---

Анаэробные герметики / клеи

---

Способны длительное время оставаться в исходном состоянии без изменения свойств в контакте с кислородом воздуха и быстро отверждаться при нарушении этого контакта.

Эти клеи представляют собой жидкие композиции с вязкостью 1-400 сПа*с, обладающие высокой проникающей способностью, вследствие чего они плотно заполняют микронеровности на склеиваемых поверхностях и образуют монолитный герметичный клеевой шов. Одновременно они защищают склеиваемые поверхности от коррозии, не создают дополнительных напряжений в соединении.

Анаэробные клеи находят широкое применение в различных отраслях хозяйства.

СОСТАВ. Анаэробные клеи представляют собой системы достаточно сложного состава и содержат следующие компоненты: олигомерную основу, сомономеры, полимерный загуститель, наполнитель, инициатор, активатор, ускоритель и ингибитор полимеризации.

В качестве ОЛИГОМЕРНОЙ ОСНОВЫ используют олигоэфиракрилаты - диметакриловые эфиры гликолей (моно-, ди-, тетра-, пента-, полиэтилен- и полипропиленгликоля) и олигоэфиркарбонаты. Последние позволяют получить анаэробные составы с высокими скоростями отверждения (15-30 мин) на любых металлических поверхностях при температурах до -10оС с высокими физико-механическими характеристиками клеевых соединений.

СОМОНОМЕРАМИ служат акриловая и метакриловая кислоты и амиды ненасыщенных кислот, способствующие повышению адгезии и теплостойкости анаэробных составов.

Полимерные ЗАГУСТИТЕЛИ вводят для регулирования вязкости композиций. В качестве полимерных загустителей используют растворимые в олигомере полимеры и сополимеры акриловых и метакриловых мономеров с молекулярной массой от 2000 до 50000, а также нерастворимые, но хорошо распределяющие в олигомере с образованием воскообразной массы полимеры.

НАПОЛНИТЕЛЯМИ для таких композиций являются оксиды титана и кремния, которые одновременно обеспечивают их тиксотропность.

ИНИЦИАТОРАМИ полимеризации анаэробных композиций являются органические гидропероксиды, например, кумилгидропероксид, пероксиды бензоила и метилэтилкетона, а также их смеси.

В качестве РЕГУЛЯТОРОВ и УСКОРИТЕЛЕЙ полимеризации используют амины, амиды и имиды органических кислот и аминоспирты.

АКТИВАТОРАМИ полимеризации являются соли металлов переменной валентности органических и неорганических кислот, и соли жирных кислот. Они являются весьма сильными активаторами, поэтому их вводят в композиции непосредственно перед применением. Их можно наносить на соединяемые поверхности в виде раствора в органических растворителях; в этом случае в состав композиции их не вводят. Для уменьшения активности таких солей их используют в виде комплексов с органическими продуктами. Можно применять, например, ацетилацетонат марганца, хелаты железа, кобальта и других металлов переменной валентности. Ионы металлов переменной валентности являются катализаторами разложения гидропероксидов. Возникающие при этом радикалы способствуют окислению, образуя дополнительное количество гидропероксида, разлагающегося в свою очередь ионами металлов. Этот процесс можно замедлить, добавляя небольшое количество ингибитора полимеризации.

ИНГИБИТОРАМИ полимеризации являются обычно фенолы и их производные, а также вторичные ароматические амины, содержащие легкоотщепляемые атомы водорода, после отщепления которых образуются стабильные малореакционно способные радикалы.

Инициатор, ускоритель и ингибитор представляют собой окислительно-восстановительную систему анаэробных композиций, которая определяет их жизнеспособность, скорость и полноту полимеризации.

КИСЛОРОД воздуха при полимеризации анаэробных композиций играет двоякую роль. Так при постоянном контакте с композициями он ингибирует процесс полимеризации, а при ограниченном доступе в реакционную систему инициирует этот процесс.

Для подавления процесса полимеризации, например при хранении анаэробных композиций, в их состав

вводят ингибиторы.

---

ЧИСТОТА ПОВЕРХНОСТИ. Анаэробные клеи весьма чувствительны к наличию масел на соединяемых поверхностях; в присутствии масел существенно уменьшаются скорость их полимеризации и прочность их соединений. Для отверждения на замасленных поверхностях в их состав вводят различные добавки и модифицированные олигоэфиры, например, олигоэфиракрилаты, содержащие соли Са, Zn, Mg, метакрилоксигалогенфосфаты, фторсодержащие мономеры и некоторые другие соединения.

В России выпускаются отечественные анаэробные клеи: Анатерм, Унигерм и другие.

ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ. Одноупаковочные, не содержащие растворитель низковязкие однородные жидкости или пастообразные продукты. Вязкость при 20оС 0,008-100 Па*с. В зависимости от вязкости делятся на сильнотекучие (0,01-0,02 Па*с), текучие (0,02-0,2 Па*с), среднетекучие (0,2-2 Па*с), труднотекучие (2-20 Па*с) и пастообразные (20-100 Па*с). Последние представляют собой системы с наполнителем, который вводится непосредственно перед применением анаэробного состава.

СРОК ХРАНЕНИЯ при температуре от 5 до 30оС 6-12 месяцев. Хранят в полиэтиленовых флаконах ёмкостью 0,25-1 л, заполненных на 50-60% ёмкости, что обеспечивает контакт анаэробных композиций с кислородом воздуха. Толщина стенок флакона не должна превышать 2 мм. При хранении следует предохранять от воздействия солнечных лучей. Не рекомендуется совместное хранение анаэробных клеёв и активаторов.

РЕЖИМ ОТВЕРЖДЕНИЯ. Отверждение протекает в анаэробных условиях без усадки и выделения газообразных продуктов. Скорость отверждения зависит от природы склеиваемых поверхностей, температуры, чистоты поверхностей, размера зазора между ними, состава анаэробного клея. Продолжительность отверждения при температуре 15-30оС составляет 24-72ч, а при использовании активаторов- 3-6ч. Для отверждения при температуре ниже 15оС обязательно применение активатора.

Некоторые марки анаэробных клеев в сочетании с активатором способны отверждаться при -10оС. Активаторами являются, например, растворы N,N-диметиланилина и 2-меркаптобензотиязола(каптакса) в органических растворителях (дихлорметане, изопропиловом и этиловом спиртах). Их наносят на поверхности, подлежащие склеиванию, после чего выдерживают для удаления растворителя. Активатор можно наносить только на одну из соединяемых поверхностей и хранить такие поверхности в течении длительного времени до склеивания. В качестве активаторов можно также использовать тиогликолевую кислоту и некоторые амины, которые можно вводить непосредственно в анаэробную композицию перед её употреблением.

Скорость отверждения и время достижения максимальной прочности зависят от температуры. При 100оС все анаэробные составы отверждаются за 15-30 мин.

РАСХОД КЛЕЯ зависит от его назначения и составляет:

1-5 г на 100 болтов при контровке,

1-5 г на 100 см кв.см поверхности при фиксации цилиндрических соединений с зазором 0.05-0.2 мм,

3-10 г на 1 кг литья при пропитке (в зависимости от конфигурации изделий).

ИНТЕРВАЛ РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР в зависимости от состава от –253 до 150оС длительно и до 300оС кратковременно.

ПРОЧНОСТЬ клеевых соединений на сдвиг при трении составляет от 1 до 15 Мпа.

СТОЙКОСТЬ к действию различных факторов. Получаемые клеевые соединения обладают высокой климатической стойкостью, стойкостью к воздействию топлив, минеральных масел, смазок, органических растворителей, агрессивных продуктов (кислот, щелочей и др.) и многих других сред в широком интервале температур и давлений, высоким сопротивлением сдвигу при кручении.

Клеевые соединения, полученные с применением анаэробных клеев, выдерживают воздействие давления жидких сред (вода, минеральные масла, гидравлические жидкости, топлива) до 58,8 МПа и сжатых газов

(воздух, азот, гелий) до 39 МПа. Неразъемные резьбовые соединения, полученные с применением анаэробных составов, работоспособны при частотах 0,02-2 кГц.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ. Анаэробные клеи весьма чувствительны к типу склеиваемых поверхностей и размеру зазора между ними, поскольку от этих параметров зависит скорость отверждения.

ПО ВЛИЯНИЮ НА СКОРОСТЬ ОТВЕРЖДЕНИЯ склеиваемые МАТЕРИАЛЫ условно делят на три группы.

К первой группе относятся медь и её сплавы, кобальт, марганец, никель, железо. Контакт с ними ускоряет отверждение анаэробных клеев.

Ко второй группе относится алюминий и его сплавы, углеродистые стали, золото, серебро, титан, цинк, пластмассы. Контакт с ними не влияет на скорость отверждения анаэробных клеев.

К третьей группе относятся материалы, имеющие гальванические и другие покрытия (кадмированные, анодированные, оксидированные, хромированные и др.), нержавеющие высоколегированные стали. Они ингибируют отверждение анаэробных клеев и считаются пассивными. Так, если продолжительность отверждения анаэробных клеев на поверхностях первой группы исчисляется минутами, то на поверхностях длится сутками и даже неделями.

Продолжительность, полнота отверждения и прочностные свойства соединений зависят также от РАЗМЕРа ЗАЗОРА между соединяемыми поверхностями: для каждой композиции имеется максимально допустимый зазор, при превышении которого композиция не полимеризуется. Размер зазора также лимитируется вязкостью анаэробной композиции. Высоковязкий состав трудно равномерно распределить в малом зазоре, возможны воздушные включения, а низковязкий состав в большом зазоре не будет удерживаться и вытечет до отверждения.

ВЛИЯНИЕ ВЯЗКОСТИ анаэробной композиции на максимально допустимый размер зазора между склеиваемыми поверхностями:

Вязкость состава, 10-6 м2/с - Зазор, мм

5-20 - до 0,07

100-150 - 0,10-0,15

150-500 - 0,05-0,20

500-800 - 0,06-0,25

1000-3000 - 0,10-0,35

3000-5000 - 0,10-0,45

более 5000 - 0,25-0,60.

Избыток клея на торцах клеевого соединения остается в неотвержденном состоянии. Если соединение должно эксплуатироватьсяв закрытых объёмах, избыток клея следует удалить путём протирки поверхности тампоном, смоченным растворителем и туго отжатым, поскольку испарение и последующая конденсация летучих компонентов клея в закрытых объёмах могут отрицательно сказаться на качестве работы чувствительных элементов.

---

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ. Анаэробные клеи находят широкое применение для контровки (стопорения) резьбовых соединений, фиксации скользящих соединений, уплотнений резьбовых и фланцевых соединений, пропитки пористого литья, сварных швов, прессованных изделий.

Контровка (стопорение) резьбовых соединений является одного из основных областей применения анаэробных клеев. Анаэробные клеи используют для контровки резьб любого диаметра. Полностью

заполняя пространство между витками резьбы, они способствуют равномерному распределению нагрузок по длине резьбы, снижению напряжений в резьбовых соединениях, значительно устраняют утечку газов и жидкостей. Крутящий момент раскручивания примерно на 20% выше, чем крутящий момент затягивания. Даже под действием сильных динамических нагрузок, вибраций и ударов не происходит самопроизвольного ослабления резьбы и нарушения герметичности при давлении до 29-39 МПа.

СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ анаэробных клеев весьма прост: их наносят на первые несколько витков резьбы. Сборка осуществляется легко, поскольку в начальный момент анаэробный клей заполняет микронеровности сопрягаемых резьбовых поверхностей и отверждается в них, создавая надежное уплотнение резьбового соединения в результате практически полного контакта сопрягаемых поверхностей. Отверждение клея в зазоре начинается через 10-15 мин; после выдержки в течение 3ч при комнатной температуре достигается до 80% прочности соединения.

Выбор анаэробного клея для контровки осуществляют с учётом требований к прочности соединения. Для получения неразборного соединения следует выбирать анаэробный клей, обладающий высокой прочностью на сдвиг при трении (более 6 МПа). Для получения разборного шарнирного соединения пригодны клеи со средней прочностью около 4 Мпа. В соединениях, требующих подрегулирования или легкой разборки, необходимо использовать клеи с прочностью 1-2 Мпа. Прочность на сдвиг при трении существенно зависит от размера зазора и резьбы и ширины нанесенного слоя анаэробного клея.

Фиксация скользящих соединений (подшипников, заглушек, шестеренок, втулок и др.) с помощью анаэробных клеев вместо прессовых посадок позволяет перейти на скользящую посадку с зазором, отказаться от накатки валов при одновременном увеличении прочности на сдвиг. В этих случаях анаэробный клей наносят на всю наружную цилиндрическую поверхность одной детали и медленно вдвигают её в другую деталь. При больших габаритах допускается нанесение состава на обе соединяемые поверхности.

Уплотнение резьбовых и фланцевых соединений. Для этих целей анаэробный клей можно использовать как самостоятельно, так и в сочетании с металлической прокладкой. Такие уплотнения выдерживают давление газов до 30-40 МПа, жидкостей до 60 МПа, тряску, вибрацию. Используются для уплотнения газопроводов и трубопроводов для жидкостей (органические растворители, моторное масло, химические агрессивные среды и др.).

Анаэробный клей наносят на обе соединяемые поверхности тонким слоем, детали соединяют и выдерживают под давлением 0,02-0,05 МПа в течение времени, необходимого для отверждения (для каждого конкретного материала задаётся нормативно-технической документацией).

ПРОПИТКА пористого литья, сварных швов, прессованных изделий. Анаэробные составы составы используют для устранения микродефектов (пор, трещин) в местах сварки деталей, литьё или прокате, а также для склеивания изделий, изготовленных методом прессования. Для этих целей применяют материалы с вязкостью 10-20 мПа*с. Обладая отличными смачивающими свойствами, они легко проникают в поры материалов (до 0,07мм). При наличии дефекта размером более 0,07 мм возможна комбинированная пропитка: сначала низковязким составом, затем составом с вязкостью до 200 мПа*с.

Пропитку деталей анаэробными составами можно проводить следующими способами:

1) автоклавным,

2) вакуумным,

3) закачиванием состава в деталь.

Все эти способы пропитки высокоэффективны благодаря принудительной подаче состава в поры материала, но требуют применения специального оборудования. Если такого оборудования нет, то можно воспользоваться способом «свободной пропитки», который применим для герметизации единичных дефектов в деталях, не подвергающихся при эксплуатации длительной вибрации и высоким давлениям. В соответствии с этим способом поверхность детали нагревают до 50-60оС, на дефектное место наносят анаэробный состав кистью или окунанием. Эту операцию проводят два-три раза с интервалом 15-30 минут.

Применение анаэробных клеев в различных отраслях хозяйства позволяет повысить надежность и срок эксплуатации изделий, снизить брак в производстве, ремонтировать технику в процессе эксплуатации.

---