چسب های پلیمری

چکیده

در این مقاله سعی شده است چسب های پلیمری به طور مختصر مورد بررسی قرار گیرند. تاریخچه ی مصرف این چسب ها، دسته بندی انواع آنها، شرایط و چگونگی تولید این چسب ها و خواص و کاربردهایشان مواردی هستند که در این مقاله به آنها پرداخته خواهد شد و مورد

بررسی قرار خواهد گرفت.

مقدمه

چسب ها بسته به خواص فیزیکی و شیمیایی مواد مختلف و شرایطی که تحت آن چسبندگی اعمال می شود، به علل مختلفی موجب چسبیدن و پیوند دو سطح می شوند. بررسی این نیروها و دانستن خواص سطح مشترک بین چسب و جزء تحت عمل، خاصیت پیوستگی چسب و رفتار اتصال چسب )روانی چسب ( برای حصول حداکثر سطح مشترک ممکن و چسبندگی مطلوب لازم است. اما این موارد اصولاً برای دسته بندی چسب ها مورد استفاده قرار نمی گیرد و چسب ها معمولاً بر اساس موارد مختلفی همچون منشا و مبدا تولید چسب، اجزایی که برای پخت (  curing)  چسب مورد نیاز است، ساختار و ماهیت چسب ها پس از پخت و نوع پخت دسته بندی می شوند.

اما در اکثر موارد چسب ها بر اساس دو روش اصلی که برای پخت و تشکیل اتصالات عرضی در چسب ها مورد استفاده قرار می گیرند به دو دسته عمده تقسیم می شوند. چسب هایی که طی فرایند شیمیایی پخت می شوند و چسب هایی که طی یک فرایند فیزیکی پخت می شوند.

امروزه چسب های پلیمری کاربردهای بسیار وسیع و گسترده ای در صنعت دارند.  اگر نگاه

کوتاهی بیاندازیم متوجه می شویم که چسب ها در ساخت انواع لوازم خانگی، ابزار

الکترونیکی، کتب و منسوجات خانگی، وسایل نقلیه و هواپیماها کاربردهای بسیاری دارند.

 

 

 

تاریخچه

استفاده از چسب توسط بشر به دوران مصر باستان بازمیگردد. در آن زمان از چسب برای

چسباندن پایپروس، نی و روکش استفاده می کردند. اکثر چسب هایی که در آن زمان مورد

مصرف بشر بوده است بر پایه پروتئین های حیوانی و نشاسته بودند مانند صمغ عربی که مصری

ها معمولاً از آن استفاده می کردند. اولین کارخانه چسب در مقیاس تجارتی در سال 1700 در

انگلستان تأسیس شد، اما پیشرفت های گسترده تر در صنعت چسب در اوایل قرن بیستم و

همزمان با پیدایش پلیمرهای مصنوعی حاصل گشت. از آن زمان به بعد تاریخچه تکنولوژی

چسب ها با تاریخچه پلیمرهای مصنوعی گره خورد. مصرف رزین های فنولیک در ساخت تخته های چند لایی در سال 1912 شروع شد. در سال 1920 چسب های سلولز به بازار آمدند و درسال 1927 چسب های لاستیکی توسط گودریچ عرضه شدند. پس از جنگ جهانی دوم درسال 1950 و با توسعه چسب های پلی استر، پلی اورتان ها، سیلیکون ها و اپوکسی ها توسعه چسب ها پربارتر شد. در سال 1965 اتیلن، اتیلن وینیل استات، پلی وینیل اتر و سیانواکریلات برای کابردهای چسب معرفی شدند. امروزه همگام با پیشرفت صنایع پلیمری تقریباً هر سال چسب های جدیدتری به دنیای صنعت معرفی می شوند. (1)

تئوری های چسبندگی

نیروهای چسبندگی معمولاً بر اساس مکانیسم های مولکولی مانند نظریه ی درگیری مکانیکی،

نظریه جذب سطحی، نظریه الکترونی و نظریه نفوذ بررسی می شوند. نظریه درگیری مکانیکی که در سال 1940 توسط بیکرمن ارائه شد. بر اساس این تئوری سطح اجسام در هنگام چسبندگی در هم فرورفته و از طریق اتصالات قلاب مانند به هم متصل می شوند. طبق این تئوری هرچه مواد ناصاف تر باشند مقاومت اتصال بیشتر است. نظریه جذب سطحی بر مبنای نیروهای کشش سطحی تعریف می شود. نظریه الکترونی نیز چسبندگی میان دو سطح را در اثر نیروهای الکترونی ایجاد شده توسط جابه جایی الکترون ها بین دو سطح میداند. نظریه نفوذ نیز اولین بار توسط یک دانشمند روسی مطرح شد و چسبندگی دو سطح را اینگونه توصیف میکند که هنگامی که دو سطح پلیمری بر روی هم قرار می گیرند، مولکول های پلیمر از یک سطح به سطح دیگر انتقال میابند و در واقع دو سطح در هم فرو می روند و همین باعث چسبیدن دو سطح می شود. (2)

تقسیم بندی چسب های پلیمری

چسب ها بر اساس منشا و مبدا تولیدشان به دو دسته چسب های پلیمری طبیعی و چسب های

پلیمری سنتزی تقسیم می شوند. همچنین بر اساس ساختار و ماهیتشان پس از پخت به سه دسته

چسب های ترموست، چسب های الاستومر و چسب های ترموپلاست تقسیم میشوند. اساس نوع

پخت به دو دسته عمده چسب هایی که تحت فرایند شیمیایی پخت می شوند و چسب هایی که

تحت فرایند فیزیکی پخت تقسیم می شوند. در این مقاله دسته بندی چسب های پلیمری بر

اساس منشا و دسته بندی چسب ها بر اساس فرایند پخت مورد بررسی قرار خواهد گرفت. (3)

چسب های طبیعی

در صنایع مختلف به طور عمده از چسب های سنتزی استفاده می شود اما گاهی به خاطر تولید

سریع و یا صرفه اقتصادی و یا موارد خاص دیگر از چسب های طبیعی استفاده می شود. این

چسب ها سازگاری بیشتری با طبیعت دارند و عموماً شامل پروتئین ها، نشاسته، سلولز و مشتقات آن، صمغ برخی درختان، رزین ها و موم ها می باشند. چسب های طبیعی به سه دسته عمده چسب های پایه پروتئین، چسب های لاستیکی و چسب های پایه نشاسته تقسیم می شوند.

چسب های پایه پروتئین

این چسب ها به طور عمده از پروتئین سویا، پروتئین شیر و کلاژن تشکیل می شوند. این

پروتئین ها در آب، اسید و باز حل می شوند و چون انحلال پذیری آنها در آ ب مناسب است

مصرف این مواد آسان است. این چسب ها بیشتر در ساخت چسب های صحافی مصرف می

شوند.

چسب های پایه نشاسته

این چسب ها قدرت چسبندگی بالایی دارند، بسیار ارزان هستند و به طور گسترده در دسترس

هستند. برای افزایش قدرت چسبندگی نشاسته آن را در شرایط بازی با آمین هالید های نوع سه و

چهار یا اپوکسید ها واکنش میدهند و نشاسته کاتیونی تولید می کنند که بیشتر در صنایع کاغذ و

مقوا کاربرد دارد.

چسب های لاستیکی

ماده خام برای این چسب ها از درختان هوآ به دست می آید. این ماده با اسید و یا تحت گرما

لخته می شود و یک پلیمر لاستیک مانند ایزوپرن به دست می آید. چسب های پایه لاستیک

عمدتاً به شکل مواد پیوند خورده با متیل متاکریلات استفاده می شود. در این پلیمر ها زنجیر

اصلی لاستیک طبیعی و پلی متیل متاکریلات زنجیره های جانبی هستند. این چسب ها بیشتر در

صنایع نساجی استفاده می شوند.

چسب های پلیمری سنتزی

این چسب ها شامل مشتقات وینیلی)مانند پلی وینیل الکل(، رزین های اپوکسی)محصول دی ال

و اپی کلروهیدرین(، پلی اورتان ها)محصول دی ال و دی ایزوسیانات ها(، پلاستیک های

فنولی)محصول ساخته شده از کربامید و ملامین( و لاستیک های سنتزی )محلول پلی بوتادی ان( می باشند.

چسب های سیانوآکریلاتی

چسب های سیانوآکریلاتی یا چسب های قطره ای به گروه مشتقات وینیل سنتزی تعلق دارند.

این چسب ها بر اثر رطوبت موجود در هوا خیلی سریع پیوند ایجاد میکنند. این پیوند ها عموماٌ

بسیار قوی هستندو به همین خاطر استفاده چند قطره از این چسب ها برای ایجاد اتصالی قوی و مطلوب کافی است. در مقابل این چسب ها مقاومت گرمایی پایینی دارند و همچنین بوی تند و سختی در هنگام استفاده از آنها استشمام می شوند. که برای رفع این معایب از کربوکسیلیک اسید انیدرید برای افزایش مقاومت گرمایی و از متوکسی اتیل برای رفع بوی نا مطلوب استفاده می شود.

چسب های یورتانی

این چسب ها از واکنش تراکمی ایزوسیانات ها و دی ال ها تولید می شود. این چسب ها عموماً به شکل تک جزئی یا دو جزئی، چسب های گرم واکنش پذیر، چسب های آبی یا محلولی و چسب های گرما فعال عرضه می شوند. این چسب ها ویسکوزیته بالایی دارند و به همین خاطر اغلب در حلال هایی مانند تولوئن حل می شوند. این چسب ها در صنایع لاستیک، صنایع فلزی و صنایع چوب مورد استفاده قرار می گیرند.

چسب های بی هوازی

این چسب ها چسب های پلیمری تک جزئی، مایع یا خمیر هستند که در غیاب هوا پخش می

شوند. این چسب ها را می توان به مدت طولانی در معرض هوا نگهداری نمود. چسب های بی هوازی عمدتاً برای چسباندن قطعات فلزی مانند یاتاقان ها و پیچ های اطمینان استفاده می شوند.

چسب های پخت شونده با واکنش شیمیایی

این گروه شامل چسب های ساخته شده طی یک فرایند شیمیایی می باشند. که این فرایند

شیمیایی پلیمریزاسیون زنجیره ای یا پلیمریزاسیون مرحله ای می باشد. به طوری که مونومرها

طی این فرایند به یکدیگر متصل می شوند و زنجیره های پلیمری را ایجاد می کنند. این گروه از چسب ها به سه دسته عمده تقسیم می شوند. دسته اول چسب های پلیمری مانند سیانوآکریلات ها یا چسب های قطره ای، چسب های بی هوازی و چسب های پایه لاستیک. دسته دوم چسب های تهیه شده با پلیمریزاسیون افزایشی مانند رزین های اپوکسی و چسب های پلی اورتان و دسته سوم چسب هایی که طی پلیمریزاسیون تراکمی تهیه می شوند مانند چسب های رزین فنول فرمالدهید.

 

چسب های پخت شونده با واکنش فیزیکی

این گروه چسب های پلیمری طی فرایند های فیزیکی مانند تبخیر حلال، تاثیر گرما و تاثیر فشار

پخت می شوند. این گروه نیز به سه دسته عمده تقسیم می شوند. دسته اول چسب های پایه

حلال مانند نیتریل سلولز و لاستیک نیتریل. دسته دوم چسب های مذاب مانند کوپلیمرهای اتیلن وینیل استات و دسته سوم چسب های حساس به فشار یا زنده مانند پلی کلروپرن، سیلیکون و چسب های پایه کائوچوی طبیعی (4).

 

جمع بندی و نتیجه گیری

همانطور که گفته شد چسب ها کاربردهای بسیار وسیعی در زندگی بشر دارند. چسب ها در

بسیاری از چیزهایی که در اطراف ما وجود دارد وجود دارند. آمار ها نشان میدهند که طی 10

سال گذشته مصرف جهانی چسب 50 درصد رشد داشته که چسب های پلی متیل متاکریلات با

175 درصد بیشترین میزان رشد را به خود اختصاص داده است. بنابراین بررسی انواع چسب ها،

خواص و ویژگیهایشان به ما کمک میکند تا معایب آنها را طی کاربردهای مختلف آنها بیابیم و در پی رفع این معایب و بهبود خواص آنها برآییم.

 

منابع:

  1. http://www.blog.polymerhome.com/history-of-adhesive-technology
  2. http://www.roshd.ir/default.aspx?SSOReturnPage=Check&Rand=0
  3. http://www.adhesiveandglue.com/classification-adhesives.html
  4. مبانی مهندسی پلیمریزاسیون، جلد 1، وحید حدادی اصل،

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *