چسب‌های پلی وینیل استات

پلی وینیل استات به‌طور عمومی بانام PVAc  یا PVA شناخته می‌شود. این ماده یک پلیمر سنتزی است که در دسته‌ی پلیمرهای ترموپلاست یا گرمانرم جای می‌گیرد. پلیمرهای ترموپلاست با افزایش دما بدون تغییر شیمیایی ذوب می‌شوند. این پلیمرها در دمای اتاق انعطاف‌پذیر هستند و  می‌توان آن‌ها را به‌دفعات ذوب و دوباره جامد نمود. چسب‌های نجاری که برای صنایع چوبی مورداستفاده قرار می‌گیرند، ازجمله چسب‌های پلی وینیل استات هستند. این چسب‌ها نحوه استفاده بسیار آسانی دارند و به‌آسانی توسط آب پاک می‌شوند. در صورت تماس باپوست مشکلی ایجاد نخواهند کرد و گاز یا دود خطرناکی را نیز آزاد نمی‌کنند. اما این چسب‌ها در برابر رطوبت مقاومت اندکی دارند.  چسب‌های پلی وینیل استان در چسباندن مواد متخلخل ازجمله چوب، کاغذ و مقوا عملکرد بسیار مطلوبی دارند. بسیاری از چسب‌های PVA سفیدرنگ هستند و در طیف گسترده‌ای از صنایع کاربرد دارند.

تاریخچه

این چسب برای اولین بار در ژوئن ۱۹۱۲ توسط دکتر ف. کلات ارائه و ثبت گردید. در فاصله سال‌های ۱۹۱۵ تا ۱۹۲۵، تلاش‌های بسیاری جهت پلیمریزاسیون انواع مونومر های وینیلی انجام گرفت و در سال ۱۹۳۰ پلی وینیل استات در مقیاس تجاری عرضه شد. اما به‌طور مشخص پس از جنگ جهانی دوم بود که این پلیمر به‌طور گسترده به‌خصوص در صنایع رنگ‌سازی و چسب سازی مورداستفاده قرار گرفت.

مونومر وینیل استات

وینیل استات یک مایع آتش‌گیر و بی‌رنگ است که با فرمول شیمیایی C4H6O2، شناخته می‌شود.  در دمای حدود ۲۰ درجه سانتی گراد دارای گرانروی ۰٫۴ بوده و در دمای حدود ۲۵ درجه سانتی گراد انحلال‌پذیری آن در حدود ۲% است.  دمای جوش آن نیز ۷۲٫۷ درجه سانتی گراد است. در ابتدا مونومر وینیل استات از واکنش استیلن و استیک اسید در مجاورت کاتالیزورهای مناسب تولید می‌شد. اما امروزه این فرایند شامل واکنش اتیلن و اسید استیک با اکسیژن در حضور یک کاتالیزور (عموماً پالادیوم) است.

پلیمریزاسیون وینیل استات

پلیمریزاسیون مونومرهای وینیل استات از طریق روش‌هایی ازجمله پلیمریزاسیون توده‌ای، محلولی و امولسیونی انجام می‌شود. واکنش عموماً با رادیکال‌های آزاد یا کاتالیزورهای یونی آغاز و کنترل می‌شود. این فرایند بااتصال یک رادیکال آزاد یا یون به یک مولکول وینیل استات آغاز می‌شود. آغازگر معمولاً یک رادیکال آزاد است که از یک پروکسید از قبیل بنزوئیل پراکسید یا هیدروژن پر اکسید گرفته می‌شود. مولکول حاصل از اتصال آغازگر با مونومر اولیه، به‌شدت واکنش‌پذیر شده و با مونومر های دیگر ترکیب می‌شود. درنهایت برای اختتام پلیمریزاسیون با رادیکال آزاد دو روشRadical combination و Disproportionation گستردگی بیشتری دارند. درروش اول دورادیکال آزاد به هم برخورد کرده پیوند برقرار خواهند کرد.  درروش دوم رادیکال آزاد روی پیوند مجاور قرارگرفته از طرف دیگر هیدروژن متصل به اتم کربن جداشده و یک پیوند دوگانه برقرار خواهد شد. هیدروژن جداشده نیز به‌عنوان رادیکال آزاد،  با رادیکال آزاد روی زنجیره‌ی مجاور برخورد کرده پیوند برقرار می‌شود و درنهایت پلیمریزاسیون اتمام میابد. اما در پلیمریزاسیون با آنیون یون‌ها نمی‌توانند باهم برهم‌کنش دهند و فرایند تا زمانی که مونومرها در محیط موجود باشند ادامه میابد و ختم فرایند درواقع تمام شدن مونومرها است. در سال‌های اخیر، پلی وینیل استات با ساختار معین در سنتز کوپلیمر های دسته‌ای به‌وسیله‌ی پلیمر شدن رادیکالی کنترل‌شده بسیار مورداستفاده قرارگرفته است. در این فرایند مونومر وینیل استات در واکنش تلومر شدن با کلروفرم فعال‌شده و تولید اولیگومر هالوژن دار می‌کند. پلیمر شدن رادیکالی انتقال اتم مونومر وینیل استات به‌آسانی انجام نمی‌شود. فرایند پایان واکنش و انتقال زنجیر وینیل استات، کنترل پلیمر شدن وینیل استات را دشوار  می‌کند. کنترل واکنش پلیمر شدن مونومر وینیل استات به شکل پلیمر شدن رادیکالی پایدار در حالت محلول با تری اتیل آمین انجام می‌شود و تبدیل پلی وینیل استات با توزیع وزن مولکولی کمتری افزایش میابد.

فرمول‌بندی چسب پلی وینیل استات

برای فرمول‌بندی یک چسب چوب PVAc، به عوامل متعددی باید توجه نمود. برخی این عوامل گهگاه با یکدیگر تناقض دارند. به‌طوری‌که بهبود یکی موجب اختلال در دیگری می‌شود.  ازاین‌رو پارامترهای موجود با توجه به کاربرد نهایی چسب، موردبررسی قرار می‌گیرند به شکلی که ویژگی موردنظر برای یک کاربرد خاص، در چسب بهبود یابد. برخی از این عوامل عبارت‌اند از آماده‌سازی سطح، کاربرد، شرایط هم‌گذاری، شرایط کار فراورده، ظاهر چسب، شرایط نگهداری چسب و قیمت.

 عموماً در یک چسب PVAc چند جزء مختلف با یکدیگر مخلوط می‌شوند. در محصول نهایی هر جزء نقش خاصی دارد. برای فرمول‌بندی موفقیت‌آمیز یک چسب، نه‌تنها لازم است میزان عملکرد آن را بدانیم بلکه لازم است با نقش و عمل هر جزء نیز آشنا باشیم.

یکی از اجزاء این چسب‌ها، نرم‌کننده‌ها هستند. می‌توان گفت نرم‌کننده‌ها حلال‌هایی با دمای جوش بالا و فشار بخار کم هستند. به همین جهت این مواد عموماً به‌طور دائمی در غشای خشک‌شده باقی می‌مانند. نرم‌کننده‌ها غشایی را در اطراف ذرات چسب تشکیل می‌دهند. این کار موجب می‌شود فاصله‌ی بین ذرات بیشتر شده و درنتیجه نیروهای بین آن‌ها کاهش یابد. نرم‌کننده‌ها موجب افزایش انعطاف‌پذیری غشای خشک‌شده می‌شوند و حداقل دمای تشکیل غشای چسب را کاهش می‌دهند. اما این مواد تمایل چسب به خزش تحت بار را افزایش می‌دهند، ازاین‌رو در چسباندن قطعاتی که تحت تنش و فشار هستند نباید استفاده شوند.

حلال‌ها نیز یکی دیگر از اجزاء چسب‌ها می‌باشند. می‌توان گفت حلال‌ها تأثیری مشابه نرم‌کننده‌ها دارند با این تفاوت که تأثیر حلال‌ها تقریباً موقتی است. به همین جهت حلال‌های که با PVAc سازگاری زیادی دارند، دمای جامد شدن PVAc را کاهش می‌دهند و به تشکیل لایه‌های همگن کمک می‌کنند. برخی از حلال‌های پرکاربرد عبارت‌اند از : الکل‌های سبک، انواع استرها، کتون ها، هیدروکربن‌های آروماتیک و حلال‌های کلردار.

پرکننده‌ها نیز از یکی دیگر از اجزای مهم این چسب‌ها می‌باشند. پرکننده‌ها عموماً مواد بی‌اثری هستند که برای کاهش قیمت، افزایش مواد جامد (افزایش میزان استحکام چسب)، افزایش گرانروی، کاهش میزان نفوذ و بهبود خواص شکاف پرکنی امولسیون مورداستفاده قرار می‌گیرند. از معایب این مواد می‌توان به مواردی ازجمله افزایش فرسایش در چسباندن برخی از قطعات در کارهای ماشینی اشاره کرد. متداول‌ترین پرکننده‌ها عبارت‌اند از : کربنات کلسیم، تری هیدرات آلومینیوم، باریم سولفات، سیلیکا، خاک رس کالوئن، دوده، دی‌اکسید تیتانیوم، گرافیت، اکسید روی، اکسیدهای آهن، ماسه، خاک‌اره، الیاف شیشه، میکا، پودر مس و  پودر نقره.

شما باید وارد شویدتا بتوانید دیدگاه خود را ارسال کنید