Az akril polimerek – a nyomásérzékeny ragasztóktól (PSA) a vízbázisú bevonatokig és a kültéri fedőbevonatokig – poláris észter oldalcsoportokat tartalmaznak. Intermolekuláris erőiket uraljákdipól-dipól kölcsönhatásokkivételes kezdeti tapadást, időjárásállóságot és optikai tisztaságot biztosít. Ezzel szemben a hagyományos kőolajgyanta tapadást elősegítő szerek természetüknél fogva nem polárisak. Következésképpen e két anyagosztály keverése eredendő termodinamikai kihívásokat jelent.
A szabadalmi irodalom kifejezetten kiemeli, hogy a standard (met)akril elasztomerek nagy oldhatósági paraméterekkel rendelkeznek, míg a C5, C9 és hidrogénezett kőolajgyanták összességében alacsony polaritást mutatnak.US20140377553A1 US szabadalmi bejelentés). Ez alapvet hoz létreoldhatósági paraméterek eltérése. A műszaki értékelések megerősítik, hogy ha a kőolajgyanta polaritása nem elegendő az akril mátrixokkal való párosításhoz, akkor a lehúzási szilárdság, a film átlátszósága és az esztétikai megjelenés jelentős romlása következik be (Kínai Csomagolási Hálózat, 2006). Ez a korlátozás nem márkaspecifikus, hanem a molekuláris tervezés szerkezeti eltéréseiből fakad.
1. C5/C9 kopolimerek: Kompozíciós egyensúly alkalmazása a kompatibilitás érdekében
TisztaC5 kőolajgyantákfőként alifás struktúrákból állnak, amelyek erős nem poláris tulajdonságokat mutatnak. TisztaC9 gyantákaromás gyűrűket tartalmaznak, amelyek növelik a polaritást, de a nagyobb aromásság a kezdeti színben és a hőstabilitásban büntetésekkel jár.C5/C9 kopolimer kőolajgyantákezt az alifás C5 és aromás C9 frakciók szintézis során történő kopolimerizálásával kezeljük.
- Strukturális szinergia:A kapott polimer lánc nem poláris alifás szegmenseket tartalmaz mérsékelten poláris aromás struktúrák mellett. Ez az oldhatósági paramétert közelebb tolja az akrilpolimerekhez a tiszta C5-höz képest, miközben megtartja a kiváló színt és a feldolgozási rugalmasságot a magas aromás C9 gyantákhoz képest.
- Teljesítményjavítás:A C5/C9 szénhidrogén ragadós szerek kiváló termodinamikai kompatibilitást mutatnak bizonyos akril elasztomerekkel, mint az egykomponensű C5 vagy C9 gyanták (EP2760954A1 európai szabadalmi bejelentés). Ez a fejlesztés közvetlenül lefordíthatónagyobb lehúzási tapadás és megnövelt nyírási tartóerő.
2. A hidrogénezés kompromisszuma: színstabilitás vs. polaritás
A kültéri bevonatok, átlátszó címkék és élelmiszerekkel érintkező szalagok esetében a hidrogénezetlen aromás gyanták fény- és hő hatására sárgulnak.Hidrogénezett C9 gyantákszabványos ipari megoldások a színmegőrzésre. A készítmény mérnökeinek azonban figyelembe kell venniük egy gyakran figyelmen kívül hagyott kompromisszumot:
A polaritási büntetés:Míg a hidrogénezés eltávolítja a kettős kötéseket és elnyomja a fotooxidatív lebomlást, egyidejűlegcsökkenti a gyanta általános polaritását.Ezáltal a teljesen hidrogénezett minőségek kevésbé kompatibilisek a poláris akril elasztomerekkel, mint a nem hidrogénezett társaik(EP2760954A1;WO2013048934A1).
A poláris akril mátrixokhoz való tapadásgátlók kiválasztásakor az időjárásállóságot és a kompatibilitást egymástól függetlenül kell egyensúlyba hozni. Ha az akril mátrix erősen poláros, a hidrogénezett C9 vagy C5 gyanták adagolási szintjét gondosan ellenőrizni kell, vagy alternatív módosított kopolimer útvonalakat kell feltárni.
3. Funkcionalizált és DCPD rendszerek: Speciális módosítási útvonalak
A diciklopentadién (DCPD) gyanták és a hidrogénezett DCPD gyanták alacsony szagúak és kiváló színstabilitást biztosítanak, de az akrilban való alkalmazásukat továbbra is korlátozzák a nem poláris jellemzők. A funkcionalizálás célzott megoldást kínál:
A legújabb kémiai vizsgálatok azt mutatják, hogy míg a standard szintetikus szénhidrogén gyantákból hiányoznak a poláris funkciós csoportok,szorbinsav ojtása hidrogénezett DCPD szénhidrogén gyantárapoláris karbonsav helyeket vezet be (Koreai oltási tanulmány, 2015). Ez a módosítás jelentősen javítja az akril ragasztókkal való kompatibilitást. Ahol a C5/C9 arányú hangolás eléri a határát az erősen poláris akriloknál,A poláris kémiai oltás – nem csupán az aromásság növelése – pontosabb mérnöki utat jelent.
4. Gyakorlati kiválasztási keretrendszer a kutatás-fejlesztéshez és a beszerzéshez
A kompatibilitás nem bináris attribútum; ez az oldhatósági paraméterek egyeztetésének, a lágyulási pont beállításának és a feldolgozási hőmérsékleti ablakoknak az együttes eredménye. A fázisszétválasztás kockázatának csökkentése érdekében a teljes körű gyártás előtt az értékelésnek a következőt kell követnie: aháromszintű szűrési protokoll:
- 1. szint – Paraméter-szűrés:Határozza meg a cél akrilpolimer és a jelölt C5/C9 gyanták oldhatósági paramétereit (δ) vagy ezzel egyenértékű polaritási indexeit. Célozzon meg egy oldhatósági paraméter különbségetΔδ ≤ 1,0 (cal/cm³)¹⁄²mint a kezdeti alapvonali küszöb.
- 2. szint – oldat/emulzió keverék fázisteszt:Folyékony fázisú keverék megfigyeléseket végezzen oldat vagy latex formában. Bármilyen megjelenéseköd, zavarosság vagy rétegválástermodinamikai összeférhetetlenséget jelez.
- 3. szint – Alkalmazott filmöregedés értékelése:Öntsön kész fóliabevonatot a kezdeti tapadás, 180°-os leválási szilárdság, nyírási ellenállás ésaz átlátszóság megváltozik a gyorsított termikus/UV öregedés után.
Hivatkozások
- USA szabadalmi bejelentés. (2014).US20140377553A1: Nyomásérzékeny ragasztók (met)akril alapú elasztomer anyaggal. Leírja az akril elasztomerek és a C5/C9 szénhidrogén gyanták közötti oldhatósági paraméterek eltérését.
- Európai szabadalmi bejelentés. (2014).EP2760954A1: Többrétegű nyomásérzékeny ragasztófóliák (met)akril alapú elasztomer anyaggal. Kiértékeli a gyanta hidrogénezésének hatását az akril kompatibilitására és a film homályossági kritériumaira.
- Szellemi Tulajdon Világszervezete. (2013).WO2013048934A1: Szénhidrogén gyanta tapadást elősegítő szerek és akril polimer ragasztó keverékek. Technikai adatokat szolgáltat az aromásságról a C9 és C5/C9 rendszerek kompatibilitására vonatkozóan.
- Kínai csomagolási hálózat. (2006).A ragadós gyanták hatása az akrilát emulziós ragasztók teljesítményére (II. rész). A kőolajgyanta polaritásának, lágyulási pontjának és molekulatömegének hatásainak kísérleti értékelése akrilrácsokon.
- Kim, J. H. és mtsai. (2015).Szorbinsavval ojtott hidrogénezett DCPD szénhidrogén gyanták szintézise és kompatibilitási értékelése akril ragasztókban. Journal of Adhesion and Interface / Polymer Technical Reports.
