Эластомерные композиционные материалы с постоянной липкостью (1091386), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Характеристическую вязкость оценивали всоответствии с ГОСТ 18249-72. Реологические свойства разработанныхклеевых композиций оценивали на вискозиметре Брукфильда DV-II+PRO.Полимерные плёнки получали отливкой растворов полимеров на чашкахПетри и высушиванием на воздухе до достижения постоянной массы.Структурные параметры полимеров и свойства их плёнок исследовали сиспользованием спектральных методов анализа – ИК-спектроскопии и ИКспектроскопии МНПВО, а также методом ЭПР.Кинетику испарения растворителя из систем оценивали при помощиметода газовой хроматомасспектроскопии на приборе Shimadzu GCMSQP2010 Ultra.Физико-механические свойства плёнок, полученных из растворов,оценивали в соответствии с ГОСТ 270-75 на разрывной машине сэлектронным силоизмерителем Instron.
Адгезионные свойства клеевиспытывали в соответствии с ГОСТ 6768-75 (метод определения прочностисвязи между слоями при расслаивании) и ГОСТ 411-75 (Метод определенияпрочности связи резина-металл при отслаивании).Липкость клеевых пленок определяли на приборе Tel-Tak фирмыMonsanto (методика «Московского шинного завода»).Условную липкость оценивали стандартным методом испытаниялипких лент при помощи прибора Roll-boll. Сущность метода заключается вопределении расстояния, которое прошел металлический шарик по клеевойпленке, после того как его запустили с наклонной платформы под углом21’30°. При этом чем большее расстояние прошел шарик, тем меньшелипкость клеевой пленки.Для обработки результатов применяли методы планированияэксперимента и математической статистики.
Использовали следующиепрограммные продукты: MatLab, Table Curve 2D, Table Curve 3D, Grafula.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬОсновное отличие липких клеевых композиций от других видов клеев6заключается в том, что адгезионное соединение создается после полногоудаления растворителя. Значит, свойства материалов с липким слоем зависяткак от свойств клея, так и от свойств клеевой пленки. Факторов, влияющихна липкость, достаточно много, но все они сводятся к обеспечению балансамежду адгезионными и когезионными свойствами клеевого слоя.Методы оценки липкости не всегда строго научны.
Часто липкостьопределяют органолептически, однако такой способ испытания позволяетохарактеризовать липкость только качественно. Приборы, предложенные дляколичественнойхарактеристикилипкости,обычноимитируюторганолептический метод. Чаще всего липкость характеризуют усилием,вызывающим отлипание стеклянной или металлической пластинки отлипкого слоя, или требуемым для этого временем.Для создания липких клеев используют различные полимеры, средикоторых важное место занимают эластомеры. В работе в качествеполимерной основы были исследованы три типа эластомеров, применяемыхдля создания липкого слоя – натуральный и синтетический полиизопрен,бутадиен-нитрильные каучуки и изопрен-стирольные термоэластопласты.На примере одного полимера сложно продемонстрировать влияниеразличных рецептурно-технологических факторов на свойства клеев с«постоянной» липкостью.
В данной работе полимерные основы быливыбраны таким образом, чтобы наиболее наглядно проанализироватьзначимость того или иного фактора.3.1 Влияние молекулярной массы на свойства липких клеевИзвестно большое количество работ, посвященных влияниюмолекулярной массы на свойства клеев. Однако влияние молекулярномассовых характеристик на свойства липких клеев сложнее, чем на свойствадругих видов клеев, так как они оказывают большое влияние на вклададгезионной и когезионной составляющих клеевого слоя. Посвященных этойпроблеме работ практически нет.Так как полимер является основой клеевой композиции, егофункциональное назначение заключается в обеспечении когезионнойпрочности клеевой пленки при одновременно высокой адгезии кповерхностям склеиваемых материалов. Для изготовления липких лентнатуральный каучук (НК) занимает важное место.
Это обусловливаетсяуникальным комплексом его адгезионно-когезионных характеристик. Клеина основе НК обладают исключительной эластичностью, высокой исходнойлипкостью и хорошим ее сохранением после нанесения на субстраты. Этисвойства хорошо сочетаются с хорошими адгезионными характеристикамипри склеивании неполярных материалов. Чаще всего такие клеи используютдля создания липких лент, предназначенных для контакта с человеком(кожгалантерея, медицина), а также в составах для уничтожения летучихнасекомых.Известно, что клеящие свойства полимеров зависят от формы иразмеров макромолекул.
Было изучено влияние молекулярной массы7полимера на адгезионные свойства и липкость клеевых композиций.Молекулярную массу НК регулировали при помощи процесса пластикации.Об изменении молекулярной массы судили по такому показателю, какхарактеристическая вязкость η. Так как в процессе пластикации происходитизменение химического строения полимера, то, значения молекулярноймассы, определенные по уравнению Марка-Куна –Хаувинка, можно считатьусловными.В качестве полимерной основы использовали НК марки SVR-3L(образец 1), а также НК марки SVR-3L с различным временем пластикации(образцы 2, 3, 4).Таблица 1 - Значения характеристической вязкости и молекулярной массыдля различных образцов НКШифр образцовПараметры№1№2№3№4Характеристическая6,94,82,31,4вязкость, 100 мл/г«Молекулярная1,30,860,410,15масса», М 10-6Для клеевых композиций с «постоянной» липкостью помимоадгезионных характеристик важен такой показатель, как липкость, котораяпредставляет собой мгновенное смачивание субстрата при приложениинезначительного давления или вообще без приложения давления.Рисунок 1 - ВлияниеРисунок 2 - Влияниехарактеристической вязкости НК вхарактеристической вязкости НК втолуоле на прочность связитолуоле на липкость клеевой пленки«крафтбумага- крафтбумага»На рисунках 1 и 2 представлены зависимости прочности связи«крафтбумага – крафтбумага», а также липкости клеевой пленки отхарактеристической вязкости, которая в данном случае приблизительно, носвидетельствует о молекулярной массе.
Увеличение прочности связи связано,возможно, с увеличением когезионной составляющей адгезионной прочностиклеевой пленки. Изменение липкости носит экстремальный характер: приневыоких значениях η липкость очень низкая вследствие низкой когезионной8прочности и диффузии клея в субстрат, а с увеличением характеристическойвязкости липкость растет, т.к. наступает оптимальный баланс адгезионных икогезионных свойств клеевой пленки, далее значения липкостиуменьшаются, т.к. снижается подвижность макромолекул, уменьшаетсяколичество концевых групп, обеспечивающих повышенную липкость.Известно, что оптимальных свойств эластомерных клеевыхкомпозиций можно достигнуть, используя смеси каучуков одной химическойприроды,но с различными молекулярными характеристиками.
Этообеспечивает благоприятные условия для формирования адгезионногоконтакта за счет необходимых для данной системы реологических свойствкак клеевой растворной композиции, так и клеевой пленки. Такой подходпрактически не применялся для увеличения липкости, за исключением клеевна основе полиизобутилена.Были изучены смеси НК, отличающихся характеристическойвязкостью, в различных соотношениях. Показано, что наибольшейлипкостью обладают смеси каучуков с максимальной разницей вмолекулярных массах (характеристических вязкостях), а именно, смесиобразцов 2 и 4 (с «молекулярными массами» 860000 и 150000соответственно).
Образец №1 не использовался, т.к. растворы НК с«молекулярной массой» 1300000 слишком вязкие и их использованиетехнологически неудобно.На рисунке 3 представлены зависимости липкости и прочности связиадгезионных композиций на основе смеси образцов 2 и 4 от их соотношения.Представление прочности связи и липкости на одном графике характерно дляклеев с «постоянной» липкостью, т.к. баланс именно этих свойств важен дляподобного рода композиций.a Y2=a+b*xa=0.40072202 b=0.0035920578б Y1=a+b*x+c*x2+d*x3a=24.567818b=0.12504484c=0.00077319624d=-2.100462e-05Рисунок 3 - Влияние соотношения НК сразличными η на:а) прочность связи «бумага-бумага» и б)липкость клеевой пленки9Традиционно при помощи таких графиков в точке пересечения кривыхприблизительно определяют состав клеевых композиций, при которомэксплуатационные свойства липких лент оптимальны.Но этот метод довольно условный и не всегда позволяет определитьоптимальный состав, исходя из требований к клеевой композиции. В работепредложен новый подход, заключающийся в использовании аппроксимации спомощью математических моделей, что позволяет более точно определитьоптимальный состав клеев.Были определены уравнения, описывающие кривые для прочностисвязи (У2) и липкости клеевых пленок (У1).Для решения компромиссной задачи была взята зависимостьотношения У2/У1 от содержания компонентов в клее, носящие монотонныйхарактер, что позволило, задаваясь требуемым значением этого соотношения,находить необходимое содержание какого-либо компонента, в данном случаеобразца №4 с определенной молекулярной массой.Рисунок 4 - Графическое изображение математическоймодели для определения оптимального состава клеевойкомпозицииПри помощи предложенной модели были разработаны составы липкихклеев на основе натурального каучука с «постоянной» липкостью,сохраняемой до 12 месяцев.Закономерности, полученные для натурального каучука, характерны ив отношении синтетических изопреновых каучуков, которые также широкоприменяются в производстве липких лент.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
