Склеивание не принадлежит к числу новых технологических процессов. Оно было известно и широко применялось еще на заре цивилизации. Но только в последнюю четверть века клеевые методы крепления встали в один ряд с традиционными - резьбовыми, заклепочными, болтовыми, позднее - сварными. Такое положение естественно: возникновение новых материалов, прежде всего металлических сплавов и полимеров, потребовало создания надежных способов их соединения, стимулировало разработку значительного (измеряемого тысячами) числа клеевых композиций, а также необходимость более глубокого изучения закономерностей их взаимодействия с субстратами и поведения в изделиях. Успехи в этих направлениях несомненны. Однако появление оригинальных составов, характеризующихся качественно отличным от известных комплексом свойств, становится все более редким событием. Это свидетельствует, по нашему мнению, о близости некоего предела, критического уровня разработок, за которым каждый новый шаг дается все с большим трудом, и создание новых композиций сменяется улучшением существующих, модификацией их рецептуры применительно к решению пусть и многочисленных, но частных технических задач.

Отсюда со всей очевидностью следует необходимость выхода за рамки сложившихся направлений разработки клеев. Нетрудно убедиться в том, что эти рамки обусловлены химической природой основного компонента составов - полимера. Постоянный поиск резервов повышения адгезионных, прочностных и термических характеристик синтезируемых продуктов не укладывается в прокрустово ложе традиционной схемы их применения для склеивания путем растворения (или расплавления) и введения дополнительных функциональных добавок. Число полимеров, потенциально пригодных для создания высокоэффективных адгезивов, ограниченно и значительно уступает числу исходных мономерных соединений. Совмещение процессов превращения мономера в полимер и склеивания - практически незатронутый источник варьирования характеристик клеевых изделий.

На этом пути прежде всего обращают на себя внимание экономические преимущества мономерных клеев перед полимерными. Очевидно, что исключение стадий образования полимера и его последующего растворения резко снижает стоимость адгезивов и всего процесса склеивания. Так, если силикатные стекла или кварц склеиваются винилацетатом с введенным в него инициатором радикальной полимеризации, то нет необходимости предварительно синтезировать поливинилацетат, а затем растворять его в циклогексаноне, чтобы получить полимерный клей (УФ-235М), не имеющий заметных преимуществ перед мономерным. Здесь существенна также экологическая сторона проблемы склеивания. Безвозвратно теряемый растворитель, удорожая изделие, загрязняет окружающую среду, обусловливает необходимость использования средств защиты и очистки. Подобный недостаток обычно устраняют переходом к безрастворным или воднодисперсионным полимерным клеям. Однако лишь небольшое число полимеров характеризуется в обычных условиях низкой вязкостью или растворимостью в воде.

Сопоставляя полимерные и мономерные клеи, нетрудно показать, что отсутствие в составе последних инертных (как правило, малополярных) растворителей обусловливает повышенную смачиваемость ими поверхности субстратов. Большинство мономеров - активные соединения, способные образовывать в процессе сорбции склеиваемыми материалами межфазные связи любых типов вплоть до наиболее прочных химических. Низкая вязкость мономерного адгезива позволяет обеспечить высокую заполняемость им труднодоступных мест склеиваемых конструкций или диффузию в приповерхностные слоя полимерных изделий. Это способствует достижению заметно большей площади межфазного контакта и прочности граничных слоев субстрата, чем при использовании полимерного адгезива.

Не меньшие преимущества достигаются на стадии разработки клеев. Далеко не все полимеры совместимы даже в разбавленных растворах. Этого обстоятельства нельзя не учитывать при создании адгезивов, компоненты которых значительно различаются по химической природе и молекулярной массе, например, эластомерно-олигомерных составов, принадлежащих к числу наиболее распространенных. Подобные затруднения отсутствуют при переходе к смесям мономеров, когда принципы составления рецептур сводятся главным образом к выбору соединений с близкими значениями энтальпий гомополимеризации или констант сополимеризации. Так, возвращаясь к призеру склеивания оптических материалов, можно показать, что применение для этой цели смеси метил- и бутилакрилатов не менее эффективно, но более оправдано, чем использование ксилольного раствора предварительно синтезируемого соответствующего сополимера (акрилатный клей). Склеивание смесями мономеров обеспечивает значительно больший резерв изменения свойств клеевых соединений. Достаточно назвать возможность образования при склеивании взаимопроникающих сеток, которые весьма трудно создать в случае применения растворов готовых сополимеров. Данный подход по эффективности гораздо ближе к разработке сплавов, чем распространенное “легирование” полимерных клеев различными добавками невысокой молекулярной массы.

Исследования мономерных клеев позволяют также однозначно связать химическую природу адгезива с закономерностями обусловленного им адгезионного взаимодействия. Это лежит в основе прогнозирования поведения клея, т. е. проблемы, значение решения которой и в теоретическом, и в прикладном аспекте трудно переоценить. Ясно, что состав и строение мономера гораздо проще привести в соответствие с общими представлениями об адгезии, чем состав и строение полимера.

Несмотря на все сказанное выше, мономерные клеи значительно уступают полимерным по степени распространения, и такую диспропорцию, естественно, нельзя считать оправданной. Она возникла, по-видимому, вследствие одностороннего интереса к тем техническим задачам, которые могут быть в короткие сроки решены именно с помощью полимерных клеев. Действительно, на основе мономерных адгезивов вряд ли возможно создание высокопрочных конструкций. Ясно, однако, что последними не исчерпываются потребности современной техники. Несиловое крепление мелких деталей в электронике, отделочных материалов в строительстве и легкой промышленности, герметизация и т. д. - далеко не полный перечень областей применения мономерных клеев, в которых их использование предпочтительнее, чем полимерных. Тем не менее практически вся современная специальная литература посвящена описанию состава и свойств полимерных клеев, и этот факт не может быть признан полностью отвечающим перспективным запросам техники.

В качестве наиболее ярких примеров эффективности мономерных клеев назовем две группы соединений - эфиры цианакриловой кислоты и диакрилатные эфиры алкиленгликолей, представляющие собой практически универсальные адгезивы. Первые из них незаменимы при соединении костных и мягких тканей, т. е. там, где полимерные клеи бессильны. Второй группе присуще уникальное свойство мгновенного отверждения при удалении из системы следов кислорода; анаэробность незаменима в космической технике, но она имеет и “земные” области применения, например при фиксировании деталей конструкций, получаемых с натягом.

Основным фактором, сдерживающим разработку и широкое применение мономерных клеев, является относительная узость гаммы жидких полимеризационно- или поликонденсационно-способных соединений, обладающих достаточной адгезией. Нелишне напомнить, однако, что не так давно и круг полимерных клеев был ограничен фенолоформальдегидными олигомерами. Определенные затруднения связаны также с весьма небольшим ассортиментом специального оборудования для нанесения мономерных адгезивов на соединяемые материалы. Тем не менее есть все основания полагать, что к настоящему времени назрела настоятельная необходимость обобщения информации о применении мономерных клеев для того, чтобы, восполнив имеющийся в мировой литературе пробел, оценить общие перспективы данного направления техники склеивания и стимулировать дальнейшие исследования в этой области.

Поставленная цель обусловила выбор структуры книги, в четырех разделах которой последовательно рассмотрены основные аспекты разработки и применения мономерных клеев.

Подчеркнем, что, учитывая ограниченность сведений об отдельных типах мономерных клеев (содержащихся преимущественно в патентной литературе), характеристика современного уровня технологии их применения не может считаться исчерпывающей. Авторам представлялось более важным связать результативность использования известных мономерных адгезивов с теоретическими представлениями об адгезии, в частности о влиянии химической природы низко молекулярных соединений на их адгезионную способность. Последовательное привлечение общих положений теории адгезии к мономерам, находящимся в настоящее время вне поля зрения исследователей, сможет оказать серьезное стимулирующее воздействие на прогресс техники клеевого крепления в целом. Если выявленные перспективы привлекут внимание разработчиков и потребителей адгезивов к мономерным клеям, способствуя их широкому применению, мы сможем считать поставленную цель достигнутой.

При изложении данной проблемы использованы литературные данные, опубликованные до 1 июля 1987 г. Новизна предмета книги потребовала большего, чем обычно, числа ссылок. Однако и при этом мы были вынуждены отказаться от указания на работы, имеющие главным образом историческое значение, или выполненные на ранней стадии исследований, но не имеющие приоритетного характера.

Отдавая себе отчет в том, что первая в мировой литературе попытка рассмотрения всего комплекса вопросов, относящихся к мономерным клеям, не может быть лишенной недостатков, мы заранее благодарим читателей за замечания и предложения как по структуре книги, так и по ее содержанию.

В заключение считаем своим приятным долгом поблагодарить специалистов, прежде всего Ю. М. Евдокимова, взявших на себя труд прочитать рукопись и высказать по ней полезные соображения. В особенности мы признательны Б. Серафимову (НРБ), представившему нам данные по альфа-цианакрилатам болгарского производства, а также профессору А. М. Поляковой за любезно предоставленную возможность ознакомиться с результатами выполненных в Институте элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова АН СССР пионерских исследований синтеза и применения альфа-цианакрилатов, завершившихся в 1986 г. присуждением Ленинской премии их руководителю - академику В. В. Коршаку.