6 Испытание поливинилацетатной дисперсии

Поливинилацетатную дисперсию получают эмульсионной полимеризацией винилацетата в присутствии поливинилового спирта периодическим или непрерывным методом. Инициатор реакции - перекись водорода, а регулятор рН-муравьиная кислота.

Превосходные адгезионные свойства являются отличительной чертой всех полимеров на основе винилацетата, поэтому в основном они используются в качестве клеев. Для этих целей расходуется более 80 % выпускаемых поливинилацетатных дисперсий.

По физической структуре поливинилацетатная дисперсия - это взвесь твердых шарообразных частиц (глобул) полимера в воде. Центральная часть глобул из поливинилацетата, наружная оболочка из поливинилового спирта (полимеры несовместимы друг с другом). По мере потери воды глобулы сближаются, оказываются прижатыми друг к другу, и образуется клеевой слой. Пластификатор в дисперсии обеспечивает гомогенность и эластичность клеевого слоя. При полном отсутствии пластификатора глобулы поливинилацетата не способны при комнатной температуре слиться в одно целое и остаются в виде рыхлой непрозрачной массы, мало пригодной для склеивания.

Производятся грубо- и тонкодисперсные дисперсии. Грубодисперсные поливинилацетатные дисперсии с размером частиц до 1-3 мкм применяются в качестве клеев. Тонкодисперсные е размером частиц до 0,5 мкм применяются, прежде всего, в производстве высококачественных водоэмульсионных красок.

Существенный недостаток поливинилацетатных клеев, обладающих термопластичными свойствами, - низкая теплостойкость. Уже при 38 - 40 °С начинается размягчение полимера, а при 60-70 °С значительно снижается прочность склеивания. При охлаждении пленка вновь приобретает первоначальные свойства. Клеевые соединения на поливинилацетатных клеях устойчивы к морозу (при - 15 °С пленки приобретают хрупкость без существенного снижения прочности клеевого шва).

С понижением температуры глобулы дисперсии становятся более жесткими, менее эластичными и клейкими, и может наступить момент, когда их сближение уже не обеспечивает образования монолитной пленки, т.е. не происходит пленкообразования. Самая низкая температура, при которой глобулы полимера могут коалесцировать (сливаться в монолитную пленку), называется минимальной температурой пленкообразования.

Минимальная температура пленкообразования непластифицированных дисперсий - 15 °С, пластифицированных - 5-10 °С.

Минимальная температура пленкообразования зависит и от водородного показателя (рН). При увеличении показателя рН минимальная температура пленкообразования возрастает. При подкислении дисперсии кислотами минимальная температура пленкообразования уменьшается. Для улучшения свойств поливинилацетатные дисперсии совмещают с карбамидо-, меламино- и фенолоформальдегидными смолами. Введение этих смол позволяет повысить тепло- и водостойкость, но снижает эластичность клеевого слоя.

Для улучшения ряда свойств поливинилацетатной дисперсии применяют внутримолекулярную модификацию. Проводят сополимеризацию винилацетата с другими мономерными соединениями: эфирами малеиновой кислоты, винилхлоридом, акриловой кислотой и др.

В зависимости от состава и назначения отечественная промышленность выпускает следующие марки дисперсии:

непластифицированная - Д 50Н, Д 51С, Д 51В;

пластифицированная - ДФ 50/5Н; ДФ 51/10С, ДФ 51/15С; ДФ 51/15В;ДФ51/15ВП; ДФ47/50В.

Дисперсии марок ДФ 51/10.С; ДФ 51/15С; ДФ 51/15В; ДФ 47/50В выпускают высшего и первого сортов.

Условное обозначение грубодисперсной гомополимерной поливинилацетатной дисперсии состоит из наименования продукта - ПВАД, марки и обозначения стандарта (ГОСТ 18992-80).

В обозначении марок две первые цифры указывают минимальное содержание сухого остатка до пластификации дисперсии, а последующие - содержание пластификатора в пересчете на сухой остаток в процентах.

Буквенные индексы обозначают:

Д - дисперсия;

Ф - дибутилфталат или диизобутилфталат (пластификатор).

Буквенные индексы после цифр обозначают:

Н - низковязкая;

С - средневязкая;

В - высоковязкая;

Л - лакокрасочная;

П - полиграфическая.

Пример условного обозначения грубодисперсной гомополимерной поливинилацетатной дисперсии марки Д 50Н:

ПВАДД 50Н ГОСТ 18992-80.

Для склеивания древесины могут быть использованы все перечисленные марки дисперсий, однако предпочтительнее использовать средне - и высоковязкие дисперсии.

По показателям качества дисперсии должны соответствовать нормам и требованиям, указанным в приложении 5.

Пластифицированную дисперсию транспортируют при температуре не ниже 5 °С, непластифицированную - не ниже минус 40 °С. В зимнее время пластифицированную дисперсию поставляют раздельно с пластификатором.

Отечественной промышленностью поливинилацетатные клеи для склеивания древесины не производились. И только в последнее время налажен выпуск клея «ПВА-М» для склеивания древесины.

На отечественном рынке появились и импортные поливинилацетатные клеи таких известных фирм, как «lowat» и «Kleiberit» (Германия), «Akzo Nobel» (Швеция), «Rakoll» (США). Эти фирмы производят очень большой ассортимент поливинилацетатных одно- и двухкомпонентных (с отвердителем) клеев различных свойств и для разных технологий склеивания, в том числе: повышенной водостойкости, быстросхватывающиеся, для склеивания в поле ТВЧ, для облицовывания кромок, для горячего склеивания, с большим временем открытой выдержки и другие.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНЕШНЕГО ВИДА ДИСПЕРСИИ, ПЛЕНКИ И МАССОВОЙ ДОЛИ СУХОГО ОСТАТКА

Внешний вид дисперсии и пленки определяют визуально. Массовую долю сухого остатка определяют методом, основанным на удалении воды и летучих веществ сушкой в сушильном шкафу.

Аппаратура, приборы

Приспособление для нанесения дисперсии, представляющее собой цилиндр без дна и крышки (кольцо) из нержавеющей стали с зазором 0,4 - 0,5 мм у нижнего основания.

Стекло размером 20×7 см, толщиной от 0,2 до 0,7 см.

Стеклянные емкости вместимостью 300 - 400 мл, 2 шт.

Шкаф сушильный с автоматической регулировкой температуры.

Эксикатор с осушителем (кальций хлористый, прокаленный).

Чашки из алюминия или жести диаметром 80 - 90 мм, высотой 8 - 10 мм и толщиной стенок около 1 мм.

Пинцет или тигельные щипцы.

Проведение испытаний