилатное связующее и наполнитель. Смешивание происходит перед применением клея и продолжается до образования однородной массы.
Области применения
В основной своей массе «суперклей» применяется для склеивания не пористых материалов. В первую очередь цианоакрилатные клея используют там, где требуется быстрое склеивание: для резиноуплотнителей в оконном производстве, для крепления навесных радиоэлементов, деталей узлов в приборостроении, оптических деталей, микросхем, стоек, шайб, монтажных жгутов и отдельных проводников к основаниям плат, а также для закрепления других элементов радиоаппаратуры. За скорость схватывания от нескольких секунд до 1-3 минут, цианоакрилатные клея имеют второе имя нарицательное «секунда».
Быстрота и минимальная токсичность одного из цианоакрилатов (Октил-2-цианоакрилат) применяется в хирургии для склеивания ран и остановки крови. Во время Вьетнамской войны он использовался американскими солдатами для оказания первой медицинской помощи при ранении, и использовался в качестве баллончика спрея. Совсем недавно Шведские учённые из «Королевского технологического института» совершили прорыв в медицине, они изобрели "суперклей" для лечения переломов. По технологии использования, клей для костей наносится на область перелома и высушивается с помощью галогенной лампы. Когда клей высыхает, кости срастаются, а сам клей абсорбируется в организме.
В быту часто применим любительский способ применения клея секунды и пищевой соды в качестве эпоксидной композиции для заполнения швов, трещин, сколов. Смесь твердеет мгновенно и напоминает акрилоподобный пластик.
Если перечислять области применения «суперклея»: оконное производство; обработка пластмасс, резины, эластомеров; производство игрушек; изготовление украшений; канализационная сантехника; строительство с применениями металлоконструкций; автомобилестроение; авиастроение; судостроение; кожевенная, обувная промышленность; рекламная отрасль; электротехническая промышленность; медицина и др.- то по праву цианоакрилатные клея можно назвать супер-универсальными. Технические характеристики.
Отверждаются цианакрилатные клеи при комнатных температурах. Время для отверждения клея при 20 °С – несколько минут. Процесс отвердевания клея ускорится при наличии на склеиваемых поверхностях влаги. Время «схватывания» цианоакрилатных клеев – от пары секунд до нескольких минут в зависимости от композиции клея, вида склеиваемого материала и влажности окружающего воздуха. Время полного отвердевания 24 ч при 20 °С и влажности воздуха не менее 55 %.
Клеи на основе цианоакрилатов легко выдерживают нагрузки 150 кг/см2, а более совершенные, от ирландской компании Loctite — 250 кг/см2. Не так давно «суперклей» от компании Loctite попал в Книгу рекордов Гинесса, выдержав вес двух автомобилей общей массой 5 тонн, прикреплённых к стальной балке девятью каплями клея и поднятыми на большую высоту с помощью крана.
Растворимость и техника безопасности
Цианакрилат размягчается под воздействием диметилсульфоксида, после чего его можно легко удалить механически. Растворяется в нитрометане, который используется в жидкостях для удаления цианаокрилатов и размягчается в ацетоне.
Запрещается при работе с клеем носить шерстяную или хлопчатобумажную одежду, особенно х/б перчатки, во время работы или транспортировки цианоакрилата. Соприкосновение клея с материалами содержащими целлюлозу может привести к интенсивной экзотермической реакции, высвобождаемое тепло может стать причиной ожогов, если использовано большое количество цианоакрилата. Данная реакция может быть использована для получения огня.
Вклад участника
