ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поливинилацетатные клеи из "Полимерные водные клеи" Дисперсионные ПВА клеи являются наиболее крупнотоннажными не только среди дисперсионных, но и среди всех термопластичных клеев. Дисперсию ПВ.Д получают при 65—90 °С и соотношении винилацетата и воды 1 1 или 1, 2 в присутствии 0,1—0,5 масс. ч. эмульгатора, в качестве которого чаш,е всего применяется поливиниловый спирт. Одновременно он является защитным коллоидом. Инициатором чаще всего служит пероксид бензоила. Размер частиц дисперсии 0,05—2 мкм. [c.79] Поливинилацетатные дисперсии выпускают по ГОСТ 18992—80 23 марок, причем для пяти из них нормируется клеящая способность, определяемая по расслаиванию склеенных полосок ледерина. Дисперсию получают с pH = 2, а затем нейтрализуют в большинстве случаев аммиаком до pH = 4,5—6. Пластифицированные дисперсии (содержащие 7 % пластификатора) неморозостойки. Морозостойкость повышается при уменьшении размера частиц полимера. Так, при получении ПВА дисперсии с использованием в качестве защитного коллоида сополимера поливинилового спирта с 5—20 % винилпропионата размер частиц составляет 1,1 мкм, а дисперсия выдерживает замораживание до —40 °С в течение 10 ч. [c.79] Иногда дисперсии подвергают распылительной сушке. Получаемые порошки гомо- и сополимеров винилацетата легко диспергируются в горячей и холодной воде. Так, в ФРГ 50 % таких порошков идет на изготовление клеев. Для предотвращения слеживаемости в порошки вводят около 10 % аэросила. В подобные клеи предложено вводить также антикоалесцирующие добавки, например поливинилпирролидон (ПВП), и нелетучие водорастворимые пластификаторы (диэтиленгликоль, сорбит, глицерин и т. п.). Рецептура такого клея (в масс, ч.) следующая [91] ПВА (мол. масса 30 000—60 000) — 100, ПВП— 18— 25, пластификатор — 9—18. Часть ПВП можно заменять на водорастворимые эфиры целлюлозы, желатину, крахмал и т. п. [c.79] Известно, что дисперсию ПВА пластифицируют для того, чтобы улучшить коалесценцию полимерных частиц. Температура стеклования ПВА составляет 28 С, а минимальная температура пленкообразования (МТП) дисперсии ПВА — около 5 °С. Оказалось, что МТП зависит от pH дисперсии [93] если при рН = 4 МТП составляет 5 °С, то при рН = = 5,5 МТП = 20°С, а при pH = 6 МТП = 30°С. Повышение pH может происходить в процессе добавления водопроводной воды, введения наполнителей в процессе приготовления клеев. Очевидно, дело в том, что каждая частица дисперсии состоит из ПВА, окруженного поливиниловым спиртом, сольватирующая способность которого зависит от pH среды. [c.79] Как известно, пластифицирование снижает прочность клеевых соединений, испытываемых при относительно равномерном распределении напряжений (например, при сдвиге или равномерном отрыве), но повышает прочность соединений со значительной концентрацией напряжений (испытываемых при неравномерном отрыве, расслаивании и т. п.). В качестве примера на рис. 3.5 приведена зависимость прочности соединений бумажно-слоистого пластика с древесиной дуба от количества ДБФ в дисперсии ПВА [51]. [c.80] Клеи из ПВА дисперсии различаются по времени открытой выдержки [38, 97]. Например, при склеивании клеем клейберит темпо 338 (ФРГ) в многоэтажных прессах время открытой выдержки составляет 20 мин, время прессования 10—25 мин, а при склеивании клеем клейберит темпо 347 в одноэтажных прессах — соответственно 7 и 1—5 мин в зависимости от вида склеиваемых изделий. Эти показатели можно в значительной степени изменить, вводя в состав клея растворители с разной температурой кипения. Например, введение в дисперсию небольшого количества толуола, ксилола, метилэтилкетона значительно повышает скорость отверждения клея. Для приклеивания бумаж-но-слоистого пластика к древесине достаточно 3—5 % этилацетата [48]. [c.80] Пластифицированные ПВА клеи имеют большее время открытой выдержки, чем непластифицированные. Правда, этот параметр зависит также от рас.хода клея и характера склеиваемой поверхности. При склеивании пористых материалов, которые впитывают воду из клея, время открытой выдержки значительно меньше, чем при склеивании непористых или малопористых. Например, на лицевой стороне древесноволокнистой плиты при комнатной температуре время открытой выдержки ПВА клея составляет 14—16 мин, на тыльной стороне 3—4 мин, на бумажнослоистом пластике 18—20 мин. Увеличению времени открытой выдержки способствуют добавки в клеи водорастворимых эфиров целлюлозы, поливинилового спирта и т. п. В клеи, предназначенные для склеивания лакированных поверхностей, вводят растворители. Они растворяют поверхностный слой лака, что повышает адгезионную прочность. Введение в клеи этиленгликоля, тримера пропиленоксида и других высококипящих жидкостей повышает морозостойкость, Этиленгликоль вводят самостоятельно или в смеси (1 1) с олигоэфиракрилатом МГФ-9 [94,95]. [c.80] Одним из основных недостатков дисперсионных поливинилацетатных клеев является их низкая водостойкость. По этому показателю они незначительно превосходят коллагеновые клеи. Однако этот недостаток не препятствует широкому использованию ПВА клеев. Этой дисперсией (без всяких добавок) грунтуют старый бетон для повышения его сцепления со свежим, склеивают бумагу, приклеивают этикетки. [c.81] Поливинилацетат сам по себе является водостойким полимером, а клеи, представляющие собой растворы поливинилацетата (в спирте и т. д.), обеспечивают достаточную водостойкость соединений древесины и пластмасс. Однако в дисперсиях ПВА в качестве эмульгатора и защитного коллоида присутствует поливиниловый спирт, который хорошо растворяется в воде и сильно влияет на прочность увлажненных клеевых соединений. Существенного повышения водостойкости можно добиться, заменяя ПВС на другие защитные коллоиды, хорошо совмещающиеся с ПВА снижая гидрофильность ПВС путем блокирования его гидроксильных групп удаляя ПВС из клея или клеевого соединения в процессе склеивания вводя в клей вещества, образующие водостойкие высокомолекулярные продукты применяя сополимеры винилацетата. [c.81] За рубежом с целью повышения водостойкости широко применяют двухкомпонентные ПВА клеи, состоящие из дисперсии ПВА и отвердителя, в качестве которого могут использоваться низкомолекулярные слабокислые продукты конденсации резорцина с формальдегидом (с вязкостью 400—500 Па-с) или водные растворы кислот. В первом случае соотношение дисперсия отвердитель составляет 5 1, во втором — 20 1. Стойкость к кипящей воде обеспечивает клей, полученный добавлением продуктов конденсации резорцина с формальдегидом, например KW-l00 (ФРГ), а к холодной — клей К У-80. Ниже приведены данные о водостойкости соединений древесины на двухкомпонентных ПВА клеях KW-80 и дуплит [5]. [c.82] В качестве отвердителя отечественных ПВА дисперсий лучшие результаты дает бензолсульфокислота (БСК) в количестве 5—7 масс. ч. на 100 масс. ч. дисперсии (на сухой остаток) [98]. При этом в 11 —13 раз возрастает стойкость соединений древесины к действию холодной воды (рис. 3.6) по сравнению с клеями без отвердителя. Снижение прочности после увлажнения составляет 40—50 %, что примерно соответствует снижению прочности соединений на термореактивных клеях. По стойкости к кипящей воде клеи с БСК превосходят карбамидные (снижение прочности не более 65 %). Небольшая добавка (1,2 масс. ч. на 100 масс. ч. дисперсии) ортофосфорной кислоты (25 %-ного раствора) повышает температурный интервал эксплуатации клеевых соединений и сокращает время склеивания [48]. [c.82] При введении кислот значительно изменяются когезионные характеристики пленок из дисперсии ПВА (табл. 3.6). Снижаются прочность и особенно деформативность полимера в сухом состоянии, но резко возрастают эти показатели после увлажнения. Ползучесть клееных деревянных балок на клее с БСК уменьшается (рис. 3.7), что коррелирует со снижением способности к релаксации напряжений [5]. Все эти данные свидетельствуют о протекании в процессе отверждения этих клеев на дисперсии ПВА химических процессов. [c.83] Повышение водостойкости при введении кислых отвердителей заключается во взаимодействии кислот с гидроксильными группами поливинилового спирта с образованием водостойких эфирных связей. Одновременно при взаимодействии с формальдегидом гидроксильных групп, содержащихся в ПВА (обычно не более 6—8 %), образуются поли-винилформали, что также способствует росту водостойкости. [c.83] Использование двухкомпонентных клеев обеспечивает повышение не только водо-, но и атмосферостойкости клееной древесины, что видно на примере фанеры (рис. 3.8) столярных изделий [5, 99—101] и др. [c.83] Эти данные противоречат сведениям [103] о том, что при относительной влажности воздуха более 40 % происходит гидролиз как однокомпонентных, так и двухкомпонентных ПВА клеев. [c.84] Для отверждения ПВА клеев для бумаги и других целей предлагаетс я использовать также другие кислотные отвердители, например, борную кислоту (17—50 масс. ч. на 100 масс. ч. ПВС, содержащегося в дисперсии), соли азотной кислоты в сочетании с самой азотной кислотой и параформальдегидом, нитрат хрома, хлорид алюминия, соли надсерной кислоты в сочетании с олефинами, адипиновую кислоту с уксусным ангидридом, продукт взаимодействия малеинового ангидрида с канифолью и др. Оптимальное количество хлорида алюминия — 8 % (в виде 35 %-ного водного раствора), а нитрата хрома — 7 % в виде 70 %-ного раствора. [c.84] По некоторым данным в дисперсии ПВА содержится ПВС свободный и активный, связанный с ПВА химически. Агрегативную устойчивость обеспечивает активный ПВС, а на свободный можно действовать бихроматами, перманганатом калия, пероксидом водорода и другими окислителями с целью его окислительной деструкции. При этом, как указывалось выше, вязкость системы снижается. При формировании клеевой пленки продукты деструкции поливинилового спирта переходят нерастворимое состояние при каталитическом действии кислоты. Наличие этилсиликата в пленке ПВА ведет к снижению количества веществ, растворимых в воде, а также остаточных напряжений. Последнее может происходить в силу тиксотропных эффектов [104 . Введение в ПВА клеи различных изоцианатов позволяет склеивать материалы повышенной влажности. [c.85] В клеях могут применяться дисперсии сополимеров винилацетата с дибутилмалеинатом или этиленом. Первые выпускаются по ОСТ-6-05-637—78 пяти марок, в том числе дополнительно стабилизированные оксиэтилцеллюлозой и проксанолом, а вторые — по ТУ 6-0.5-1898—80 девяти мярпк с содержанием этиленовы.х звеньев в сополимере от 5 до 12 %, в том числе стабилизированные эмульгатором С-10. [c.86] Прочность при отслаивании (Н/3 см). [c.87] Вернуться к основной статье