Водные дисперсии
Существуют водорастворимые полимеры, но они не используются в качестве основ для клеев, что связано с тем, что их клеевые швы слишком быстро разрушаются под действием атмосферной влажности. Большинство линейных полимеров или полимеров с поперечными связями (даже гидрофобными) могут растворяться (или образовывать другие типы соединений) в воде:
- естественным путем: каучук, молоко и др.;
- с образованием коллоидальных дисперсий;
- в результате полимеризации в эмульсии;
- после эмульгирования.
Полимер в виде эмульсии представляет собой дисперсию небольших частичек, размерами от 50 нм до 1 мкм. Даже при высокой концентрации (50% и более сухого экстракта), за исключением гидроколлоидных дисперсий, вязкость таких растворов все равно близка к воде. Стойкость к осаждению обеспечивается различными путями. Например, использованием защитной оболочки частичек в слоях (чаще мономолекулярных) поверхностно-активных веществ, которые состоят из органической части (лиофильной), совместимой с полимером, и полярной части (гидрофильной), которая ориентирована к водной фазе. Все это позволяет предотвратить слипание частичек в непрерывной фазе. В отдельных случаях защитный слой коллоида (минеральная соль или «ассоциативный» полимер, слабо растворимый в воде) добавляется в состав с целью усиления барьеров между частицами.
При нанесении эмульсий в результате испарения воды может произойти слипание полимера, что в свою очередь приводит к ухудшению его термомеханических свойств. Только полимеры, температуры стеклования которых ниже 20—30° при рабочей температуре (обычно окружающей среды), могут использоваться в качестве основы при создании эмульсии.
Вода является очень хорошим растворителем с точки зрения проблем экологии и безопасности. Однако вода рассматривается разработчиками клеевых материалов, скорее как «плохой» растворитель. Ее большим недостатком является длительное время испарения. Кроме этого, она хорошо впитывается такими пористыми подложками, как дерево, картон, гипс и др. и требуется очень длительный отрезок времени для ее удаления. Остатки влаги в пористых подложках приводят к снижению прочности клеевого соединения и его долговечности. Одним из способов, позволяющим уменьшить впитываемость воды в пористую подложку, является нанесение на нее специальных покрытий, например гидрофобных полимерных или даже металлических. Использование специального сушильного оборудования, оснащенного инфракрасными лучами и пр., позволяет также существенно интенсифицировать процесс улетучивания воды. Молекулы воды могут накапливаться рядом с полярными группами швов, что приводит к уменьшению их взаимодействия или, наоборот, происходит их гидролиз, что также отрицательно влияет на прочность клея. В эмульсиях поверхностно-активные вещества создают дополнительные трудности. В небольших количествах они не могут препятствовать слипанию. Оптимальным являются количества в пределах 0,5 и 3%, что позволяет стабилизировать свойства клеевого материала и делает клеевые соединения более устойчивыми к воздействию микроорганизмов.
Поверхностно-активные вещества и долговечность клеевых соединений. Поверхностно-активные вещества (вводимые в состав эмульсий для придания им требуемых свойств) очень влияют на ресурс некоторых склеенных поверхностей. Примером такого отрицательного воздействия является проблема «молекулярного» загрязнения межфазных границ (остатки катализаторов, фотосенсибилизаторов, пластификаторов и пр.). Поверхностно-активные вещества вводят в состав клеев в очень небольших количествах, как правило, менее 1%. Эмульсионные клеи не позволяют получить клеевые соединения с высокими значениями длительной прочности, поскольку имеют ограниченную стойкость к длительному воздействию воды и влаги. Это во многом сдерживает их широкое применение.
При хранении эмульсионных клеев ниже температуры 5 °С происходит разложение эмульсии и последующее повышение температуры не приводит к восстановлению исходных свойств клея. Стоимость эмульсионных клеев существенно выше, чем у аналогичных по свойствам клеев-растворов. Одним из методов уменьшения недостатков эмульсионных клеев является применение современных технологий, например:
- «микрокапсулирование»;
- «рассеивание» эмульсий, что увеличивает стабильность (в том числе вязкость) и повышает количество сухого остатка (до 70-5%);
- удаление поверхностно-активных веществ.
Выпадение в осадок поверхностно-активных веществ в процессе нанесения эмульсионных клеев. В процессе хранения эмульсионных клеев может иметь место образование осадка. Чаще всего в осадок выпадают соли кальция и цинка. Если в качестве поверхностно-активных веществ использовать соединения анионного типа, то в этом случае они образуют с веществами, выпадающими в осадок, устойчивые соединения, которые начинают выполнять функцию наполнителя.
Загрузка ...