Химический состав клея ПВА

ПВА

Химический состав клея

Основой клея является виналон – синтетическое волокно, главным компонентом  которого является поливиниловый спирт. Данное вещество не является токсичным, и поэтому клей ПВА безопасен для здоровья. В ограниченных количествах, конечно.

Виналон преобразуют в поливинилацетат, который потом разбавляют. В результате получается как раз тот клей, которой мы покупаем в магазине. В зависимости от предназначения, в него добавляют различные составляющие. Это могут быть спирты и второстепенные элементы, усиливающие скрепление поверхностей.

Также в  составе можно обнаружить так называемый пластификатор. Данное вещество необходимо для придания пластичности пленке клея и морозоустойчивости. В самом клее пластификатора около 1-2%. (В качестве пластификаторов как правило применяются трикрезилфосфат, дибутилфталат, диизобутилфталат, «Эдос» и др.)

Клей ПВА относится к пожаробезопасным клеям, морозоустойчив и влагоустойчив за исключением некоторых видов. Как правило, время высыхания клея – 24 часа. ПВА имеет небольшой расход – примерно от 100 г/м2 до 900 г/м2 поверхности.

Подробнее …

Поливинилацетатные клеи начали применять с 1940 г. как синтетические заменители животного клея. Поливинилацетат — это продукт полимеризации винилового эфира уксусной кислоты (винилацетата) в водной среде и присутствии эмульгатора и инициатора.

Во всем мире винилацетат (мономер) перерабатывается в поливинилацетат, половина которого продается в виде гомополимерных дисперсий. Остальной используется для получения сополимерных материалов, поливинилового спирта, поливинилбутирола и др. В США и в странах Европы около 60 % винилацетата используется для изготовления эмульсий. Крупнейший рынок сбыта эмульсий в США — клеи. В Европе около половины эмульсий используется для красок, в Великобритании — даже две трети. В Японии 85 % всего винилацетата перерабатывается в поливиниловый спирт для получения волокна «винилон». Таким образом, на клей и краски используется около 80 % всего производства эмульсий в мире. Остальное идет на изготовление бумаги и текстиля. В последние годы наблюдается; значительный рост потребления ПВА для изготовления клеев и красок. Клеи на поливинилацетатной основе можно подразделить: на летучих растворителях, без растворителей, эмульгированные.

Клеи на летучих растворителях — 30%-ные растворы ПВА в метил- или этилацетате. либо в толуоле. Концентрация ПВА и ацетоне может составлять от 35 до 70 %, в зависимости от молекулярной массы полимера. Адгезия этих растворов повышается добавлением глифталевых, малеиновых смол.

Клеи без растворителей получают из поливинилацетата его расплавлением в смеси со смолами. Наиболее используемым клеем является поливинилацетатная дисперсия. Клеи на ее основе имеют ряд преимуществ, наиболее важные из которых:

Быстрое схватывание; химическая стойкость клеевой пленки; слабый запах, белый цвет; отсутствие пенообразования; готовность к применению — не требуют отвердителей, нагревания; необходимая текучесть при низких и высоких температурах; механическая стабильность; сохранение свойств после замерзания — оттаивания; способность склеивать при температуре окружающей среды; негорючесть; стойкость к хранению; нетоксичность; простота изготовления различных смесей с целью улучшения тех или иных показателей клея; низкая стоимость; незначительный износ инструментов при дальнейшей обработке склеенных изделий.

В упаковочной промышленности клеи на основе дисперсии ПВА используют в автоматических линиях для изготовления упаковки из картона, многослойных бумажных мешков, картонных барабанов, комбинированных материалов, конвертов и др. В бумажной промышленности ПВА -эмульсии наносят на бумагу для улучшения ее жесткости, цвета, стойкости к жирам и старению и лучшей восприимчивости к типографским краскам. ПВА — эмульсии наносят на моющиеся обои.

Добавление эмульсии в бумажную пульпу улучшает прочность бумаги. Для изготовления гибкого картона с хорошей ударопрочностью используют эмульсию с 4 % дибутилфталата. В автомобилестроении ПВА — клеи используют при внутренней отделке автомобилей. В табачной промышленности дисперсия ПВА применяется в производстве сигаретных фильтров. Не обходится без клея ПВА и мебельная промышленность. При склеивании деревянных деталей чистыми поливинилацетатными дисперсиями наблюдается любопытное явление: В течение первых четырех часов прочность связи склеенных деталей возрастает, затем несколько снижается, а затем снова начинает увеличиваться. Спустя 24 часа прочность клеевого шва составляет: при склеивании бука с буком — 10,0-12,5 МПа, сосны с сосной — 6,5-7,5 МПа. ПВА — дисперсии широко используются в текстильной промышленности в качестве аппретур благодаря низкой стоимости и хорошей адгезии к натуральным и искусственным волокнам. Они придают тканям жесткость, плотность, упругость, износостойкость. ПВА — аппретуры не обесцвечиваются, хорошо сохраняются при добавлении формальдегида или глиоксаля. Эмульсии, содержащие 1-5 % ПВА, используются для пропитки простынного полотна, тканей, идущих на пошив одежды. Эмульсии с концентрацией ПВА 50-60 % предназначены для шлихтовки ажурных и прозрачных тканей, пропитки фетра, бортовки, лент и прочее. ПВА — эмульсии используются для изготовления водоотталкивающих добавок, применяемых в производстве тканей, а также в качестве добавки в крахмал при переработке хлопка. Пластифицированные эмульсии наносят на изнаночную поверхность готовых ковров для закрепления волокон и придания изделию жесткости, плотности, упругости. ПВА — эмульсию используют для укрепляющих покрытий ворсовых декоративных и обивочных тканей. С появлением ПВА — эмульсий началось промышленное производство красок на их основе. Такие краски образуют эластичные износостойкие пленки с хорошей адгезией к чистой поверхности дерева, штукатурки, бетона, камня, кирпича, шлакоблока, асбоцемента, асфальта, бумаги, картона, алюминия, оцинкованного железа. Добавка пластификатора улучшает глянец образующейся пленки, повышает ее прочность при растяжении и относительное удлинение. При окрашивании железа и стали поверхность следует предварительно покрыть грунтовкой, предотвращающей образование ржавчины. Свежая неокрашенная деревянная поверхность также требует грунтовки, иначе влага, содержащаяся в дереве, может вызвать разбухание слоя краски. Краски на основе ПВА достаточно свето — и атмосферостойки. Их потемнение заметно через несколько лет эксплуатации покрытия, если основой пигментной смеси является литопон. Основными недостатками красок ПВА является их малая водостойкость и необходимость применения низкомолекулярного пластификатора (как правило, дибутилфталата), который улетучивается из пленки в процессе эксплуатации покрытия. Сопо-лимеризацией винилацетата с придающими краске водостойкость и пластифицирующими ее мономерами эти недостатки можно исключить. В состав водоэмульсионной краски, кроме ПВА — дисперсии, входят также титановые белила, мел, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы и целевые добавки.

Лаки на основе ПВА отличаются прозрачностью, износостойкостью, хорошо сохраняют цвет. Их используют как для декоративной отделки, так и для защитных покрытий. В полиграфической промышленности клей ПВА применяется для брошюровки книг и тетрадных блоков. Поливинилацетатную эмульсию используют как связующее при изготовлении карандашей, пробок. Фрукты, овощи, яйца, покрытые спиртовым раствором ПВА, долго не портятся. ПВА-клей также широко применяется в быту.

В Украине ПВА — дисперсия выпускается в пластифицированном виде трех марок по вязкости: низко-, средне- и высоковязкая. Содержание сухого остатка составляет 50-60 %. Различают два типа дисперсий: мелкодисперсная, с размером частиц 0,05—0,5 мкм (латексная), и крупнодисперсная — размер частиц 0,5-10 мкм. Наибольшее применение в промышленности получили крупнодисперсные системы. Их стабилизируют большим количеством водорастворимого полимера, поэтому они более устойчивы к действию коагулирующих агентов и охлаждению, чем латексные. ПВА — дисперсии можно разбавлять водой в любых соотношениях; даже незначительное количество воды заметно снижает их вязкость. Их легко смешивать с пластификаторами. При этом количество добавки не должно превышать 20-25 %. Пластификацию можно осуществить двумя способами: впервые, внедрением в состав продукта низкомолекулярных примесей (внешняя); во-вторых — заменой одних химических групп полимера другими или путем частичной деструкции полимера, повышающей содержание в системе низкомолекулярных фракций (внутренняя пластификация). Для внешней пластификации ПВА — клеев в них добавляют пластификаторы, придающие клеевой пленке мягкость и гибкость и улучшающие ее адгезию и когезию. Пластификаторы должны обладать слабой летучестью, износоустойчивостью, быть нетоксичными. Их эффективность обеспечивается внедрением молекул пластификатора в молекулы цепей продуктов полимеризации. Этим достигается более высокая пластичность соединения. В качестве пластификаторов применяются трикрезилфосфат, дибутилфталат, диизобутилфталат, «Эдос» и др.

Внутренная пластификация основана на том, что различные мономеры склеиваются цепями друг с другом в процессе смешанной полимеризации. Таким образом компоненты мономеров можно сшивать в цепи без опасности их испарения. В качестве примера можно привести сополимерые поливинилацетата с эфирами природных смол.

Путем сополимеризации может быть получено бесконечное количество видов продукции, обладающих заданными свойствами. Винилацетат сополимеризуется с другими винильными мономерами — винилхлоридом, винилиденхлоридом, фумаратами, кротоновой, акриловой, метакриловой, итаконовой кислотами и др. При этом получаемые сополимеры отличаются улучшенными физико-механическими свойствами. Для сополимеризации с винилацетатом используют различные эфиры акриловой кислоты, этилакрилат, бутилакрилат, эфиры малеиновой кислоты (дибутилмалеинат), винилбутират и др. (второй компонент приводит к внутренней пластификации винилацетата). Пленки сополимерной дисперсии пластичны и без введения в дисперсию пластификатора. Наиболее широкое применение в промышленности получила сополимерная дисперсия винилацетата с дибутилмалеинатом (соотношение 65:35), имеющая повышенную адгезию к поливинилхлоридным и нитроцеллю-лозным пленкам. Эту дисперсию получают при температуре 40 °С в присутствии персульфата аммония и поливинилового спирта, содержащего 10-15 % ацетатных групп. В производстве клеев и красок все шире используются сополимеры винилацетата с акрилатами. Среди сополимеров винилацетата для изготовления клеев следует отметить его сополимеры с этиленом (ЭВА), образующие гибкую пленку пластификатора. Этилен как пластифицирующий сомономер имеет большое преимущество по сравнению с другими мономерами благодаря своей дешевизне. Эмульсии сополимеров этилена с винилацетатом имеют более низкую по сравнению с гомопо-лимерными эмульсиями температуру пленкообразования, характеризуются быстрой схватываемостью, хорошей стабильностью, легкой очищаемостью, а главное — универсальностью применения. ЭВА-эмульсии обладают лучшей адгезиеу к большему числу поверхностей, чем сополимеры винилацетата с алкилмалеонатами, алкилфумаратами и алкилакри-латами. Они обладают хорошими адгезионными свойствами даже в том случае, если не модифицированы увеличивающими липкость добавками. Эти клеи стойки к воздействию щелочей, кислот, кислорода, УФ-излучения, нетоксичны и дешевы. Они могут соединять различные материалы, включая полипропиленовые, полиэфирные, ацетатцеллюлозные материалы, немелованную бумагу и картон. Применяют их главным образом при изготовлении декоративных упаковок, упаковочных картонок, книжных суперобложек. Возвращаясь к гомополи мерной грубодисперсной поливинилацетатной дисперсии, следует остановиться на ее модификации. В ПВА — дисперсию для придания ей необходимых свойств можно вводить некоторые добавки Дисперсии можно смешивать друг с другом, с парафиновыми или битумными эмульсиями, с клеями животного и растительного происхождения. Можно добавлять водорастворимые производные целлюлозы, крахмала, декстрина, казеина, латексы натурального и синтетического каучука. Для получения однородной смеси с большей твердостью и прочностью можно добавлять к дисперсии небольшое количество аммиака. Повысить вязкость ПВА-дисперсии можно, добавляя загустители — эфиры целлюлозы, поливиниловый спирт, соли полиакриловой кислоты. Значительно увеличивает вязкость ПВА и пластифицирует дисперсию добавка 10-15 % разработанного и производимого в АО «ВНИИХИМПРОЕКТ» клея «Этикеточный-А». Добавление к ПВА-дисперсии небольшого количества растворителя с низкой или высокой температурой кипения также способствует повышению вязкости дисперсии. Благодаря этому обеспечивается надежное склеивание поверхностей при низких температурах. Водостойкость поливинилацетатных клеев можно повысить лишь незначительно. Дело в том, что большая часть дисперсии содержит в качестве эмульгатора и стабилизатора поливиниловый спирт, пленки которого водонепроницаемы. Для улучшения водостойкости дисперсий, стабилизированных поливиниловым спиртом, может применяться глиоксаль (оксиальдегид). Водостойкость соединения несколько повышается также при добавлении к клею казеина, растворенного в аммиаке. В АО «ВНИИХИМПРОЕКТ» отработано использование некоторых неорганических веществ для повышения водостойкости клея ПВА при использовании его в упаковочной отрасли, при склеивании дерева и др. материалов. Для ПВА — клеев, изготовленных с добавлением казеина, декстрина, крахмала, необходима защита от бактерий и грибков. Для этого используют консервирующие добавки (фенол, формальдегид, бензоаты, анилид салициловой кислоты и др.) Введением в ПВА — клей тонко измельченных наполнителей (мел, каолин, гипс) достигается определенная его консистенция, благодаря которой улучшается кроющая способность (укрывистость), снижается стоимость клея.

Поливинилацетатный клей, несмотря на свою более чем полувековую историю, широко используется во многих отраслях, оставаясь весьма перспективным и актуальным.

Источник: maup.com.ua — Межрегиональная Академия управления персоналом,

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


6 − один =

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>