83. Водно-дисперсионные клеящие полимеры (вдп). Основные марки, свойства. Условия для качественного склеивания.

Поливинилацетатные (ПВА) клеи относятся к термопластичным клеям, то есть клеям, плавящимся при нагревании. Их получение возможно путем растворения смолы в соответствующем растворителе. Наибольшую прочность склеивания обеспечивают растворы полимеров в мономере, к которым добавляют инициатор и ускоритель полимеризации. Такие клеи отличаются эластичностью и химической стойкостью, но невысокой теплостойкостью.

Сырьем для получения винилацетата служат ацетилен и уксусная кислота. Процесс полимеризации может осуществляться в среде растворителя дисперсионным или блочным способом. В соответствии с ним поливинилацетат (ПВА) можно получить в виде раствора, водной дисперсии или в виде твердого вещества, плавящегося при нагревании.

Для склеивания древесины наибольший интерес представляет дисперсия ПВА. Дисперсией называют взвесь твердых веществ в жидкости, в данном случае частиц (глобул) ПВА размером 1-3 мкм в воде, которая является дисперсионной средой. Глобулы окружены оболочкой специального вещества - эмульгатора, который препятствует слипанию частиц. Преимущество дисперсии перед раствором заключается в более быстром удалении воды, что способствует ускорению процесса склеивания. При склеивании – вода впитывается, происходит разрушение дисперсии и слияние частиц – «когезия», и уплотнение слоя полимера при одновременно адгезионном взаимодействии с материалом. Нарастание прочности -длительное время.

Эмульгатором в ПВА-дисперсиях является поливиниловый спирт. Дисперсии могут быть пластифицированы дибутилфталатом (5-15 %), который предварительно эмульгирован поверхностно-активным веществом. ПВА-дисперсии могут храниться при температуре от 1 до 40°С, а некоторые марки являются морозостойкими.

Преимущества ПВА-клеев заключаются в том, что они не требуют отвердителя и поэтому имеют почти неограниченную жизнеспособность, быстро отверждаются при комнатной и повышенной температуре. Отверждение происходит за счет удаления влаги и роста цепей макромолекул. Недостатки клея - низкая теплостойкость (до 40-60 С), текучесть под нагрузкой, низкая водостойкость. Несмотря на эти недостатки ПВА-дисперсия сегодня является наиболее приемлемым, экологически чистым связующим для многих деталей мебели и столярно-сгроительных изделий, эксплуатируемых внутри помещений. Время отверждения при 20 °С составляет 15-30 минут, клей дает совершенно бесцветный шов. Возможно склеивание теплым способом при времени отверждения до 1 минуты. При содержании пластификатора более 7 % дисперсия становится неморозостойкой, поэтому в зимнее время пластификатор поставляется отдельно. Максимум прочности шва достигается при 8-10 м.ч. пластификатора на 100 м.ч. клея по сухому остатку.

Стабильность, то есть способность не давать нерастворимого осадка вследствие соединения частиц еще в момент хранения клея, зависит от степени насыщенности поверхности частиц эмульгатором и может уменьшаться при добавлении в дисперсию спиртов, ацетона, при интенсивном перемешивании или при добавлении мелкодисперсных наполнителей. Стабильность теряется также при замораживании клея. Хорошим средством повышения стабилизации является применение защитных коллоидов, например водорастворимых полимеров.

Пленкообразующая способность существенно зависит от минимальной температуры пленкообразоватя (МТП), определяемой главным образом кислотностью клея. При малой кислотности (например, при рН=6) удовлетворительная прочность достигается при температуре не ниже 30 °С . Поэтому разводить клей водой не рекомендуется, лучше использовать слабые кислоты.

Морозостойкость - это способность дисперсии восстанавливать первоначальные свойства после определенного числа циклов замораживания до заданной температуры и оттаивания. Полное вымораживание воды происходит при температуре от -15 до -40 °С в зависимости от состава композиции. Пластификаторы и другие добавки снижают морозостойкость. В качестве антифризов нужно применять гидрофильные олигомеры, в том числе меламиноформальдегидные смолы.

ПВА является водостойким полимером и его растворы, например в спирте дают достаточно водостойкие соединения древесины. Однако в дисперсиях присутствует эмульгатор (поливиниловый спирт), который хорошо растворяется в воде и сильно влияет на прочность увлажненных клеевых соединений. Он блокирует часть активных центров древесины и тем самым снижает адгезионные связи ПВА. Если эмульгатор со­вместим с полимером, то влияние воды на адгезию незначительно. Для повышения водостойкости можно заменять поливиниловый спирт на другие защитные коллоиды, совместимые с ПВА.