Герметики

ГЕРМЕТИКИ (герметизирующие составы), пастообразные или вязкотекучие композиции на основе полимеров или олигомеров, к-рые наносят на болтовые, заклепочные и др. соединения с целью предотвращения утечки рабочей среды через зазоры конструкции. Герметизирующий слой образуется непосредственно на соединительном шве в результате отверждения (вулканизации) полимерной основы или испарения р-рителя; существуют также Г., к-рые после нанесения на герметизируемую пов-сть никаких изменений не претерпевают (невысыхающие замазки).

Осн. требования к Г.: высокие эластичность, прочность, адгезия к материалам конструкции, тепло- и морозостойкость, устойчивость к действию рабочих сред, влаги, света, озона, коррозионная инертность по отношению к пов-стям, контактирующим с Г., а в нек-рых случаях, кроме того,-хорошие электроизоляц. св-ва, стойкость к действию ионизирующих излучений и др. Желательно также, чтобы Г. были способны вулканизоваться при комнатной т-ре, не требовали длит. сушки и не содержали токсичных компонентов.

Г. наносят на предварительно очищенные и обезжиренные пов-сти при помощи шприца, шпателя, кисти или пульверизатора (в зависимости от консистенции Г.). При необходимости повышения адгезии Г. на пов-сть детали м. б. нанесен спец. подслой. Для внутришовной герметизации (см. рис.) применяют обычно уплотнительную ленту (ткань, покрытую слоем невысыхающей замазки) или самовулканизующуюся пасту. Первую закладывают между соединяемыми деталями (стык дополнительно герметизируют замазкой или самовулканизующейся пастой), пасту наносят на герметизируемые пов-сти перед сборкой конструкции. Поверхностную герметизацию осуществляют после сборки при помощи низковязких Г., в состав к-рых могут входить р-рители. Выбор способа определяется типом конструкции и условиями ее эксплуатации. Так, для емкостей с агрессивными жидкостями, находящимися под избыточным давлением, используют комбиниров. герметизацию, для жестких конструкций с небольшими зазорами — поверхностную. Малогабаритные изделия (напр., приборы) герметизируют, погружая их в Г. ("обволакивание"), или заливкой.

Схемы герметизации стыков конструкций (слой герметика зачернен): I-внутри-шовная; II-поверхностная; III -комбинированная.

Основа Г.-каучуки (гл. обр. полисульфидные и кремний-органические, а также бутадиеновые, уретановые, бутадиеннитрильные, фторкаучуки, бутилкаучук, полиизобутилен) и синтетич. смолы, напр. феноло-формальдегидные, эпоксидные.

Области применения Г. разнообразны. Замазки широко используют в стр-ве для уплотнения стыков панелей, стеклопакетов, швов бетонных покрытий и др. Самовулканизующимися пастами герметизируют клепаные, болтовые и др. соединения в кабинах, топливных баках, приборных отсеках самолетов и ракет, кузовах и бензобаках автомобилей и тракторов, водонепроницаемых переборках и отсеках судов. В хим. пром-сти Г. используют для уплотнения трубопроводов и др. аппаратуры, герметизации нефтехранилищ, в радиоэлектронной пром-сти и электротехнике - для защиты деталей приборов и блоков от влаги и мех. воздействий. Благодаря простоте применения Г., особенно кремнийорганические, служат материалом для получения теплозащитных, антикоррозионных, эрозионностойких, демпфирующих и гидроизолирующих покрытий. Их используют как эластичные клеи, а также в произ-ве эластичных форм для создания отливок и слепков в медицине, напр. стоматологии и криминалистике.

Большинство полисульфидных герметиков-самовулканизующиеся пасты на основе жидких линейных полисульфидных олигомеров (мол. м. 1500-4000) с концевыми SH-группами. В состав этих Г. входят наполнители (мел, ТiO₂, литопон, техн. углерод), компоненты, улучшающие адгезию (феноло-формальд. или эпоксидные смолы), вулканизующие агенты (PbO₂, MnO₂, Na₂Cr₂O₇, и-хинондиоксим и др.), пластификаторы. Поставляют Г. не менее чем в двух упаковках, одна из к-рых содержит герметизирующую пасту, другая-вулканизующую систему. Компоненты состава смешивают непосредственно перед применением. Жизнеспособность готовых к употреблению Г., зависящая от соотношения компонентов, т-ры и влажности среды,-от 0,5 до 12 ч. Вулканизация Г. (24-72 ч при комнатной т-ре) происходит в результате окисления концевых и боковых SH-групп, сопровождающегося ростом молекулярных цепей и их сшиванием. Вулканизованные поли сульфидные Г.-достаточно прочные и эластичные материалы с хорошей адгезией к металлич. и неметаллич. пов-стям (см. табл.), обладающие высокой атмосфере- и влагостойкостью, а также устойчивостью к действию мн. агрессивных сред, напр. керосина, бензина, минер. масел, разб. к-т и оснований. Эти Г. не коррелируют металл (кроме Ag), температурный интервал их эксплуатации от — 60 до 150 °С.

Существуют также однокомлонентные полисульфидные Г., поставляемые в готовом к употреблению виде и способные медленно вулканизоваться под действием влаги воздуха, и невысыхающие замазки на основе высокомол. каучука, наполненного мелом, техн. углеродом или асбестом, пригодные для эксплуатации от - 50 до 50 °С

СВОЙСТВА ВУЛКАНИЗОВАННЫХ ГЕРМЕТИКОВ

Кремнийорганические герметики-трех-, двух-или однокомпонентные самовулканизующиеся пасты на основе линейных полиорганосилоксандиолов (мол. м. 20-100 тыс.) с алкильными или арильными радикалами у атома SL Составы содержат минер. наполнители (напр., SiO₂, TiO₂, ZnO) и вулканизующие агенты (эфиры орто-кремниевой к-ты, алкилтриацетоксисиланы и др.), функц. группы к-рых взаимод. с концевыми ОН-группами олигомера при комнатной т-ре в присут. спец. катализаторов (оловоорг. соед., амины) или под действием влаги воздуха. Компоненты Г. смешивают перед применением; жизнеспособность составов 0,5-10 ч, продолжительность вулканизации 12-72 ч.

Однокомпонентные кремнийорг. Г. хранят в герметичных тубах; продолжительность их вулканизации зависит от влажности среды и толщины герметизирующего слоя (для слоя 2-3 мм ок. 24 ч).

Вулканизов. Г. на основе полиорганосилоксанов характеризуются удовлетворительными мех. и высокими диэлек-трич. св-вами, атмосфере- и влагостойкостью, малой коррозионной активностью, биол. инертностью. Эти Г. не стойки к действию нефтяных топлив и предназначаются для работы в воздушной среде. Для крепления нек-рых Г. такого типа к разл. пов-стям используют спец. подслои (праймеры). Интервал рабочих т-р наиб. распространенных Г. на основе полидиметилсилоксанов-от — 60 до 300 °С. Составы на основе полиорганосилоксанов с фенильными группами сохраняют эластичность при т-рах от — 120 до 300 °С, нек-рые модификации-до 350 °С (при морозостойкости -60°С).

На основе гомополимеров метилтрифторпропилсилоксана или его сополимеров с диметилсилоксаном получают Г., близкие по способам вулканизации и мех. св-вам к полидиметилсилоксановым, но превосходящие их по стойкости к нефтяным топливам, маслам и нек-рым др. агрессивным средам. Эти Г. могут быть как двух-, так и одноупаковочными. Они работоспособны в тошшвах и воздушной среде от -90 до 250 °С

Особая группа кремнийорг. составов-пеногерметики, к-рые после смешивания компонентов превращаются при комнатной т-ре в резиноподобный пористый материал (плотн. 0,4-0,7 г/см³) в результате идущих одновременно процессов вспенивания и вулканизации. Достоинства этих Г.-высокие диэлектрич. св-ва и малое водопоглощение; их т-ра хрупкости — 76 °С.

Герметики на основе фторкаучуков (сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом) содержат наполнители, вулканизующие агенты и орг. р-рители (кетоны, сложные эфиры). Нанесенный состав сушат и вулканизуют, ступенчато нагревая его до 60-70 °С, с послед. выдержкой при этой т-ре в течение 12-24 ч. Нек-рые Г. этого типа можно вулканизовать при комнатной т-ре. Вулканизов. Г. характеризуются высокими мех. св-вами, водо-и атмосферостойкостью, исключительной устойчивостью к действию масел, топлив и др. агрессивных сред при т-рах до 250 °С; их недостаток-низкая морозостойкость (не ниже -30°С).

В состав герметиков на основе бутадиен-нитрильных каучуков входят наполнители, феноло-формальд. смолы, орг. р-рители и др. Невулканизов. составы, образующие герметизирующий слой в результате испарения р-рителя, обладают хорошей адгезией и стойкостью к действию бензина, керосина и воды. Их термостойкость не превышает 100°С. Прочные и топливостойкие вулканизованные бутадиен-нитрильные Г. работоспособны до 150°С

В зарубежной практике получили распространение герметики на основе неполярных полимеров и олигомеров, напр. жидких полибутадиендиолов, полиуретанов, НК, способные вулканизоваться при умеренной и даже комнатной т-рах. Двухкомпонентные Г. такого типа используют преим. как электроизоляц. компаунды. Известны также невулканизующиеся замазки-смеси высокомол. насыщ. каучуков (полиизобутилена, двойного этилен-пропиленового) с наполнителями. Они просты в применении, обладают хорошей адгезией к металлам и сохраняют свои св-ва от —40 до 90 °С. Разработаны высыхающие замазки на основе термоэластопластов (бутадиен-стирольных и др.), образующие после испарения р-рителя прочный эластичный герметизирующий слой ( 7-10 МПа, относит. удлинение 600-800%), работоспособный от —70 до 80 °С. Все Г. на основе неполярных полимеров неустойчивы к действию топлив и масел и предназначены для работы только в воздушной среде.

Герметики на основе синтетических смол (феноло-формальд., эпоксидных) представляют собой, как правило, р-ры или дисперсии в орг. р-рителях (напр., этаноле) или воде. После их высыхания или отверждения образуются твердые прочные слои, стойкие к бензину, керосину и маслам, обладающие хорошей адгезией к металлу. Невысокие относит, удлинения отвержденных Г. исключают возможность их применения для герметизации соед., подвергающихся при эксплуатации значит. деформированию и (или) тепловым ударам. Пример феноло-формальд. состава - замазка арзамит, к-рая через 24 ч после введения ускорителя отверждения образует при комнатной т-ре прочный герметизирующий слой, стойкий к действию воды, орг. р-рителей (бензол, толуол), NaOH, H₂SO₄, HC1, орг. к-т и др. О св-вах герметиков на основе эпоксидных смол см. Компаунды полимерные.

Лит.: Смыслова Р.А., Котлярова С.В., Справочное пособие по герметизирующим материалам на основе каучуков, М., 1976; Клеи и герметики, под ред. Д. А. Кардашова, М., 1978, с. 132-91; МудровО.А., Савченко И. М., Шитов В. С., Справочник по эластомерным покрытиям и герметикам в судостроении, Л., 1981 Н.Б. Барановская.