آیا رزین کوپلیمر C5 C9 با پلیمرهای اکریلیک سازگار است؟

پلیمرهای اکریلیک - از چسب های حساس به فشار (PSA) گرفته تا پوشش های آب و روکش های خارجی - حاوی گروه های جانبی استر قطبی هستند. نیروهای بین مولکولی آنها تحت سلطه استبرهمکنش های دوقطبی-دوقطبی، چسبندگی اولیه استثنایی، قابلیت آب و هوا و وضوح نوری را فراهم می کند. برعکس، چسباننده های رزین نفتی معمولی ذاتا غیر قطبی هستند. در نتیجه، اختلاط این دو کلاس مواد چالش‌های ذاتی ترمودینامیکی را ارائه می‌کند.

ادبیات ثبت اختراع به صراحت نشان می دهد که الاستومرهای استاندارد (مت) اکریلیک دارای پارامترهای حلالیت بالایی هستند، در حالی که رزین های نفتی C5، C9 و هیدروژنه قطبیت کلی پایینی را نشان می دهند.درخواست ثبت اختراع ایالات متحده US20140377553A1). این یک بنیادی ایجاد می کندعدم تطابق پارامتر حلالیت. ارزیابی‌های فنی تأیید می‌کنند که وقتی قطبیت رزین نفت برای جفت شدن با ماتریس‌های اکریلیک کافی نباشد، کاهش قابل توجهی در استحکام لایه‌برداری، شفافیت فیلم و ظاهر زیبایی رخ می‌دهد.شبکه بسته بندی چین، 2006). این محدودیت برای برند خاص نیست، بلکه از نابرابری‌های ساختاری در طراحی مولکولی ناشی می‌شود.

1. کوپلیمرهای C5/C9: استفاده از تعادل ترکیبی برای سازگاری

خالصرزین های نفتی C5عمدتاً از ساختارهای آلیفاتیک تشکیل شده است که ویژگی‌های غیرقطبی قوی را نشان می‌دهند. خالصرزین های C9حاوی حلقه‌های معطر است که قطبیت را افزایش می‌دهد، اما آروماتیک بودن بیشتر، جریمه‌هایی را در رنگ اولیه و پایداری حرارتی به همراه دارد.رزین های نفتی کوپلیمر C5/C9این مشکل را با کوپلیمریزاسیون فراکسیون های C5 آلیفاتیک و C9 آروماتیک در طول سنتز برطرف کنید.

• هم افزایی ساختاری:زنجیره پلیمری حاصل، بخش‌های آلیفاتیک غیرقطبی را در کنار ساختارهای معطر نسبتاً قطبی ترکیب می‌کند. این پارامتر حلالیت آن را در مقایسه با C5 خالص به پلیمرهای اکریلیک نزدیک‌تر می‌کند، در حالی که رنگ و انعطاف‌پذیری پردازش برتر را نسبت به رزین‌های C9 با آروماتیک بالا حفظ می‌کند.
• بهبود عملکرد:چسباننده های هیدروکربنی C5/C9 سازگاری ترمودینامیکی بالایی با الاستومرهای اکریلیک خاص نسبت به رزین های تک جزئی C5 یا C9 نشان می دهند.درخواست ثبت اختراع اروپا EP2760954A1). این افزایش به طور مستقیم بهچسبندگی پوسته بالاتر و قدرت نگهداری برشی بالا.

2. مبادله هیدروژناسیون: ثبات رنگ در مقابل قطبیت

در پوشش‌های فضای باز، برچسب‌های شفاف و نوارهای تماس با غذا، رزین‌های معطر هیدروژنه نشده از زردی ناشی از نور و گرما رنج می‌برند.رزین های هیدروژنه C9راه حل صنعتی استاندارد برای حفظ رنگ هستند. با این حال، مهندسان فرمول‌سازی باید یک مبادله اغلب نادیده گرفته شده را در نظر بگیرند:

هنگام انتخاب چسبنده ها برای ماتریس های اکریلیک قطبی، هواپذیری و سازگاری باید به طور مستقل متعادل شوند. اگر ماتریس اکریلیک بسیار قطبی است، سطوح دوز رزین های هیدروژنه C9 یا C5 باید به دقت کنترل شود، یا مسیرهای کوپلیمر اصلاح شده جایگزین باید بررسی شوند.

3. سیستم های کاربردی و DCPD: مسیرهای اصلاح پیشرفته

رزین های دی سیکلوپنتادین (DCPD) و رزین های هیدروژنه شده DCPD بوی کم و ثبات رنگ عالی را ارائه می دهند، اما کاربرد آنها در اکریلیک ها به دلیل ویژگی های غیرقطبی محدود می شود. عملکرد یک راه حل هدفمند ارائه می دهد:

مطالعات شیمیایی اخیر نشان می دهد که در حالی که رزین های هیدروکربنی مصنوعی استاندارد فاقد گروه های عاملی قطبی هستند،پیوند اسید سوربیک روی رزین های هیدروکربنی DCPD هیدروژنهسایت های کربوکسیلیک قطبی را معرفی می کند (مطالعه پیوند کره ای، 2015). این اصلاح به طور قابل توجهی سازگاری با چسب های اکریلیک را افزایش می دهد. جایی که تنظیم نسبت C5/C9 به حد خود در اکریلیک های قطبی قوی می رسد،پیوند شیمیایی قطبی - به جای افزایش عطر، نشان دهنده یک مسیر مهندسی دقیق تر است.

4. چارچوب انتخاب عملی برای تحقیق و توسعه و تدارکات

سازگاری یک ویژگی باینری نیست. این نتیجه ترکیبی از تطبیق پارامترهای حلالیت، تراز نقطه نرم شدن، و پنجره های دمای پردازش است. برای کاهش خطرات جداسازی فاز قبل از تولید در مقیاس کامل، ارزیابی باید دنبال شودپروتکل غربالگری سه لایه:

• سطح 1 - غربالگری پارامتر:پارامترهای حلالیت (δ) یا شاخص های قطبیت معادل پلیمر اکریلیک هدف و رزین های کاندید C5/C9 را تعیین کنید. تفاوت پارامتر حلالیت را هدف قرار دهیدΔδ ≤ 1.0 (cal/cm³)¹⁄²به عنوان آستانه اولیه اولیه.
• سطح 2 - آزمایش فاز مخلوط محلول/امولسیون:مشاهدات مخلوط فاز مایع را به صورت محلول یا لاتکس انجام دهید. هر ظاهری ازمه، ابری، یا جدایی لایهناسازگاری ترمودینامیکی را نشان می دهد.
• مرحله 3 - ارزیابی کاربردی پیری فیلم:پوشش های فیلم تمام شده ریخته گری برای ارزیابی چسبندگی اولیه، مقاومت پوسته شدن 180 درجه، مقاومت برشی وتغییر شفافیت پس از پیری حرارتی/UV شتاب.

مراجع

1. درخواست ثبت اختراع ایالات متحده (2014).US20140377553A1: چسب های حساس به فشار با مواد الاستومری مبتنی بر اکریلیک (مت). عدم تطابق پارامتر حلالیت بین الاستومرهای اکریلیک و رزین های هیدروکربنی C5/C9 را توصیف می کند.
2. درخواست ثبت اختراع اروپا (2014).EP2760954A1: لایه های چسب حساس به فشار چند لایه با مواد الاستومری مبتنی بر اکریلیک (مت). تاثیر هیدروژناسیون رزین را بر معیارهای سازگاری اکریلیک و مه فیلم ارزیابی می کند.
3. سازمان جهانی مالکیت فکری (2013).WO2013048934A1: چسباننده های رزین هیدروکربنی و مخلوط های چسب پلیمری اکریلیک. داده های فنی را در مورد معطر بودن در مقابل سازگاری در سیستم های C9 و C5/C9 ارائه می دهد.
4. شبکه بسته بندی چین (2006).تأثیر رزین های چسبنده بر عملکرد چسب های امولسیونی آکریلات (قسمت دوم). ارزیابی تجربی اثرات قطبیت رزین نفت، نقطه نرم شدن و وزن مولکولی روی شبکه‌های اکریلیک
5. کیم، جی اچ، و همکاران. (2015).سنتز و ارزیابی سازگاری رزین های هیدروژنه DCPD هیدروکربنی پیوند شده با اسید سوربیک در چسب های اکریلیک. مجله چسبندگی و رابط / گزارش های فنی پلیمر.