Tällä hetkellä markkinoilla on monia yleisiä yksikomponenttisia reaktiivisia elastisia tiivisteitä, pääasiassa silikoni- ja polyuretaanitiivisteitä. Erilaisilla elastisilla tiivisteillä on eroja aktiivisten funktionaalisten ryhmiensä ja kovettuneiden pääketjurakenteidensa suhteen. Tämän seurauksena niiden sovellettavissa osissa ja aloilla on enemmän tai vähemmän rajoituksia. Tässä esittelemme useiden yleisten yksikomponenttisten reaktiivisten elastisten tiivisteiden kovettumismekanismeja ja vertaamme erityyppisten elastisten tiivisteiden etuja ja haittoja syventääksemme ymmärrystämme ja tehdäksemme sopivia valintoja käytännön sovelluksissa.
1. Yleinen yksikomponenttinen reaktiivinen elastinen tiivisteaineen kovettumismekanismi
Yleisiä yksikomponenttisia reaktiivisia elastisia tiivisteitä ovat pääasiassa: silikoni (SR), polyuretaani (PU), silyylipäätteinen modifioitu polyuretaani (SPU) ja silyylipäätteinen polyeetteri (MS). Esipolymeerillä on erilaisia aktiivisia funktionaalisia ryhmiä ja erilaisia kovettumisreaktiomekanismeja.
1.1Silikonielastomeeritiivisteen kovettumismekanismi
Kuva 1. Silikonitiivisteen kovettumismekanismi
Silikonitiivisteitä käytettäessä esipolymeeri reagoi ilmassa olevien pienten kosteusmäärien kanssa ja jähmettyy tai vulkanoituu katalyytin vaikutuksesta. Sivutuotteet ovat pienimolekyylisiä aineita. Mekanismi on esitetty kuvassa 1. Kovettumisen aikana vapautuvien erilaisten pienimolekyylisten aineiden mukaan silikonitiivisteet voidaan jakaa myös dehapostaustyyppisiin, deketoksiimityyppisiin ja dealkoholisaatiotyyppisiin. Näiden silikoniliimojen edut ja haitat on esitetty yhteenvetona taulukossa 1.
Taulukko 1. Useiden silikoniliimojen etujen ja haittojen vertailu
1.2 Polyuretaanista valmistetun elastisen tiivisteen kovettumismekanismi
Yksikomponenttinen polyuretaanitiiviste (PU) on polymeerityyppi, joka sisältää toistuvia uretaanisegmenttejä (-NHCOO-) molekyylin pääketjussa. Kovettumismekanismi on sellainen, että isosyanaatti reagoi veden kanssa muodostaen epästabiilin karbamaatin, joka sitten hajoaa nopeasti muodostaen CO2:ta ja amiinia, ja sitten amiini reagoi järjestelmässä olevan ylimääräisen isosyanaatin kanssa muodostaen lopulta verkkomaisen elastomeerin. Sen kovettumisreaktiokaava on seuraava:
Kuva 1. Polyuretaanitiivisteen kovettumisreaktiomekanismi
1.3 Silaanilla modifioidun polyuretaanitiivisteen kovettumismekanismi
Kuva 3. Silaanilla modifioidun polyuretaanitiivisteen kovettumisreaktiomekanismi
Polyuretaanitiivisteiden joidenkin puutteiden vuoksi polyuretaania on äskettäin modifioitu silaanilla liimojen valmistamiseksi, jolloin muodostuu uudentyyppinen tiivistysliima, jonka pääketju on polyuretaanirakenteinen ja päätyryhmä alkoksisilaaniryhmä. Tätä kutsutaan silaanimodifioiduksi polyuretaanitiivisteeksi (SPU). Tämän tyyppisen tiivisteen kovettumisreaktio on samanlainen kuin silikonin, eli alkoksiryhmät reagoivat kosteuden kanssa hydrolyysin ja polykondensaation kautta muodostaen stabiilin Si-O-Si-kolmiulotteisen verkkorakenteen (kuva 3). Verkon ristisilloituspisteet ja ristisilloituspisteiden välit ovat polyuretaanista valmistettuja joustavia segmenttirakenteita.
1.4 Silyylipäätteisten polyeetteritiivisteiden kovettumismekanismi
Silyylipäätteinen polyeetteritiiviste (MS) on yksikomponenttinen, elastinen liima, joka perustuu silaanimodifikaatioon. Se yhdistää sekä polyuretaanin että silikonin edut ja on uuden sukupolven liima-tiivistetuotteita, jotka eivät sisällä PVC:tä, silikoniöljyä, isosyanaattia tai liuotinta. MS-liima reagoi ilman kosteuden kanssa huoneenlämmössä, jolloin silanoitu -Si(OR)₃ TAI -SIR(OR)₃- -rakenteen omaava polymeeri hydrolysoituu ketjun päässä ja silloittuu elastomeeriksi, jolla on Si-O-Si-verkkorakenne, jolloin saavutetaan tiivistävä ja liimaava vaikutus. Kovettumisreaktioprosessi on seuraava:
Kuva 4. Silyylipäätteisen polyeetteritiivisteen kovettumismekanismi
2. Yleisten yksikomponenttisten reaktiivisten elastisten tiivisteiden etujen ja haittojen vertailu
2.1 Silikonitiivisteiden edut ja haitat
⑴Silikonitiivisteen edut:
① Erinomainen säänkestävyys, hapenkestävyys, otsoninkestävyys ja ultraviolettisäteilyn kestävyys; ② Hyvä joustavuus matalissa lämpötiloissa.
⑵Silikonitiivisteen haitat:
①Huono uudelleenmaalauskyky eikä maalauskelpoinen; ②Heikko repäisylujuus; ③Riittämätön öljynkestävyys; ④Ei puhkaisunkestävä; ⑤Liimakerros tuottaa helposti öljymäistä suotoa, joka saastuttaa betonin, kiven ja muut irtonaiset alustat.
2.2 Polyuretaanitiivisteiden edut ja haitat
⑴Polyuretaanitiivisteen edut:
① Hyvä tarttuvuus erilaisiin alustoihin; ② Erinomainen joustavuus alhaisissa lämpötiloissa; ③ Hyvä elastisuus ja erinomaiset palautumisominaisuudet, sopii dynaamisiin saumoihin; ④ Korkea mekaaninen lujuus, erinomainen kulutuskestävyys, öljynkestävyys ja biologisen ikääntymisen kestävyys; ⑤ Useimmat yksikomponenttiset kosteuskovettuvat polyuretaanitiivisteet ovat liuotteettomia eivätkä saastuta alustaa tai ympäristöä; ⑥ Tiivisteen pinta voidaan maalata ja se on helppo käyttää.
⑵Polyuretaanitiivisteen haitat:
① Kun kovettuu korkeassa lämpötilassa ja kosteudessa suhteellisen nopeasti, kuplia muodostuu helposti, mikä vaikuttaa tiivisteen suorituskykyyn; ② Kun liimataan ja tiivistetään huokosettomia alustoja (kuten lasia, metallia jne.), pohjamaalia tarvitaan yleensä; ③ Matala Värikaava on altis UV-vanhenemiselle, ja pakkaus ja ulkoiset olosuhteet vaikuttavat suuresti liiman varastointikestävyyteen; ④ Lämmönkestävyys ja ikääntymisen kestävyys ovat hieman riittämättömät.
2.3 Silaanimodifioitujen polyuretaanitiivisteiden edut ja haitat
⑴Silaanilla modifioidun polyuretaanitiivisteen edut:
① Kovettuminen ei aiheuta kuplia; ② Hyvä joustavuus, hydrolyysinkestävyys ja kemikaalien kestävyys; ③ Erinomainen säänkestävyys, lämmönkestävyys, ikääntymisen kestävyys ja tuotteen varastointikestävyys; ④ Laaja sopeutumiskyky alustoille liimattaessa Yleensä pohjamaalia ei tarvita; ⑤Pinta voidaan maalata.
⑵Silaanilla modifioidun polyuretaanitiivisteen haitat:
① UV-säteilyn kestävyys ei ole yhtä hyvä kuin silikonitiivisteellä; ② Repäisylujuus on hieman huonompi kuin polyuretaanitiivisteellä.
2.4 Silyylipäätteisten polyeetteritiivisteiden edut ja haitat
⑴Silyylipäätteisen polyeetteritiivisteen edut:
① Sillä on erinomaiset tarttuvuusominaisuudet useimpiin materiaaleihin ja se voi saavuttaa pohjustusvapaan aktivointiliimauksen; ② Sillä on parempi lämmönkestävyys ja UV-vanhenemisen kestävyys kuin tavallisella polyuretaanilla; ③ Sen pinta voidaan maalata.
⑵Silyylipäätteisen polyeetteritiivisteen haitat:
① Säänkestävyys ei ole yhtä hyvä kuin silikonisilikonilla, ja pintaan ilmestyy halkeamia ikääntymisen jälkeen; ② Tarttuvuus lasiin on huono.
Yllä olevan johdannon avulla meillä on alustava käsitys useiden yleisesti käytettyjen yksikomponenttisten reaktiivisten elastisten tiivisteiden kovettumismekanismeista, ja vertailemalla niiden etuja ja haittoja voimme saada kokonaisvaltaisen käsityksen kustakin tuotteesta. Käytännön sovelluksissa tiiviste voidaan valita liimattavan osan todellisten käyttöolosuhteiden mukaan hyvän tiivistyksen tai liimaamisen saavuttamiseksi.
Julkaisun aika: 15. marraskuuta 2023