پلی وینیل استات, چسب

چسب‌های پلی وینیل استات

چسب‌های پلی وینیل استات

مقدمه

پلی وینیل استات به طور عمومی با نام PVAc  یا PVA شناخته می‌شود. این ماده یک پلیمر سنتزی است که در دسته ی پلیمر‌های ترموپلاست یا گرمانرم جای می‌گیرد. پلیمر‌های ترموپلاست با افزایش دما بدون تغییر شیمیایی ذوب می‌شوند. این پلیمر‌ها در دمای اتاق انعطاف پذیر هستند و  می‌توان آنها را به دفعات ذوب و دوباره جامد نمود. چسب‌های نجاری که برای صنایع چوبی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله چسب‌های پلی وینیل استات هستند. این چسب‌ها نحوه استفاده بسیار آسانی دارند و به آسانی توسط آب پاک می‌شوند. در صورت تماس با پوست مشکلی ایجاد نخواهند کرد و گاز یا دود خطرناکی را نیز آزاد نمی‌کنند. اما این چسب ها در برابر رطوبت مقاومت اندکی دارند.  چسب‌های پلی وینیل استات در چسباندن مواد متخلخل از جمله چوب، کاغذ و مقوا عملکرد بسیار مطلوبی دارند. بسیاری از چسب‌های PVA سفید رنگ هستند و در طیف گسترده ای از صنایع کاربرد دارند.

تاریخچه

این چسب برای اولین بار در ژوئن ۱۹۱۲ توسط دکتر ف. کلات ارائه و ثبت گردید. در فاصله سال های ۱۹۱۵ تا ۱۹۲۵، تلاش های بسیاری جهت پلیمریزاسیون انواع مونومر‌های وینیلی انجام گرفت و در سال ۱۹۳۰ پلی وینیل استات در مقیاس تجاری عرضه شد. اما به طور مشخص پس از جنگ جهانی دوم بود که این پلیمر به طور گسترده به خصوص در صنایع رنگ سازی و چسب سازی مورد استفاده قرار گرفت.

مونومر وینیل استات

وینیل استات یک مایع آتشگیر و بی رنگ است که با فرمول شیمیایی C۴H۶O۲، شناخته می‌شود.  در دمای حدود ۲۰ درجه سانتی گراد دارای گرانروی ۰.۴ بوده و در دمای حدود ۲۵ درجه سانتی گراد انحلال پذیری 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 روش هایی از جمله پلیمریزاسیون توده ای، محلولی و امولسیونی انجام می‌شود. واکنش عموماً با رادیکال های آزاد یا کاتالیزور‌های یونی آغاز و کنترل می‌شود. این فرایند با اتصال 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 آغاز گر با مونومر اولیه، به شدت واکنش پذیر شده و با مونومرهای دیگر ترکیب می‌شود. در نهایت برای اختتام پلیمریزاسیون با رادیکال آزاد دو روشRadical combination و Disproportionation گستردگی بیشتری دارند. در روش اول دو رادیکال آزاد به هم برخورد کرده پیوند برقرار خواهند کرد.

 

روش دوم

در روش دوم رادیکال آزاد روی پیوند مجاور قرار گرفته از طرف دیگر هیدروژن متصل به اتم کربن جدا شده و یک پیوند دوگانه برقرار خواهد شد. هیدروژن جدا شده نیز به عنوان رادیکال آزاد،  با رادیکال آزاد روی زنجیره ی مجاور برخورد کرده پیوند برقرار می‌شود و در نهایت پلیمریزاسیون اتمام میابد. اما در پلیمریزاسیون با آنیون یون‌ها نمی‌توانند با هم برهم کنش دهند و فرایند تا زمانی که مونومرها در محیط موجود باشند ادامه میابد و ختم فرایند در واقع تمام شدن مونومرها است. در سال‌های اخیر، پلی وینیل استات با ساختار معین در سنتز کوپلیمر‌های دسته‌ای به وسیله‌ی پلیمر شدن رادیکالی کنترل شده بسیار مورد استفاده قرار گرفته است.

در این فرایند مونومر وینیل استات در واکنش تلومر شدن با کلروفرم فعال شده و تولید اولیگومر هالوژن دار می‌کند. پلیمر شدن رادیکالی انتقال اتم مونومر وینیل استات به آسانی 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.

فرمول بندی چسب پلی وینیل استات

برای فرمول بندی یک چسب چوب PVAc، به عوامل متعددی باید توجه نمود. برخی این عوامل گهگاه با یکدیگر تناقض دارند. به طوریکه بهبود یکی موجب اختلال در دیگری می‌شود.  از این رو پارامتر های موجود با توجه به کاربرد نهایی چسب، مورد بررسی قرار می‌گیرند به شکلی که ویژگی مورد نظر برای یک کاربرد خاص، در چسب بهبود یابد. برخی از این عوامل عبارتند از آماده سازی 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 فرمول بندی موفقیت آمیز یک چسب، نه تنها لازم است میزان عملکرد آن را بدانیم بلکه لازم است با نقش و عمل هر جزء نیز آشنا باشیم.

 

نرم کننده‌ها

یکی از اجزاء این چسب‌ها، نرم کننده‌ها هستند. می‌توان گفت نرم کننده‌ها حلال‌هایی با دمای جوش بالا و فشار بخار کم هستند. به همین جهت این مواد عموماً به طور دائمی در غشای خشک شده باقی می‌مانند. نرم کننده‌ها غشایی را در اطراف ذرات چسب تشکیل می‌دهند. این کار موجب می‌شود فاصله ی بین ذرات بیشتر شده و در نتیجه نیروهای بین آنها کاهش یابد. نرم کننده‌ها موجب افزایش انعطاف پذیری غشای خشک شده می‌شوند و حداقل دمای تشکیل غشای چسب را کاهش می‌دهند. اما این مواد تمایل چسب به خزش تحت بار را افزایش می‌دهند، از این رو در چسباندن قطعاتی که تحت تنش و فشار هستند نباید استفاده شوند.

 

حلال‌ها

حلال‌ها نیز یکی دیگر از اجزاء چسب ها می‌باشند. میتوان گفت حلال ها تاثیری مشابه نرم کننده‌ها دارند با این تفاوت که تاثیر حلال‌ها تقریبا موقتی است. به همین جهت حلال‌های که با PVAc سازگاری زیادی دارند، دمای جامد شدن PVAc را کاهش می‌دهند و به تشکیل لایه های همگن کمک میکنند. برخی از حلال های پر کاربرد عبارتند از : الکل های سبک، انواع استرها، کتون ها، هیدروکربن های آروماتیک و حلال های کلر دار.

 

پرکننده‌ها

پرکننده‌ها نیز از یکی دیگر از اجزای مهم این چسب ها می‌باشند. پرکننده‌ها عموماً مواد بی اثری هستند که برای کاهش قیمت، افزایش مواد جامد (افزایش میزان استحکام چسب)، افزایش گرانروی، کاهش میزان نفوذ و بهبود خواص شکاف پرکنی امولسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند. از معایب این مواد می‌توان به مواردی از جمله افزایش فرسایش در چسباندن برخی از قطعات در کارهای ماشینی اشاره کرد. متداول ترین پرکننده‌ها عبارتند از : کربنات کلسیم، تری هیدرات آلومینیوم، باریم سولفات، سیلیکا، خاک رس کالوئن، دوده، دی اکسید تیتانیوم، گرافیت، اکسید روی، اکسید های آهن، ماسه، خاک اره، الیاف شیشه، میکا، پودر مس و  پودر نقره.

بازگشت به لیست

دیدگاهتان را بنویسید