Цианоакрилат

Полимеризация метил-2-цианакрилата

Гарри Уэсли Кувер младший, Барак Обама наградил его в 2010 году «Национальной Медалью технологий и инноваций»

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.

$CH_2 = C(CN)COOR$

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 России суперклей продаётся также под марками «Сила», «Цианопан», «Склей», «Секунда», «Монолит», «Слон», «Супер-момент» и т. д. В СССР клей выпускался под названием «циакрин»^[2], но в свободной продаже был практически недоступен.

Клеи на основе цианоакрилатов легко выдерживают нагрузки 150 кг/см², а более совершенные, типа «Black Max» компании Loctite — 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

«Суперклей» представляет собой жидкий мономер того или иного цианоакрилата (метил-, этил- и т. д.) с возможной добавкой до 10 % пластификаторов (например, дибутилфталат в отечественном 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 отверждению «суперклея» в тонких слоях (в пределах 0,05-0,1мм) приводит влага, адсорбированная на склеиваемых поверхностях или содержащаяся в приповерхностных слоях материала (чем объясняется отличное склеивание пальцев, наряду с воздействием животных аминов). 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^[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

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.

При склеивании содержащих малое количество поверхностной влаги материалов следует на них подышать (личный опыт)(спорно!).

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 ранении.

Пары цианоакрилата применяются для обнаружения отпечатков пальцев на предметах.

Растворимость

Цианакрилат размягчается под воздействием диметилсульфоксида, после чего его можно легко удалить механически. Этилцианакрилат не растворяется в воде, этаноле, дихлорэтане. Растворяется в нитрометане, который используется в жидкостях для удаления цианакрилатов. Размягчается в ацетоне.

Техника безопасности

Попытка склеить материалы содержащие целлюлозу (например хлопок) может привести к интенсивной экзотермической реакции. Высвобождаемое тепло может стать причиной ожогов, если использовано большое количество цианоакрилата. Реакция 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 х/б перчатки, во время работы или транспортировки цианоакрилата.^[11]

См. также

• Товарные знаки, ставшие нарицательными

Источники

1. ↑ В США скончался изобретатель «Суперклея» Гарри Кувер
2. ↑ Айрапетян Л. Х., Заика В. Д., Яишина Л. А. Справочник по клеям. Л.: Химия, 1980. 304 с, ил.
3. ↑ ^{1 2} цианакрилатные клеи, свойства клея, цианакрилаты
4. ↑ Список проектов — Кафедра химии и технологии высокомолекулярных соединений им. С. С. Медведева
5. ↑ Соединить навсегда: Неразрывная связь — журнал «Популярная механика»
6. ↑ Продукция: Пауэр — Сиб — официальный дистрибьютор компании 3М в Сибирском регионе
7. ↑ Ремонтируем монитор содой!
8. ↑ Кожный клей «Дермабонд» (Dermabond)
9. ↑ Spontaneous Combustion ! — How To Video from metacafe.com
10. ↑ Видео бурной реакции суперклея с целлюлозой.
11. ↑ Material Safety Data Sheet. accumetricinc.com. Архивировано из первоисточника 11 февраля 2012. Проверено 9 июня 2008.