Mis on sidestusained ja nende põhifunktsioon

 

 

Mis on sidestusained ja nende põhifunktsioon

 

Kas kattekihtide, trükivärvide ja liimide tööstuses puutute sageli kokku järgmiste probleemidega: klaaspindade katted kooruvad pärast keetmist maha, vase- või hõbedatoodete kleepumistugevuse järsk langus pärast termilist vanandamist või ebaühtlane hajumine vedelate silaanide lisamisel pulbervärvidele?
Need probleemid, mis võivad näida olevat "materjalide kokkusobimatuse" juhtumid, taanduvad sageli võtmelisandile – sidestusainele. Paljud tajuvad seda lihtsalt kui midagi, mis "parandab asjade kleepumist", aga kuidas see tegelikult molekulaarsel tasandil "sildab"? Kuidas tuleks seda erinevate süsteemide jaoks valida ja millised on selle rakendamise varjatud lõksud?

 

Mis täpselt onsidestusagensSideaine on "molekulaarne sild", mis on võimeline reageerima anorgaaniliste materjalide (nt metallide, klaasi või täiteainete) pinna funktsionaalsete rühmadega, moodustades samal ajal keemilisi sidemeid või molekulaarseid sidemeid orgaaniliste polümeeridega (nt vaikude või kummidega). Selle põhifunktsioon on lahendada "anorgaanilise ja orgaanilise piirpindade kokkusobimatuse" põhimõtteline konflikt.

 

Üksikasjalik jaotus: sidestusagentide "kahefunktsiooniline" disain

Sideainete mõistmiseks peame kõigepealt ära tundma "vastased", kellele nad vastu astuvad – anorgaaniliste materjalide ja orgaaniliste polümeeride omane opositsioon:

Anorgaanilised materjalid (metallid, klaas, talk, klaaskiud jne): Väga polaarsed, suure pinnaenergiaga; pindadel on sageli hüdroksüülrühmi (-OH) või vabu orbitaale (nt d-orbitaalid siirdemetallides).

Orgaanilised polümeerid (epoksüvaigud, PU, ​​akrüülvaigud, PP jne): nõrgalt polaarsed, painduvate molekulaarahelatega; enamasti mittepolaarsed või nõrgalt polaarsed struktuurid, mis raskendavad stabiilse sidumise anorgaaniliste materjalidega.

Siduriagensite struktuurne disain on kohandatud nii, et need "haaraksid mõlemat otsa", millel on "kaheotstarbelised" terminalid.

 

Üks ots "ankurdab" anorgaanilise faasi: keemiline sidumine anorgaaniliste pindadega

Näiteks tavaliselt kasutatavate silaani sidestusainete anorgaaniline ots koosneb tavaliselt hüdrolüüsitavatest alkoksürühmadest (-Si-OR, kus R on metüül-, etüülrühm jne):

Hüdrolüüs: Vee või niiskuse juuresolekul hüdrolüüsub -Si-OR, moodustades silanoolrühmi (-Si-OH).

Kondensatsioon: Silanoolirühmad dehüdreeruvad ja kondenseeruvad anorgaanilise materjali pinnal olevate hüdroksüülrühmadega (nt -Si-OH klaasil, -M-OH metallioksiididel), moodustades tugevad kovalentsed sidemed (-Si-O-Si- või -Si-OM-). See "naelutab" sidestusaine efektiivselt anorgaanilisele pinnale.

Metallkelaadi moodustavad silaanid lähevad sammu võrra edasi: madala hüdroksüülrühmade esinemise probleemi lahendamiseks sellistel pindadel nagu vask, hõbe või nikkel, võivad nende molekulides olevad heterotsüklilised struktuurid (mis sisaldavad aatomeid nagu lämmastik või väävel) moodustada "koordinatsioonisidemeid" vabade metalliorbitaalidega. Need võivad isegi luua stabiilseid viie- või kuueliikmelisi "kelaativaid struktuure" – need sidemed on tugevamad kui tüüpilised kovalentsed sidemed, ületades tööstuses esineva probleemi, mis on seotud traditsiooniliste silaanide halva nakkumisega vaskpindadega.

 

Teine ots "integreerub" orgaanilisse faasi: stabiilne sidumine vaiguga

Sidestusagensi orgaanilises otsas on funktsionaalsed rühmad, mis on loodud vaiguga reageerima ja kohandatud konkreetsele vaigutüübile:

Epoksüsüsteemid: Epoksürühmadega varustatud süsteemid saavad otseselt osaleda epoksüvaikude kõvenemises ja ristseostumises.

UV-süsteemid: Tänu kaksiksidemetele saavad nad UV-valguses reageerida vabade radikaalide või katioonsete süsteemidega.

PU-süsteemid: Amino- või isotsüanaatrühmadega reageerides saavad nad isotsüanaadiga (NCO) moodustada uureasidemeid.

Termoplastsed süsteemid (PP/PE): Sisaldades pikki alküülahelaid või maleiinanhüdriidrühmi, seonduvad nad vaiguga molekulaarse põimumise kaudu (nt titanaadi sidestusained).

 

Sideaine ≠ Pindaktiivne aine ≠ Dispergeeriv aine

Neid kolme tüüpi lisaaineid aetakse sageli segi, kuid peamine erinevus seisneb selles, kas nad moodustavad keemilisi sidemeid:

Pindaktiivne aine: parandab pindadevahelist märguvust hüdrofiilsete-lipofiilsete rühmade kaudu; keemilisi sidemeid ei teki, mistõttu on see kergesti migreeruv ja purunev.

Dispergeeriv aine: takistab täiteaine aglomeratsiooni laengu tõukumise või steerilise takistuse kaudu; tugineb peamiselt füüsikalistele interaktsioonidele.

Sideaine: Moodustab keemilisi sidemeid, mis ühendavad nii anorgaanilist kui ka orgaanilist faasi, toimides "püsiva" faasidevahelise sillana. See mitte ainult ei hajuta täiteaineid, vaid suurendab ka faasidevahelise sideme tugevust ja vastupidavust.

Kontrolliveebilehedrohkemate toodete jaoks. Lisateabe saamiseks palunvõtke meiega ühendust.