CC BY
47
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
• 7universum.com
МИКРОКАПСУЛИРОВАННЫЕ ТЕРМОКЛЕЕВЫЕ ПОКРЫТИЯ
MICROENCAPSULATED ADHESIVE COATINGS
Valery Litvishko
Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor of Plekhanov Russian University of Economics,
117997, Russia, Moscow, Stremyanny lane, 36
АННОТАЦИЯ
Настоящая работа посвящена разработке термоклеевых составов на основе полимера винилацетата (ПВА) с использованием микрокапсулированного пластификатора дибутилфталата (ДБФ). Постановка задачи обусловлена тем, что применение ДБФ в жидком виде при изготовлении строительных пленочных материалов с термоактивируемым клеящим покрытием ограничивается их значительной поверхностной липкостью, вызывающей склеивание материалов в рулоне, а также миграцией пластификатора при хранении. Для выяснения особенностей формирования адгезионного контакта исследовались реологические свойства расплавов ПВА с массовым содержанием микрокапсул (МК) пластификатора до 35 %. Определение температур текучести производилось с помощью консистометра Хеплера, эффективной вязкости - на приборе ИИРТ. Исследование клеящей способности образцов ПВА с микрокапсулированным ДБФ показало, что введение пластификатора способствует увеличению адгезионной прочности за счет
Литвишко Валерий Семенович
канд. техн. наук, доцент Российского экономического
университета им. Г.В. Плеханова, 117997, Россия, г. Москва, Стремянный пер., 36
E-mail: [email protected]
Литвишко В.С. Микрокапсулированные термоклеевые покрытия // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2015. № 12 (19) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/2807
улучшения условий формирования адгезионного контакта по микрореологическому механизму. Оптимальные значения вязкости (менее 40 н сек/м2) достигаются для образцов с массовым содержанием микрокапсул ДБФ свыше 25 %. Показано, что использование микрокапсулированного пластификатора позволяет улучшать адгезионные свойства ПВА простым введением МК в отличие от его химической модификации, связанной с получением сополимеров.
ABSTRACT
In this article we show the properties of adhesive compositions based on polymer vinyl acetate (PVA) with the use of microencapsulated plasticizer dibutyl phthalate (DBP). Statement of the problem due to the fact that the use of DBP in liquid form in the manufacture of building plastic materials with heat activated adhesive coating is limited to their significant surface stickiness , which causes the bonding material in the roll, as well as migration of plasticizer during storage. In order to clarify the peculiarities of formation of adhesive contact the rheological properties of melts of PVA with a mass content of microcapsules (MK) plasticizer up to 35 % were investigated. Determination of temperature fluidity was made with help of Kepler consistometer, the effective viscosity was measured on the device IIRT. The study of the adhesive capacity of the PVA samples with microencapsulated DBP showed that the introduction of the plasticizer promotes the increase of adhesion strength due to the improvement of formation conditions of adhesive contact on microrheological mechanism. Optimal values of viscosity (less than 40 nsec/m2) is achieved for samples with a mass content of microcapsules DBP over 25 %. It is shown that the use of microencapsulated plasticizer can improve the adhesive properties of PVA with a simple introduction of MK unlike its chemical modification connected with obtaining copolymers.
Ключевые слова: вязкость расплава, полимеры винилацетата,
адгезионная прочность.
Keywords: the viscosity of the melt, polymers of vinyl acetate, the adhesive strength.
В настоящее время широкое применение находят материалы повышенной заводской готовности с нанесенным термоактивируемым клеящим покрытием, в частности строительные пленочные материалы.
Известно использование термоактивируемых клеев на основе
поливинилацетата (ПВА). Улучшение адгезионных свойств ПВА достигается [1, с. 142; 3, с. 235] за счет его химической модификации с использованием сомономеров этилена, дибутилмалеината, а также внешней пластификации ПВА введением в его состав дибутилфталата (ДБФ).
Использование термочувствительного клея на основе столь доступных компонентов, как ПВА и ДБФ, ограничивается значительной поверхностной липкостью при введении пластификатора, вызывающей склеивание материалов в рулоне, и миграцией ДБФ при хранении. Очевидно, что использование ДБФ в виде мало проницаемых МК позволяет устранить указанные
ограничения [2, с. 192].
В качестве объекта исследования в работе рассматривался эмульсионный ПВА со средневязкостной молекулярной массой 56,2 тыс. у.е., характеризующийся как легкостью термоактивации, так и отсутствием поверхностной липкости. Использовались микрокапсулы (МК) ДБФ размером 160-250 мкм с оболочкой из поливинилового спирта при массовом содержании ДБФ 73,7 % в капсулах. Исследования ограничивались массовым содержанием микрокапсулированного ДБФ 35 % в составе термоклеев.
Для получения покрытий применялись ацетоновые растворы ПВА с тем, чтобы исключить влияние добавок, используемых при эмульсионной полимеризации.
Оценка адгезионных свойств термоактивируемых покрытий производилась на бетонных образцах, покрытых гипсополимерцементной шпаклевкой с шероховатостью поверхности в пределах 6-10 мкм. Крепление материалов
к бетонной поверхности осуществлялось с помощью специально
разработанного термонакатного устройства за счет активации клеящего покрытия и последующего вальцового (с разрушением целостности МК) приклеивания со скоростью 1 м/мин. при давлении 50 кН/м2. Прочность приклеивания определялась методом отслаивания на разрывной машине РМ-3 при скорости нагружения 100 мм/мин и угле отслаивания 900.
Для выяснения особенностей формирования адгезионного контакта исследовались реологические свойства расплавов сополимеров. Определение температур текучести производилось с помощью консистометра Хеплера при скорости подъема температуры 1 град/мин и давлении 50 кН/м2 путем построения термомеханических кривых по точкам пересечения
соответствующих касательных с осью абсцисс (рис. 1).
Рисунок 1. Зависимость относительного сжатия от температуры для образцов на основе ПВА с микрокапсулированным ДБФ при массовом содержании пластификатора: 1 - 0 %; 2 -15 %; 3 - 25 %; 4 - 35 %
Из кривых следует, что введение микрокапсулированного ДБФ снижает температуру перехода в вязкотекучее состояние (рис. 2).
Рисунок 2. Зависимость температуры текучести образцов на основе ПВА с микрокапсулированным ДБФ от массового содержания пластификатора
Эффективная вязкость определялась на приборе ИИРТ-2 в интервале температур 100-170 0С при давлении 50 кН/м2. Результаты исследования реологических свойств образцов ПВА с микрокапсулированным ДБФ представлены на рисунке 3.
Рисунок 3. Зависимость эффективной вязкости расплава от температуры для образцов на основе ПВА с микрокапсулированным ДБФ при массовом содержании пластификатора: 1 -15 %; 2 - 25 % ; 3 - 35 %
Из рисунка видно, что введение пластификатора смещает кривые изменения вязкости в область более низких температур. Очевидно, это связано с пластифицирующим эффектом ДБФ, вызывающим разделение полимерных цепей ПВА. При этом с ростом температуры отмечается уменьшение скорости падения вязкости
Исследование клеящей способности образцов ПВА с микрокапсулированным ДБФ к шпаклеванной бетонной поверхности (рис. 4.) свидетельствует, что введение пластификатора способствует увеличению адгезионной прочности.
Рисунок 4. Зависимость сопротивления отслаиванию от температуры (масса клеевого покрытия 100±5 г/м2) для образцов на основе ПВА с микрокапсулированным ДБФ при массовом содержании пластификатора:
1 -15 %; 2 - 25 %; 3 - 35 %
Как следует из представленных данных, введение пластификатора способствует повышению прочности приклеивания. Характерно, что для образцов с максимальным его содержанием имеет место ослабление влияния температуры на адгезионную прочность. Это хорошо согласуется с микрореологическими представлениями формирования клеевого контакта, согласно которым повышение прочности происходит до тех пор, пока микродефекты на поверхности не окажутся заполненными при повышенной температуре.
Для оценки влияния содержания ДБФ на адгезионное взаимодействие определялась прочность приклеивания образцов ПВА в зависимости от вязкости расплава (таблица 1).
Таблица 1.
Зависимость сопротивления отслаиванию термочувствительного материала на основе ПВА с микрокапсулированным ДБФ от эффективной
вязкости расплава
Содержание микрокапсулированного ДБФ, % масс. П, н/м при Пэф., н-сек/м2
300 350 400
15 300 280 260
25 450 440 420
35 620 610 600
Сопоставление значений адгезионной прочности для образцов при одной и той же вязкости позволяет исключить различие в их реологических свойствах. Как следует из таблицы, введение ДБФ вызывает повышение адгезионного взаимодействия. Такая зависимость, видимо, обусловлена уменьшением взаимодействия полярных ацетатных групп за счет их разделения пластификатором, обеспечивая в большей степени взаимодействие в системе полимер-субстрат.
Ранее [1, с. 142] экспериментально определено, что наиболее
благоприятная установлению клеевого контакта вязкость составляет 40 нсек/м2. Как видно, данная вязкость достигается для образцов с 35 % и 25 % микрокапсулированного ДБФ, соответственно при 145 0С и 160 0С. Вместе с тем в зависимости от заданной прочности крепления отделочных материалов можно установить оптимальные температурные режимы приклеивания.
Таким образом, исследование адгезионных свойств ПВА
с микрокапсулированным ДБФ свидетельствует о том, что повышение прочности приклеивания может быть достигнуто снижением вязкости расплавов полимеров ВА за счет улучшения условий формирования адгезионного контакта по микрореологическому механизму. Представленные данные позволяют установить оптимальные режимы приклеивания, отвечающие заданной прочности крепления рулонных материалов.
В целом, как следует из изложенного, использование
микрокапсулированного пластификатора позволяет улучшать адгезионные
свойства ПВА простым введением МК в отличие от его химической
модификации, связанной с получением сополимеров.
Список литературы:
1. Литвишко В.С. Адгезионные свойства сополимеров винилацетата с дибутилмалеинатом // Народное хозяйство: вопросы инновационного развития. - М.: МИИ Наука. - 2013. - № 1. - С. 142-146.
2. Солодовник В.Д. Микрокапсулирование. - М.: Химия, 1980. - С. 191-195.
3. Belova E.V., Pantyukhov P.V., Litvishko V.S. Heat resistance of copolymers of vinyl acetate as a component of biodegradable materials // Pharmaceutical and Medical Biotechnology: New Perspectives. - New York: Nova Biomedical, 2013. - PP. 235-240.
References:
1. Litvishko V.C. Adhesive properties of the copolymers of vinyl acetate with
dibutyl maleate. Narodnoe khoziaistvo: voprosy innovatsionnogo
razvitiia [People's economy: issues of innovation development]. Moscow, MII Nauka Publ., 2013, no. 1. pp. 142-146. (In Russian).
2. Solodovnik V.D. Microencapsulation. Moscow, Khimiia Publ., 1980. pp. 191-195. (In Russian).
3. Belova E.V., Pantyukhov P.V., Litvishko V.S. Heat resistance of copolymers of vinyl acetate as a component of biodegradable materials. Pharmaceutical and Medical Biotechnology: New Perspectives. New York: Nova Biomedical. 2013. pp. 235-240.
