Кіріспе
Тез әсер ететін жабысқақтардың түрі
Цианоакрилаттар – өнеркәсіптік, медициналық және тұрмыстық қолданысқа ие, күшті және тез әсер ететін жабысқақтардың бір тобы. Олар этил цианоакрилаттан және оған ұқсас эфирлерден алынады. Мономердегі цианоакрилат тобы судың қатысуымен жылдам полимерленеді, нәтижесінде берік, ұзын тізбектер пайда болады. Нақты цианоакрилаттарға метил-2 цианоакрилат (MCA), этил-2 цианоакрилат (ECA, көбінесе "Супер клей" және "Крези клей" сияқты тауарлық атаулармен сатылады), n-бутил цианоакрилат (n BCA), октил цианоакрилат және 2-октил цианоакрилат (медициналық, ветеринариялық және жедел жәрдем көрсетуде қолданылады) жатады. Цианоакрилат желімдері кейде жалпылама айтқанда, жылдам желімдер, күшті желімдер немесе супер желімдер деп аталады. "CA" аббревиатурасы өнеркәсіптік сападағы цианоакрилатты білдіру үшін жиі қолданылады.
Даму
Цианоакрилатқа алғашқы патент 1947 жылы Б. Ф. Гудрич компаниясы соғысқа қажетті мөлдір пластикалық мылтық көздері үшін қолайлы материалдарды іздеу барысында тіркелген. 1942 жылы Гарри Кувер-младший басқаратын ғалымдар тобы, кездейсоқ түрде, қандай бетке тисе, соған жабысатын формула ашты. Бұл затты соғыс уақытында қолдануға жарамсыз деп тапты, бірақ 1951 жылы Eastman Kodak компаниясында зерттеуші ретінде жұмыс істеген Кувер және оның әріптесі Фред Джойнер цианоакрилаттарды қайта ашты. Екеуі де оның коммерциялық әлеуетін түсінді және жабысқақтың алғашқы нұсқасы 1958 жылы «Eastman #910» (кейін «Eastman 910») деген атпен сатылды. 1960 жылдары Eastman Kodak цианоакрилатты Loctite компаниясына сатты, ол оны «Loctite Quick Set 404» деген басқа бренд атымен қайта қаптамалап таратты. 1971 жылы Loctite өзінің жеке өндіріс технологиясын әзірледі және «Super Bonder» деп аталатын цианоакрилат желісін ұсынды. Loctite тез арада нарық үлесін арттырып, 1970 жылдардың соңында Солтүстік Америкадағы өнеркәсіптік цианоакрилат нарығында Eastman Kodak-тің үлесінен басып өтті деп есептеледі. National Starch and Chemical Company Eastman Kodak компаниясының цианоакрилат бизнесін сатып алып, 1970 жылдары жасаған бірнеше сатып алулармен біріктіріп, Permabond компаниясын құрды. Цианоакрилат өндірушілердің қатарында LePage (1996 жылы Henkel компаниясы сатып алған канадалық компания) және Unilever компаниясының еншілес компаниясы National Starch and Chemical компаниясының Permabond бөлімшесі бар. 2019 жылға қарай Loctite, Eastman және Permabond компаниялары өнеркәсіптік цианоакрилат нарығының шамамен 75% құрады. Permabond компаниясы 2019 жылға дейін 910 формуласының бастапқы нұсқасын өндіріп келді.
Полимерлеу
Ең көп таралған мономер - этил цианоакрилат. Бірнеше ұқсас эфирлер белгілі. Қолдануды жеңілдету үшін цианоакрилат мономеры көбінесе түтінді кремний қышқылы сияқты заттармен қосылып, тұтқыр немесе гель тәрізді етіледі. Жақында ғана, соққыға төзімді байланыс жасау үшін қию беріктігін арттыратын қоспалар бар формулалар қолжетімді болды. Мұндай қоспаларға Локтиттің "Ультра Гелі" сияқты каучук немесе басқа да аталмаған заттар кіруі мүмкін. Жалпы, C=C топтары судың (әсіресе гидроксид иондарының) қатысуымен тізбектік өсу полимерленуіне ұшырайды, нәтижесінде ұзын, берік тізбектер пайда болып, жабысатын беттер біріктіріледі. Ылғалдың болуы желімнің қатаюына себеп болады, ал ауадағы қалыпты ылғалдылыққа ұшырағанда секунд ішінде жұқа қабат пайда болады, бұл реакцияны айтарлықтай баяулатады; сондықтан цианоакрилаттар жабысу үшін реакцияның жылдам жүруін қамтамасыз ету мақсатында жұқа қабаттар түрінде қолданылады. Цианоакрилат желімдерінің сақталу мерзімі шамалы – ашылмаған жағдайда өндірілгеннен кейін шамамен бір жыл, ал ашылғаннан кейін бір ай, бірақ оны тоңазытқышта сақтау арқылы ұзартуға болады.
Жалпы қасиеттері
Цианоакрилаттар негізінен желім ретінде қолданылады. Жұқа қабаттар тиімді жабысады, ал қалың қабаттар нашар жабысады. Олар көптеген материалдарды, соның ішінде адам терісі мен тіндерін, табиғи талшықтарды, мақта, жүн және былғарыны жабыстырады. Цианоакрилат желімінің қиылысқа төзімділігі төмен, сондықтан ол кейінірек бөлігін ажырату қажет болған жағдайларда уақытша желім ретінде қолданылады. Мұндай мысалдарға токарь станогындағы құрбандық желім блогына детальды бекіту, штифттер мен бұрандаларды қысу жатады. Сонымен қатар, ол басқа, баяурақ, бірақ берік жабысқақпен бірге жылдам қосылыс жасау үшін қолданылады, бұл жабдықтарды екінші жабысқақ қатып қалғанша қажетті конфигурацияда ұстап тұрады. Цианоакрилат негізіндегі желім тегіс беттермен нашар жабысады және осылайша үгілуге бейім; мысалы, цианоакрилаттарды адам терісінен абразивтер (мысалы, қант немесе қағаз) арқылы алып тастауға болады.
Медициналық және ветеринариялық
Цианоакрилат желімі адам және ветеринария медицинасында кеңінен қолданылады. Ол 1970 жылдардың басында немесе одан бұрын сүйек, тері және тасбақа қабығын жөндеу үшін ветеринарияда қолданылған. Вьетнам соғысында жараланған сарбаздарды ауруханаға жеткізгенше қан кетуді азайту үшін цианоакрилат спрейі қолданылды. Бутил цианоакрилат 1970 жылдан бері медициналық мақсатта қолданылуда. АҚШ-та, теріге тітіркендік тудыру мүмкіндігінен АҚШ-тың Тамақ және Дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) 1998 жылға дейін Dermabond (2 октил цианоакрилат) препаратын медициналық жабысқақ ретінде қолдануға рұқсат бермеді. 1986 жылғы тәуелсіз зерттеу цианоакрилаттың дәстүрлі тігістерге қарағанда жараны жабу үшін қауіпсіз және тиімді болуы мүмкін екенін көрсетті. Цианоакрилаттар тігіссіз жараны жабу үшін кеңінен қолданылса да, "қазіргі жабысқақтар тігістер мен сүйек тігістерін толықтай алмастыруға жеткілікті беріктікке ие емес". Сондай-ақ, ішекті аспаптарда ойнайтын музыканттар цианоакрилаттармен қорғаныш саусаққаптар жасауға болады (әдетте, олардың тырнақтарының жоғалуына байланысты белсенділіксіздік немесе жазабалар). Желімнің өзі аса уытты емес және тері жаңарумен бірге тез тозады, бірақ көп мөлшерде желімді және оның буын теріге тікелей қолдану химиялық күйіктерге әкелуі мүмкін. Стандартты "супер желім" 100% этил 2 цианоакрилаттан тұрады, ал көптеген арнайы формулалар (мысалы, 91% ЭКА, 9% поли(метилметакрилат), <0,5% гидрохинон және аздаған мөлшерде органикалық сульфон қышқылы, сондай-ақ медициналық қолдану үшін n-бутил цианоакрилаттың түрленулері бар.
Эстерлік топтардың алмасуы жабысқақтың биологиялық үйлесімділігіне бірнеше әсер етеді. Ұзын тізбектер қатырғаннан кейін жабысқақтың икемділігін арттырады, бұл терінің икемділігіне жақсы сәйкес келеді және қатырғаннан кейін формальдегидтің баяу шығуына әкелуі мүмкін. Алкоксиэтил алмастырғыштары да зерттелді және медициналық жабысқақ ретінде перспективалы болып көрінеді.
Соттық-медициналық
Цианоакрилат - шыны, пластик сияқты кеуекті емес беттердегі жасырын саусақ іздерін табу үшін криминалистикалық құрал ретінде қолданылады. Цианоакрилат қыздырылып, көрінбейтін саусақ іздерінің іздерімен және ауа ылғалымен реакцияласатын түйін пайда етеді, бұл саусақ іздерінің өрнектерінде ақ полимер (полицианоакрилат) түзеді. Содан кейін өрнектер тіркеледі. Дамытылған саусақ іздері көптеген беттерде (ақ пластик немесе осыған ұқсас материалдардан басқа) қалың көзбен көрінеді. Көрінбейтін немесе нашар көрінетін іздерді люминесцентті немесе люминесцентті емес бояулармен қосымша күшейтуге болады.
Косметика
Цианоакрилат косметология және сұлулық индустриясында кіл таспаларын жалғастыруға арналған желім ретінде, немесе жасанды тырнақтарды (тырнақ ұштары мен тырнақ орамалары сияқты) бекіту үшін "тырнақ желімі" ретінде қолданылады. Кейде ол қателікпен көзге тамшы ретінде қабылданып, кездейсоқ жарақаттарға (химиялық көз зақымдануына) әкелуі мүмкін.
Ниша және хобби
Цианоакрилаттар прототиптік электрониканы құрастыруға (сымды орауда қолданылады), модельдік ұшақтарды жасауға, сондай-ақ гайкалар мен бұрандаларды бекітуге арналған жабысқаш ретінде пайдаланылады. Олардың металлдарды біріктірудегі тиімділігі мен әмбебаптығы модельдеу және миниатюра жасаумен айналысатын хоббишілердің арасында кең таралған. Цианоакрилат желімінің суға төзімділігі оны теңіз аквариумдарында кораллдарды бөлу үшін танымал етті. Акропора сияқты қатты кораллдардың кесілген тармақтарын, жаңа фрагмент өсуі үшін тірі тастың (жинаған риф коралы) немесе Миллипуттың (эпоксидті мақта) үстіне жабыстыруға болады. Силиконнан айырмашылығы, оны аквариумде тікелей қолдануға болады, ал силиконды қолдану үшін қатайту қажет. Дегенмен, жабысқыштар класы ретінде, дәстүрлі цианоакрилаттар ылғал мен жылуға "әлсіз" төзімді деп жіктеледі, бірақ фталь ангидридінің қосылуы осы екі қасиетті де теңдестіреді деп хабарланады. Цианоакрилат желімі тұщы және теңіз аквариумдарын безендіруде, тірі өсімдіктердің тамырларын ағаш немесе тас бөліктеріне бекіту үшін жиі қолданылады. Жұқа цианоакрилат желімі ағаш өңдеуде қолданылады. Оны жылдам кептіретін, жылтыр жабын ретінде пайдалануға болады. Цианоакрилаттың қатаю жылдамдығын бақылау үшін қайнатылған зығыр майы сияқты майды қолдануға болады. Цианоакрилат желімін араласқанда (үрме немесе құмнан алынған) қуыстар мен жарықтарды толтыру үшін де қолданылады. Бұл әдістер пианиноның дыбыс тақталарына, ағаш аспаптарына және ағаш жиһаздарына қолданылады. Цианоакрилат желімі қалам корпусын (қаламдарды жасауға арналған ағаш бөліктері) өңдеу үшін де қолданылады, оны бірнеше жұқа қабаттармен жабыстырып, берік, мөлдір жабынды жасауға болады, содан кейін оны жылтыр жабынға дейін тегістеуге және полировкалауға болады. Кейбір хоббилік қолданыстарда цианоакрилат желімін пісіру содасы (натрий бикарбонаты) және кальций оксиді сияқты минералдық толтырғыштармен араластыру қажет болады.
Жебе желімдері
Цианоакрилат садақ атуда қауырсынды (флечтерді) жебе сағасына жабыстыру үшін қолданылады. Кейбір арнайы қауырсын жабыстырғыштар негізінен цианoакрилаттан тұрады, олар арнайы қауырсын жабыстыру жиынтықтарында қайта қапталады. Мұндай түтікшелерде көбінесе жебе сағасына жабыстырғышты дәл орналастыру және қауырсынның жебе сағасына берік жабысуын қамтамасыз ету үшін ұзын, жұқа металл мұнығы (ноззлы) болады.
Қалқан
Цианоакрилат фехтованиеде қандауыр немесе фольганың ойығына пышақ сымын жабыстыру үшін қолданылады.
Тері зақымдануы
Цианоакрилат желімдері дене мүшелеріне жабысып, терінің бөліктері жыртылғанда жарақаттарға себеп болуы мүмкін. Дегенмен, күш қолданбағанда, желім уақыт өте келе (көптеген 4 күнге дейін) теріден өздігінен ажырап түседі. Желім химиялық күйіктерді де тудыруы мүмкін, сондықтан көрінетін теріні сабынмен және жылы сумен жуу қажет. Желімге жақын, үстіне және айналасына өсімдік майын жағу арқылы ажырау процесін үдетуге болады. Егер желім көзге түсіп кетсе, қауыр жарақаттар болуы мүмкін. Кез келген жағдайда, егер желім көзге немесе оның айналасына түсіп кетсе, көзді 15 минут бойы жылы сумен шайып, дереу медициналық көмек алу керек. Цианоакрилат теріді тітіркендіруі мүмкін және аллергиялық тері реакциясын тудыруы мүмкін. Америкалық Үкіметтік Өнеркәсіптік Гигиенистер Конференциясы (ACGIH) 200 бөлік бір миллиардқа тең шекті мәнді белгілейді. Сирек жағдайларда, тыныс алу астманы тудыруы мүмкін. Әртүрлі цианоакрилат формулаларын қамтитын көптеген желімдердің болуына байланысты, барлық цианоакрилат желімдері үшін жалпы уыттылықты өлшеудің бірегей әдісі жоқ. Ұлыбританияның Денсаулық және қауіпсіздік жөніндегі Атқарушы Органы және АҚШ-тың Ұлттық Токсикологиялық Бағдарламасы этил цианоакрилатын пайдалану қауіпсіз деп санайды және қосымша зерттеулердің қажеті жоқ деп шешті. 2-октил цианоакрилат қосылысы ұзақ тізбекті органикалық құрылымына (ковалентті байланысқан көміртек молекулаларының тізбегіне) байланысты өте баяу ыдырайды және желім тіндік уыттылық шегіне жетпейді. Этил цианоакрилаттың уыттылығына байланысты, тігістер үшін 2-октил цианоакрилатты қолдану артық.
Мақтамен, жүнмен және басқа талшықты материалдармен әрекеттесу
Цианоакрилатты мақта (джинс, мақтадан жасалған сүлгілер, мақта шаштары және кейбір жіптер немесе маталар), былғары немесе жүн сияқты табиғи материалдарға жағу күшті, жылдам, жылу бөліп шығаратын реакцияға алып келеді. Бұл реакция шыны талшығы және көміртек талшығында да орын алады. Бөлінетін жылу ауыр күйіктерге немесе тітіркендіретін ақ түтінге себеп болуы мүмкін. Цианоакрилатқа арналған қауіпсіздік деректер жапырақшаларында пайдаланушыларға цианоакрилаттарды қолданғанда немесе өңдегенде мақта (джинс) немесе жүн киім, әсіресе мақта қолғап киюден аулақ болуға кеңес беріледі.
Еріткіштер мен дебондаторлар
Ацетон, көбінесе тырнақ лагын сыпыру құралының құрамында (немесе таза күйде аппараттық дүкендерде) кездеседі, қатырған цианоакрилатты жұмсарта алатын кең таралған еріткіш. Басқа еріткіштерге нитрометан, диметилформамид, диметилсульфоксид және метиленхлорид жатады. Қатырған цианоакрилатты жоюға жарамды тағы бір еріткіш – гамма-бутиролактон. Сондай-ақ, коммерциялық дебондерлер де қолжетімді, олардың көпшілігі пропилен карбонатқа негізделген.
Сақтау мерзімі
Цианоакрилат желімдерінің сақталу мерзімі қысқа. Күнбелгісі қойылған контейнерлер желімнің әлі де қолдануға жарамды екенін қамтамасыз етеді. Бір өндіруші мынадай ақпарат пен кеңес береді: салқын, құрғақ жерде, мысалы, тоңазытқышта, шамамен 55°F (13°C) температурада сақталғанда, цианоакрилаттың жарамдылық мерзімі өндірілгеннен бастап шамамен бір жылдан кем дегенде 15 айға дейін ұзартылады. Егер желімді алты ай ішінде пайдалану қажет болса, оны тоңазытқышқа салудың қажеті жоқ. Цианоакрилаттар ылғалға сезімтал, сондықтан салқын жерден ыстық жерге көшіргенде конденсация пайда болады; тоңазытқыштан шығарғаннан кейін желімді бөлме температурасына дейін жеткізгені жөн. Ашылғаннан кейін оны 30 күн ішінде пайдалану керек. Ашық ыдыстарды тоңазытқышқа салуға болмайды. Тағы бір өндірушінің айтуынша, кейбір цианоакрилаттардың ең ұзақ сақталу мерзімі 12 айды құрайды, егер бастапқы контейнерлер пайдаланушылар форумдарында көрсетілгендей сақталса, ал кейбір өндірушілер ашылмаған цианоакрилатты үйдегі тоңазытқыштың әдеттегі температурасында сақтау арқылы және қолданар алдында ішіндегі заттардың бөлме температурасына дейін жетуіне мүмкіндік беру арқылы шексіз сақтау мерзіміне қол жеткізуге болады дейді. Салқындатылған кезде контейнерді ашу ауадан ылғалдың ішке конденсациялануына себеп болуы мүмкін; алайда, хоббистердің мәліметтері цианоакрилатты тоңазытқышта сақтаудың ашылған цианоакрилатты белгісіз мерзімге сақтауға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Цианоакрилаттар ескірген сайын полимерленеді, қалыңдайды және кебу жылдамдығы төмендейді. Оларды химиялық құрамы бірдей, бірақ тұтқырлығы төмен цианоакрилатпен сұйытуға болады. Цианоакрилаттарды төмен температурада сақтау полимерлену процесін тоқтатады және ескірудің алдын алады.