Лако-красочные материалы — производство

В качестве — клеев PSA используют большое разнообразие эластомеров. Первым ма­териалом, получившим широкое применение, был клен на основе натурального кау­чука. Натуральный каучук представляет собой поли(ііис-и:юііреи) и его получают в виде природного латекса на каучуковых плантациях, где растут каучуконосные де­ревья /евгя. Структура поли(цис-изопрена) показана на рис. 9.1. Латекс коагулиру­ет. и затем каучук обычно подвергают копчению для удаления бактерий и плесени, которые могут приводить к разрушению каучука до начала его переработки. Про­изводители клеев PSA получают натуральный каучук в виде плиточного материала, который часто механически обрабатывают для уменьшения его молекулярной мас­сы. Механически обработанный каучук затем растворяют в соответствующем рас­творителе, смешивают с продуктом, обеспечивающим повышение липкости, и нано — оят на склеиваемые поверхности или упаковывают в емкости. Клен PSA на основе натурального каучука до сих пор используют в различных рецептурах липких лент, в том числе в виде защитной ленты, для которой характерна легкая удаляемость с по­верхности изделия после окраски. Одним из основных преимуществ PSA на основе натурального каучука является их низкая стоимость, однако они также широко ис­пользуются благодаря их высокой прочности при расслаивание, если правильно со­ставлена рецептура клея. Характеристики клея PSA на основе натурального каучука являются предметом обсуждения большого количества вопросов, связанных с их эксплуатационными качествами, которые рассматриваются в следующем разделе.

Клеи PSA на основе натурального каучука являлись основой для всех ранних раз­работок клеев этого класса. Однако да я этих клеев был существенен один серьезный недостаток. Из-за ненредельности главной цепи основного полимера клей заметно склонен к пожелтению и сшиванию, что приводит к его хрупкости. Эта проблема может быть решена путем введения в состав антиоксидантов, однако, как правило, клен PSA на основе натурального каучука оказывались нестабильными при дли — тслыю. м воздействии повышенных температур в условиях окружающей среды. Эта проблема привела к введению в состав ряда новых исходных смол, которые были лишены указанных недостатков. Акрилаты представляют собой основные химиче­ские соединения, которые лишены недостатков, свойственных натуральному каучу­ку. Б клеях PSA используют два основных акрилата — поли-2-этилгексилакрилат и полинзооктилакрилат. Высокомолекулярные полимеры на основе этих двух моно­меров могут быть получены обычной свободнорадикальной полимеризацией в рас­творе. В следующем разделе показано, что молекулярная масса полимера играет существенную роль при получении оптимальных эксплуатационных характери­стик клеев типа PSA. Полимеры на основе этих мономеров не всегда имеют такне же свойства, как собственно клен PSA. В начале 19.’)0-х гг. исследователи установи­ли, что характеристики ноли-2-этилгексилакрилата и полиизооктилакрилата могут быть существенно улучшены в результате введения определенных количеств акри­ловой кислоты [2]. Было опубликовано значительное количество патентов, описы­вающих свойства PSA в зависимости от типа полярного мономера, иолимеризуемого в присутствии неполярного длинноцепочечного акрилата. Характеристики акрило­вого PSA в определенной степени соответствуют правильному выбору различных мономеров, использованных в определенных соотношениях. Типичные структуры акриловых полимеров, используемых в клеях PSA, приведены на рис. 9.1.

Акриловые клен обычно не требуют повышения их липкости при использовании в клеях PSA. Природа их липкости определяется физическими свойствами, свой­ственными самому полимеру. Эксплуатационные характеристики акриловых клеев PSA могут быть улучшены в результате сшивания основного полимера. Клен PSA на основе акриловых олигомеров находят широкое применение, в том числе от про­зрачной ленты до молнии неких бинтов. По сравнению с клеями PSA на основе нату­рального каучука акрилаты являются более дорогостоящим продуктом, однако они обладают превосходной стойкостью при эксплуатации в различных климатических условиях.

Клеи PSA на основе натурального каучука и акрилатов требуют сшивания для обеспечения когезионной прочности, необходимой для того, чтобы удовлетворить

Полнакрилат. ради­кал. 2-ЭТИ-НеКСИЛ или изооктнл или другой продукт из широкою ряда органических ВЄЩЄСПІ

все требования, предъявляемые к такому типу клеев. Другая группа исходных олигомеров, применяемых в рецептуре клеев PSA, — эластомеры на основе блок — сополимеров, которые отвечают этим требованиям благодаря фазовому разделе­нию. Например. А-В-А блок-сополимеры изопрена со стиролом или бутадиена со стиролом приводят к получению фазоразделенной структуры, в которой фазы ио­л нети рольного сегмента отделены от полпизонрена или полибутадиена. Примеры таких полимерных структур показаны на рис. 9.1. Фазо разделенные стирольные блоки упрочняют клеи PSA, выполняя, в первую очередь, (юль механической, а не химической сшивки. Блок-сополимерные клеи PSA находят различное применение, однако наиболее часто их используют в виде упаковочных лент. Придание липкости необходимо в случае использования блок-сополимеров для получения характери­стик. свойственных клеям типа PSA. Такие клеи дешевле акрилатов, однако из-за нснасышснности. присутствующей в блоках «#*, для этих эластомеров характерна окислительная неустойчивость, практически такая же, как и в случае клеев на осно­ве натурального каучука. Кроме того, нз-за присутствия стирола эти эластомеры находятся на высокомодульной части исходных эластомеров клея PSA и поэтому оказывается затруднительным составить оптимальную рецептуру клеев PSA общего назначения.

Приведенные выше три типа исходных эластомеров являются основой большин­ства клеев PSA. При этом существуют и другие типы эластомеров, которые занима­ют менее значительное, хотя довольно существенное мест») в производстве липких лент PSAT, например, клей на основе силоксана. Силоксаны еще не рассматривались в данной книге. Основным исходным полимером силоксанового PSA является по — лндимстилсилоксан, который может также содержать некоторое количество дифс — нилсмлоксановых звеньев (рис. 9.1). Как правило, введение фенил ьных групп повы­шает прочность на отслаивание клеев типа PSA на основе силоксана. Эти полимеры являются уникальными материалами в отношении их высокой химической стой­кости. Для них характерны очень низкая температура стеклования и очень пологая кривая динамических механических свойств в широком интервале температур и в довершении к этому прочность при повышенных температурах. Силоксаны имеют неорганическую основную цепь, которая однако имеет органическое обрамление. Низкая поверхностная энергия силоксанов (около 21 мДж/м5) позволяет нм смачи­вать различные поверхности и они могут использоваться лаже в качестве клеев PSA для склеивания фторопласта. Для получения удовлетворительных характеристик клеев типа PSA в силоксановые эластомеры следует вводит ь добавки, повышающие липкость, и эти материалы должны быть подвергнуты процессу сшивания. Из ис­пользуемых в клеях типа PSA исходных эластомеров силоксаны являются наиболее дорогостоящими материалами, однако такие их преимущества, как прочность при высоких и низких температурах и их исключительная аитиаллергическая природа часто компенсируют их очень высокую стоимость. Другие типы силоксаиовых кле­ев будут рассмотрены подробнее в разделе, относящемся к резиновым клеям.

Пол и изобутилен, поливинилэфиры и иолибутаднеи также могут быть использо­ваны в рецептурах клеев гипа PSA. Структуры этих трех полимеров показаны на рис. 9.1. По сравнению с другими классами исходных эластомеров, применяемых в клеях типа PSA. эти три полимера занимают незначительную часть в выпускаемых

промышленностью клеях. Сначала предполагали, что полквинилэфиры позволят получить характеристики, эквивалентные свойствам полиакрилатов. Однако для полившшлэфиров характерно свойство «клейкости в сухом состоянии*, которое не позволяет применить технологию нанесения с помощью простого прижатия — «способ прижима большим пальцем», которая свойственна акрнлатным клеям. По — лившшлэфнры обычно не модифицируют добавками, повышающими липкость, а в основном применяют в виде смесей с высоко- или низкомолекулярными поли­мерами. Полиизобутилены являются уникальными полимерами из-за их масло­стойкости и низкой влагопроницаемости. Благодаря насыщенному характеру их химической прщюды эти полимеры стойки к воздействию атмосферных условий. Однако эти полимеры трудно поддаются сшиванию и поэтому для них характерны низкие значения прочности при сдвиге. Для получения удовлетворительных экс­плуатационных характеристик в рецептуры пол и изобутиленов вводят вещества, по­вышающие их липкость. Полибутадиен может быть использован в рецептуре PSA и этот полимер очень хорошо сшивается. Обладая низкой температурой стеклования и удовлетворительными электрическими свойствами, этот материал нашел приме — нсснис в качестве электроизоляционных лент.