Герметики на каучуковой основе: виды и применение / Статьи

Герметики на каучуковой основе — это класс эластичных герметизирующих материалов, полимерной основой которых служат натуральные или синтетические каучуки. Эти материалы предназначены для заполнения швов, стыков и соединений с целью обеспечения их непроницаемости для газов, жидкостей и паров, а также для защиты конструкций от воздействия внешней среды. Герметики находят широкое применение в строительстве, машиностроении, автомобилестроении, авиации, электротехнике и судостроении.

Классификация герметиков на каучуковой основе

По механизму отверждения каучуковые герметики делятся на две основные группы: отверждаемые (вулканизующиеся) и неотверждаемые.

Неотверждаемые герметики — это термопластичные материалы, которые в процессе эксплуатации остаются в пластическом или пластоэластическом состоянии. Они размягчаются при нагревании и возвращаются в первоначальное состояние при охлаждении. Такие герметики применяются для герметизации разъёмных соединений и соединений, подвергающихся периодическому демонтажу. Для их изготовления используются высокомолекулярные каучуки с низкой непредельностью или полностью насыщенные — полиизобутиленовые, бутилкаучук, этиленпропиленовые. Эти каучуки в невулканизованном состоянии характеризуются высокой стойкостью к кислороду, озону, кислотам, щелочам и окислителям, а также высокими диэлектрическими свойствами и газонепроницаемостью.

Отверждаемые герметики — материалы, которые после нанесения на герметизируемую поверхность претерпевают химические изменения, образуя прочный эластичный слой. Отверждение может происходить под действием влаги воздуха, катализаторов или при нагреве. К этой группе относятся герметики на основе силиконовых, полиуретановых, полисульфидных и фторсодержащих каучуков.

Основные типы каучуков для герметиков

Бутилкаучуковые герметики. Бутилкаучук представляет собой сополимер изобутилена (98%) и изопрена (2%). Герметики на его основе обладают низкой паропроницаемостью, низкой газопроницаемостью и теплопроводностью, хорошей эластичностью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Они активно применяются в производстве стеклопакетов, для уплотнения зазоров, стыков и мест соединения в металлических, деревянных и стеклянных конструкциях.

Силиконовые герметики. Основой служит низкомолекулярный полидиорганосилоксановый каучук с концевыми гидроксильными группами. Силиконовые герметики обладают высокой термостойкостью и морозостойкостью (от -60 до +300 °C), устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам. По типу вулканизации подразделяются на кислые и нейтральные. Применяются для заделки швов керамических материалов, стекла и некоторых металлов.

Полиуретановые герметики. Однокомпонентные полиуретановые герметики представляют собой эластичные уплотнительные материалы на базе полиэфирных смол. Процесс отверждения происходит при взаимодействии с атмосферной влагой. Материал работает в интервале температур от -40 до +80 °C, обладает водостойкостью, хорошей адгезией и стойкостью против коррозии. Применяются для герметизации межпанельных швов строительных сооружений с поверхностями из бетона, металла, дерева или ПВХ, а также для фиксации теплоизоляционных панелей.

Тиоколовые (полисульфидные) герметики. Основой служат жидкие полисульфидные каучуки. Эти герметики обладают высокой стойкостью к растворителям, маслам и топливу, а также хорошей адгезией к металлам и бетону. Применяются в авиации, судостроении и строительстве. Температура хрупкости полисульфидных герметиков составляет около -42 °C, условная прочность при растяжении — 1,5–4,0 МПа.

Фторсодержащие герметики. Обладают наиболее высокой химической стойкостью и термостойкостью среди каучуковых герметиков. Условная прочность при растяжении составляет 7,0–14,0 МПа. Применяются в ответственных узлах авиационной и химической промышленности.

Свойства каучуковых герметиков

Каучуковые герметики характеризуются комплексом ценных свойств:

Эластичность — способность деформироваться без разрушения при растяжении и сжатии. Относительное удлинение при разрыве для различных типов составляет от 150% до 700%.
Адгезия — способность прочно соединяться с различными материалами: бетоном, металлом, стеклом, деревом, ПВХ.
Температурный диапазон — рабочие температуры зависят от типа каучука и составляют от -60 до +100 °C для большинства марок.
Атмосферостойкость — устойчивость к ультрафиолетовому излучению, влаге, озону и перепадам температур.
Химическая стойкость — устойчивость к слабым растворам солей, кислот и щелочей (до 10%).
Газонепроницаемость — низкая проницаемость для газов и паров, особенно у бутилкаучуковых герметиков.

Нормативная база

В России и странах СНГ требования к каучуковым герметикам регламентируются следующими стандартами:

ГОСТ 14791-79 — мастика герметизирующая нетвердеющая строительная. Стандарт распространяется на герметизирующую нетвердеющую мастику, изготовляемую на основе полиизобутиленового, этиленпропиленового, изопренового и бутилового каучуков, наполнителей и пластификаторов.
ASTM C920 — международный стандарт на эластомерные герметики для швов. Классифицирует герметики по типу (S — однокомпонентный, M — многокомпонентный), по классу (P — самонивелирующийся, NS — нестекающий), по классу деформации (100/50, 50, 35, 25, 12.5) и по назначению (T — для транспортных зон, NT — для нетранспортных зон, I — для внутренних работ, M — для кладки, G — для остекления, A — для асфальта, O — для прочих).

Области применения

Строительство. Герметики применяются для герметизации межпанельных швов, стыков сборных строительных конструкций, гидроизоляции внутренних и наружных поверхностей бетонных и железобетонных конструкций, защиты от коррозии. Бутилкаучуковые герметики широко используются в производстве стеклопакетов и для уплотнения зазоров в металлических, деревянных и стеклянных конструкциях.

Автомобилестроение. Герметики на каучуковой основе применяются для герметизации сварных швов, стыков деталей, а также для вклейки стёкол и заделки швов между кузовными деталями. Полиуретановые герметики используются для фиксации теплоизоляционных панелей и в узлах, требующих высокой прочности и эластичности.

Авиация и судостроение. Тиоколовые и фторсодержащие герметики применяются для герметизации топливных баков, кабин и других ответственных узлов, где требуются высокая химическая стойкость и термостойкость.

Электротехника и приборостроение. Каучуковые герметики используются для герметизации электронных компонентов, кабельных вводов и разъёмов благодаря высоким диэлектрическим свойствам.

Мировой рынок

Мировой рынок бутилкаучуковых герметиков в 2024 году оценивался в 8,54 млрд долларов США. Прогнозируется рост до 9,02 млрд долларов в 2025 году и до 12,59 млрд долларов к 2031 году при среднегодовом темпе роста 5,8%.

Более широкий рынок эластомерных герметиков в 2024 году оценивался в 5,32 млрд долларов с прогнозом роста до 9,53 млрд долларов к 2033 году (CAGR 6,8%).

Ключевыми драйверами роста рынка являются расширение строительной отрасли, рост автомобильного производства и увеличение спроса на энергоэффективные здания. Основные вызовы связаны с волатильностью цен на сырьё (изобутилен и изопрен) и ужесточением экологического регулирования выбросов летучих органических соединений.

Крупнейшими производителями каучуковых герметиков являются 3M, ExxonMobil, Henkel, Sika, а также российские предприятия, выпускающие бутилкаучуковые герметики по ГОСТ 14791-79.

Заключение

Герметики на каучуковой основе представляют собой важный класс эластичных герметизирующих материалов, сочетающих высокую эластичность, адгезию, атмосферостойкость и химическую стойкость. Бутилкаучуковые, силиконовые, полиуретановые, тиоколовые и фторсодержащие герметики находят применение в строительстве, автомобилестроении, авиации, судостроении и электротехнике. Развитие нормативной базы и рост рынка эластомерных герметиков определяют устойчивые перспективы развития этой отрасли в долгосрочной перспективе.