Лако-красочные материалы — производство

Поливинилацетат представляет собой твердый или вязки! прозрачный продукт с плотностью 1180—1190 кг/м3 и молеку лярной массой Ы04—16-105. Рабочая температура полимера ш превышает 100 °С; при 120 °С наблюдается пластическое тече ние, а выше 130 °С полимер разлагается с выделением уксус­ной кислоты.

Поливинилацетат хорошо совмещается с такими пластифи­каторами, как дибутилфталат, трикрезилфосфат, эфиры целлю­лозы, а также с фенолоальдегидными олигомерами, некоторыми полиэфирами, акрилатами, производными целлюлозы, хлоркау­чуком, карбамидными олигомерами. Модифицируя полимер перечисленными соединениями, можно достигнуть повышения во­достойкости, твердости и адгезионных характеристик. Увеличе­ние адгезии поливинилацетатных клеев наблюдается также при увеличении содержания в полимере гидроксильных групп.

Для создания клеящих композиций используют главным об­разом водные эмульсии поливинилацетата, но применяют также и его растворы в органических растворителях. Возможно ис­пользование раствора полимера в винилацетате или в продукте его частичной полимеризации.

Такие композиции отверждаются в присутствии обычных инициаторов полимеризации.

Поливинилацетатные эмульсионные клеи нетоксичны и него — эчи. Они содержат частицы полимера размером от 0,05 до,0 мкм. Для достижения оптимальных адгезионных свойств :комендуется использовать полимер с молекулярной массой )00—’10 000. Концентрация эмульсионных клеев колеблется от і до 60%, вязкость эмульсий находится в пределах от 0,3 до Па-с, pH = 4—5. В качестве пластификатора обычно исполь — гют дибутилфталат или его смесь с другими пластификатора­н. Ниже приведен примерный состав (в %): эмульсионного )ливинилацетатного клея (концентрация 58—66%):

Поливинилацетат……………………………………………………….. 38,7—44,0

Смесь дибутилфталата и трикрезилфосфата. . 18,3—22,2

Этанол……………………………………………………………………. 3,3—3,9

Вода……………………………………………………………………….. 28,3—36,8

Поливиниловый спирт*……………………………………………….. 1,2—1,9

* В качестве защитного коллоида.

Водно-эмульсионные клан могут быть получены также на снове сополимеров винилацетата с винилхлоридом, акриловы — и и метакриловыми эфирами, а также с эфирами малеиновой фумаровой кислот. Повышенной адгезией к различным мате — иалам отличаются клеи на основе сополимеров винилацетата карбоксилсодержащими соединениями. В качестве примера южно привести дисперсии, а также растворы сополимеров ви — :илацетата с небольшими количествами акриловой, метакрило — ой, малеиновой, итаконовой и кротоновой кислот. Сополимеры шнилацетата, имеющие карбоксильные группы, содержат 1,5— % летучих веществ, вязкость водных растворов при 55%-ной юнцентрации составляет 0,2—1,6 Па-с, а при 60%-ной концент — >ации 0,7—7,8 Па-с. Они могут длительно храниться, их удобно ■ранспортировать.

Следует отметить, что некоторые клеи на основе сополиме — )ов винилацетата имеют существенные преимущества перед (бычными поливинилацетатными эмульсионными клеями по юдостойкости, теплостойкости и адгезии к неполярным мате — )иалам [35]. Так, сополимеры винилацетата с алкилакрилата­ми, особенно с 2-этилгексилакрилатом, имеют повышенную адге­нію к поливинилхлориду и древесине. На основе этого же со — юлимера можно получать липкие клеи (из водных суспензий).

Сополимеры винилацетата с эфирами малеиновой и фума­ровой кислот близки по свойствам к сополимерам с акрилата­ми, но имеют более высокую температуру стеклования.

В качестве сомономера предложен также N-метилолакрил- амид (около 10%). При отверждении клеев на основе таких сополимеров образуются полимеры, обеспечивающие теплостой­кость, стойкость к действию различных химических агентов л малую ползучесть клеевых соединений. Такие клеи могут при­меняться в производстве нетканых материалов [35].

Клеи на основе поливинилового спирта представляют соб растворы полимера в воде или в органических растворителі Растворимость поливинилового спирта в воде определяется сч пенью гидролиза: низкомолекулярные полимеры со степені

гидролиза 70—80% хорошо растворимы в воде при комнатні температуре; полимеры со средней степенью гидролиза (80 95%) растворяются при медленном смешении с холодной воде а поливиниловый спирт со степенью гидролиза 95—100% ра творяется путем диспергирования в холодной воде с последу] щим нагреванием при 80—90 °С. Считается, что лучшими кле щими свойствами должны обладать полимеры со степенью ги ролиза 99—100% [35]. Обычно для создания клеев используь поливиниловый спирт со степенью гидролиза 90—100%.

Поливиниловый спирт растворим также в гликолях, глиц рине, диметилформамиде, феноле и других соединениях. Гл коли, глицерин и фосфорная кислота могут служить пластиф] каторами клеевых композиций.

Клеи на основе поливинилового спирта стойки к действн масел, жиров, углеводородов и многих органических раствор: телей, однако клеевые соединения недостаточно водостойк отличаются низкими теплостойкостью и прочностью.

Для устранения этих недостатков поливиниловый спирт моді фицируют непредельными двухосновными кислотами, а такж метилольными производными карбамида и водорастворимым феноло — и меламиноформальдегидными олигомерами. В кле для бумаги, картона, тканей, нетканых материалов, различны упаковочных и других целлюлозных материалов обычно вве дят крахмал и декстрин. Наполнителями могут быть глина, ка зеин, некоторые производные канифоли.

Ацетали поливинилового спирта используют главным обра зом как компоненты эпоксидых и фенолоформальдегидны клеев.

Свойства поливинилацеталей зависят от степени полимери зации: с увеличением степени полимеризации возрастают темпе ратура размягчения, прочность при растяжении, относительно! удлинение и стойкость к действию пониженных температур Увеличение числа ацетальных групп приводит к повышении водостойкости, показателей эластических свойств, к снижении температуры размягчения, твердости и прочностных характери стик (рис. 1.31, 1.32). Чем больше атомов углерода в цепи аце таля, тем выше водостойкость, стойкость к действию низки: температур, эластичность и растворимость полимеров в органи ческих растворителях, но тем ниже температура плавления плотность, твердость и прочность при растяжении.

Наличие ароматических групп в макромолекулах ацеталег повышает их водостойкость, а замена части бутиральных групп фурфуральными (синтез смешанных ацеталей) благоприятно

Рис. 1.32. Зависимость температуры размягчения поливинилбутираля от со-
держания бутиральных групп.

влияет на теплостойкость полимеров. Введение в поливинилфор — маль этилальных групп положительно сказывается на раствори­мости, но сильно ухудшает водостойкость полимера и приводит к снижению модуля упругости.

Растворимость поливинилацеталей зависит от степени аце — талирования: высокоацеталированные полимеры растворимы в ароматических углеводородах и некоторых других слабополяр­ных растворителях; полимеры средней степени ацеталирования растворяются в смесях ароматических углеводородов и спиртов, низкой — в спиртах.

Поливинилформали и поливинилбутирали совместимы в лю­бых соотношениях с эпоксидами, изоцианатами, немодифициро — ванними фенолоальдегидными олигомерами, а-пиненом и неко­торыми производными канифоли, кумароноинденовыми смолами; частично совместимы с алкидными, карбамидными и мела­миновыми смолами, некоторыми кремнийорганическими соеди­нениями (в особенности поливинилбутираль с небольшим содер­жанием гидроксильных групп). Полимеры несовместимы с ак­рилатами, сополимерами винилхлорида, хлоркаучуком, ацетатом целлюлозы.

Пластификаторами для поливинилацеталей, в частности для поливинилформаля и поливинилбутираля, могут быть фталаты (диэтил-, дибутил — и дифенилфталаты), фосфаты (трибутил-, трифенил — и трикрезилфосфаты), некоторые полиэфиры. Поливи — нилформаль может быть пластифицирован также хлорнафтали­ном, эпоксидированным соевым маслом; поливинилбутираль — гликолями и их производными, моноолеатом глицерина, касто­ровым и льняным маслами и производными канифоли [35]. Пластифицированные полимеры отличаются повышенной моро­зостойкостью (до —60°С), высокими прочностью при растяже­нии (25—30 МПа) и относительным удлинением при разрыве (до 40%)- Адгезионная прочность клеевых соединений дуралю-

Рис. 1.33. Зависимость механических свойст
ацеталей сополимеров этилена с поливини
ловым спиртом от содержания этилена в со
полимере:

I — разрушающее напряжение при растяжении
2 — разрушающее напряжение при сдвиге.

мина при 20 °С составляет «22 МПа, а при 60 °С снижается примерно до 5 МПа.

Теплостойкость поливинилацеталей повышается при сочета­нии с меламиновыми смолами. При обработке поливинилацета­лей глиоксалем они становятся нерастворимыми, повышается температура их размягчения. Модификация полиацеталей эти­ловым эфиром ортокремневой кислоты приводит к повышению тепло — и водостойкости полимеров.

Следует упомянуть и об ацеталях сополимеров этилена с поливиниловым спиртом (ЭВС), которые могут применяться для модификации эпоксидных олигомеров с целью улучшения их адгезионных и эластических свойств, а также теплостойко­сти.

Поливинилацетальэтилены растворяются в спиртах, сложных эфирах, диоксане, диметилформамиде. При введении звеньев этилена прочность полимеров уменьшается (рис. 1.33), а элас­тичность возрастает. При термообработке (150 °С) образуются полимеры пространственного строения.