ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ВОДНОДИСПЕРСИОННЫЕ КЛЕИ из "Полимерные водные клеи" Стабилизатор (защитный коллоид) может одновременно играть роль загустителя. Содержание наполнителя в полимерных дисперсиях по сравнению со всеми другими полимерными клеями наибольшее, что сокращает расход полимеров при создании таких клеев и является их существенным экономическим преимуществом. Так, в полимерцементных клеях на основе дисперсии ПВА или другого полимера содержится всего около 3 % полимеров от содержания сухих веществ, которыми в основном являются минеральные наполнители [78]. [c.65] В процессе нанесения клея и формирования клеевого шва эмульгаторы и стабилизаторы, отличающиеся, как правило, высокой поверхностной активностью, взаимодействуют со склеиваемыми поверхностями, что вносит вклад в образование адгезионных связей полимера с субстратом. Естественно, что их присутствие сказывается на коалесценции латексных частиц по мере диффузии и испарения дисперсионной среды в процессе склеивания путем диффузии в склеиваемый материал и испарения в окру-с-жающую среду. [c.65] Рассмотрим некоторые характеристики дисперсий, важные с точки зрения их применения в клеях. [c.66] Стабильность. Следует различать кинетическую и агрегативную стабильность. Агрегативная стабильность определяется устойчивостью к агрегации и коагуляции полимерных частиц в процессе хранения дисперсии. Этот процесс необратим. При малой кинетической стабильности дисперсная фаза может оседать, но этот процесс обратим и не сопровождается коагуляцией. Агрегативная стабильность теряется при добавлении к дисперсиям некоторых электролитов. Чем больше заряд коагулирующего иона, тем более вероятна коагуляция, причем для дисперсий, стабилизированных анионоактивными ПАВ, коагулирующими являются катионы, а для стабилизированных катионоактивными ПАВ — анионы. Дисперсии с неионогенными ПАВ могут коагулировать при нагревании, а к электролитам они устойчивы. [c.66] При использовании неионогенных эмульгаторов электростатический фактор, связанный с существованием двойного электрического слоя, имеет подчиненное значение. В этом случае системы стабильны, хотя -нотен-циал невысок (5—9 мВ). Агрегативная стабильность дисперсий на неионогенных эмульгаторах определяется гидратацией адсорбционных оболочек глобул и структурно-механическим барьером, обусловленным высокой прочностью, коллоидных адсорбционных слоев эмульгатора (неэлектростатический фактор). При этом стабилизация происходит вследствие дегидратации и структурных превращений в адсорбционно-гидратном слое. Эффективность эмульгатора смешанного типа, например сульфатированного оксиэтилированного алкилфенола, зависит от полярности мономера и имеет экстремальный характер. Агрегативная стабильность повышается, если полимер содержит большое число функциональных полярных групп, которые концентрируются на границе глобула — вода. [c.67] Если при хранении дисперсии происходят химические превращения полимера в латексных частицах, например отщепляется хлор в полихлоро-преновом латексе или происходит термоокислительная деструкция, структурирование и т. д., то агрегативная стабильность может значительно снизиться. [c.67] Коагуляцию может вызывать добавление к дисперсии некоторых неэлектролитов, смешивающихся с водой, например спиртов, ацетона и др. Эти вещества растворяют ПАВ, адсорбированное на латексных частицах, или снижают гидрофильность неионогенных ПАВ. В результате облегчается взаимодействие частиц друг с другом и происходит коагуляция. Агрегативная стабильность может уменьшаться также при интенсивном перемешивании или при добавлении мелкодисперсных наполнителей. Если наполнитель частично растворяется с образованием ионов, то стабильность дисперсии снижается, поскольку к механическому фактору добавляется действие электролитов и меняется pH. Стабильность теряется также при замораживании, которое приводит к коагуляции при снижении температуры ниже критической для данной дисперсии. [c.67] Мощным средством стабилизации латексов являются защитные коллоиды. В качестве защитных коллоидов чаще всего применяют водорастворимые полимеры. При низких концентрациях некоторые карбоксилсодержащие водорастворимые полимеры могут вызвать дестабилизацию системы, тогда как при больших концентрациях значительно возрастают стабильность и вязкость. [c.67] Сухой остаток. Большинство дисперсий, выпускаемых промышленностью, имеет сравнительно небольшой сухой остаток (35—55 %). Это определяется тем, что при высокой концентрации мономера в эмульсии скорость полимеризации снижается, а с увеличением сухого остатка полимера падает агрегативная стабильность. Для клеевых сосдкнснкй малый сухой остаток неизбежно имеет следствием повышение значений усадочных напряжений на границе раздела адгезив — субстрат. Существует несколько способов повышения сухого остатка в готовой дисперсии, но применяются они для клеев (в силу разных причин) нечасто. Один из них — концентрирование путем частичного удаления воды при повышенной температуре. При этом растет вязкость дисперсии и происходит частичная агломерация частиц. [c.68] Реологические свойства. Большинство дисперсий маловязки. Это создает трудности в связи с опасностью получения голодного клеевого шва. Кроме того, при склеивании пористых материалов маловязкие клеи быстро впитываются, что снижает время открытой и закрытой выдержки перед склеиванием и повышает опасность образования несплошной-пленки и непроклеенных участков в клеевом шве. Вязкость дисперсий зависит от концентрации. Если сухой остаток более 30 %, то дисперсии обладают структурной вязкостью. При концентрировании дисперсий вязкость возрастает примерно пропорционально квадрату концентрации. Тиксотро-пными свойствами обладают лиофилизованные дисперсии. [c.68] Иногда кроме стабилизаторов в клеящие дисперсии специально вводят загустители — альгинат натрия, водорастворимые эфиры, целлюлозы, мездровый клей и др. Повышение вязкости можно рассматривать как результат изменения состояния латексных частиц в дисперсионной среде, например их адсорбционной насыщенности, или же как следствие загущения дисперсионной среды, обусловленное коллоидными свойствами стабилизатора. Например, загущение бутадиен-стирольных латексов казеинатами обусловлено адсорбционными процессами [79]. Это доказывается, в частности, тем, что при снижении сухого остатка менее 45 % загущения латекса не наблюдается, поскольку среднее расстояние между частицами латекса увеличивается ( 200 мкм) и уменьшается вероятность адсорбции молекул казеината на нескольких глобулах, т. е. агрегация частиц. Введение в латекс дополнительного количества эмульгаторов уменьшает эффект загущения вследствие того, что эмульгатор блокирует вакантные места на латексных частицах. [c.68] Иногда загустителями являются не полимерные продукты, а неорганические. Так, эффективным загустителем дисперсии ПВА служат водорастворимые силикаты. Достаточно ввести 0,5 % силиката натрия, чтобы система стала тиксотропной. [c.69] Тиксотропный эффект достигается также при введении аэросила и некоторых наполнителей (бентонит, каолин, диатомит и др.). При этом может повыситься стабильность дисперсии, особенно при использовании аэросила. Однако механизм стабилизирующего действия заключается не в гидратационных явлениях, а в образовании обратимых флокуля-ционных структур. [c.69] При получении воднодисперсионных клеев в их состав могут быть введены различные целевые добавки. Кроме стабилизатора, загустителей и тиксотропных добавок, описанных выше, наиболее часто в клеи вводят наполнители. Следует различать инертные и активные наполнители. К активным наполнителям мы относим в первую очередь соединения, взаимодействующие с дисперсионной средой, т. е. с водой, поскольку наполнители, взаимодействующие с полимером, не отличаются в этом смысле от наполнителей для клеев на неводной основе. Продукты взаимодействия активных наполнителей с водой могут иметь адгезию к определенным субстратам. Прочность соединений в этом случае обусловлена адгезией как полимера, так и наполнителя. [c.69] Из активных наполнителей наибольшее значение имеет цемент. Полимерцементные составы широко применяются в строительстве, в том числе для крепления керамической плитки, в растворах для кирпичной к кладки, штукатурных растворах, наливнЫх полах и т. д. Подобные составы применяются в судостроении при устройстве палубных настилов. Во всех этих случаях адгезионное взаимодействие является определяющим. [c.69] Соотношение полимер цемент зависит от вида дисперсии, назначения и обычно составляет 0-,15—0,30. Увеличение содержания полимера сверх этого количества лишь незначительно повышает прочность клеевых соединений (рис. 3.1) [78]. [c.69] Так же как в обычных цементных растворах, почти всегда обязательным является введение инертного наполнителя — песка. [c.69] Специфическими компонентами дисперсионных клеев являются добавки, улучшающие коалесценцию глобул полимера. Обычно это малолетучие органические жидкости, часто лишь ограниченно растворимые в воде, обеспечивающие пластификацию, набухание или ограниченное растворение полимера лишь на стадии пленкообразования, а потом полностью испаряющиеся. Они снижают минимальную температуру пленкообразования и обеспечивают более полное (а при более высокой температуре и более быстрое) слияние глобул полимера. В качестве таких добавок предложено применять гликолевые эфиры [81], способные совмещаться с поливинилацетатом, полиакрилатами, бутадиен-стироль-ными каучуками и др. (табл. 3.1). [c.70] Коалесценцию улучшает введение в клей небольшого количества высококипящего растворителя полимера. В ряд дисперсионных клеев вводят, например, толуол, жирные спирты и т. д. Содержание коалесци-рующих добавок обычно составляет 2—4 % от массы пленкообразователя, хотя иногда их вводят До 20 %. [c.70] Вернуться к основной статье