چسب های پلی وینیل استات

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

تاریخچه

این چسب برای اولین بار در ژوئن 1912 توسط دکتر ف. کلات ارائه و ثبت گردید. در فاصله سال های 1915 تا 1925، تلاش های بسیاری جهت پلیمریزاسیون انواع مونومر های وینیلی انجام گرفت و در سال 1930 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 C4H6O2، شناخته می شود.  در دمای حدود 20 درجه سانتی گراد دارای گرانروی 0.4 بوده و در دمای حدود 25 درجه سانتی گراد انحلال پذیری آن در حدود 2% است.  دمای جوش آن نیز 72.7 درجه سانتی گراد است. در ابتدا مونومر وینیل استات از واکنش استیلن و استیک اسید در مجاورت کاتالیزورهای مناسب تولید می شد. 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 می شود. واکنش عموماً با رادیکال های آزاد یا کاتالیزور های یونی آغاز و کنترل می شود. این فرایند با اتصال یک رادیکال آزاد یا یون به یک مولکول وینیل استات آغاز می شود. آغازگر معمولاً یک رادیکال آزاد است که از یک پروکسید از قبیل بنزوئیل پراکسید یا هیدروژن پر اکسید گرفته می شود. مولکول حاصل از اتصال آغاز گر با مونومر اولیه، به شدت واکنش پذیر شده و با مونومر های دیگر ترکیب می شود. 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.  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 می شود و در نهایت پلیمریزاسیون اتمام میابد. اما در پلیمریزاسیون با آنیون یون ها نمی توانند 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 سال های اخیر، پلی وینیل استات با ساختار معین در سنتز کوپلیمر های دسته ای به وسیله ی 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 می کند. پلیمر شدن رادیکالی انتقال اتم مونومر وینیل استات به آسانی انجام نمی شود. فرایند پایان واکنش و انتقال زنجیر وینیل استات، کنترل پلیمر شدن وینیل استات را دشوار  می کند. کنترل واکنش پلیمر شدن مونومر وینیل استات به شکل پلیمر شدن رادیکالی پایدار در حالت محلول با تری اتیل آمین انجام می شود 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 می شود.  از این رو پارامتر های موجود با توجه به کاربرد نهایی چسب، مورد بررسی قرار می گیرند 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 وقیمت.

عموماً در یک چسب PVAc چند جزء مختلف با یکدیگر مخلوط می شوند. 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.

یکی از اجزاء این چسب ها، نرم کننده ها هستند. می توان گفت نرم کننده ها حلال هایی با دمای جوش بالا و فشار بخار کم هستند. به همین جهت این مواد عموماً به طور دائمی در غشای خشک شده باقی می مانند. نرم کننده ها غشایی را در اطراف ذرات چسب تشکیل می دهند. این کار موجب می شود فاصله ی بین ذرات بیشتر شده و در نتیجه نیروهای بین آنها کاهش یابد. نرم کننده ها موجب افزایش انعطاف پذیری غشای خشک شده می شوند و حداقل دمای تشکیل غشای چسب را کاهش می دهند. اما این مواد تمایل چسب به خزش تحت بار را افزایش می دهند، از این رو در چسباندن قطعاتی که تحت تنش و فشار هستند نباید استفاده شوند.

حلال ها نیز یکی دیگر از اجزاء چسب ها می باشند. میتوان گفت حلال ها تاثیری مشابه نرم کننده ها دارند با این تفاوت که تاثیر حلال ها تقریبا موقتی است. به همین جهت حلال های که با PVAc سازگاری زیادی دارند، دمای جامد شدن PVAc را کاهش می دهند 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.

پرکننده ها نیز از یکی دیگر از اجزای مهم این چسب ها می باشند. پرکننده ها 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 می گیرند. از معایب این مواد می توان به مواردی از جمله افزایش فرسایش در چسباندن برخی از قطعات در کارهای ماشینی اشاره کرد. متداول ترین پرکننده ها 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.

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

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