-13 .jpg

Устойчивые конструкционные клеи-расплавы:

Сочетание высокой прочности соединения с замкнутым-циклом переработки

Введение

Клеи-расплавы (HMA) стали незаменимым решением для склеивания в упаковке, деревообработке, автомобилестроении, электронике, гигиенических изделиях и промышленной сборке благодаря составу,-не содержащему растворителей, быстрой скорости отверждения и экологически чистой обработке.

Однако традиционные клеи-расплавы,-особенно системы на основе ЭВА (этиленвинилацетата)-по-прежнему сталкиваются с серьезными проблемами, когда требуется структурное склеивание. Их прочность на сдвиг внахлестке обычно остается ниже4 МПа, что делает их непригодными для многих требовательных инженерных приложений.

Между тем, традиционные конструкционные клеи, такие как эпоксидные и полиуретановые, обеспечивают превосходные характеристики склеивания, но основаны на необратимой химической сшивке, что делает переработку практически невозможной и способствует увеличению количества пластиковых отходов.

Недавнее исследование, опубликованное вРасширенные материалыпредставляет многообещающее решение: новое поколениеустойчивые конструкционные клеи-расплавыкоторые сочетают в себе исключительные характеристики склеивания и настоящую возможность вторичной переработки-замкнутого цикла.

Почему обычные клеи-расплавы имеют ограничения по производительности

Традиционные клеи-расплавы из ЭВА обладают многочисленными преимуществами:

·Быстрая скорость схватывания

·Легкая обработка

·Низкие выбросы ЛОС

·Отличная эффективность производства

·Экономическая-эффективность

Однако их молекулярная структура ограничивает их механические характеристики.

Полярные винилацетатные группы в основном распределены в аморфных областях, а не в кристаллических доменах. Во время механической нагрузки большая часть приложенной силы рассеивается в виде тепла, а не сохраняется упруго, что приводит к относительно низкой когезионной прочности.

По этой причине клеи ЭВА широко используются для:

·Запечатывание картонных коробок

·Сборка изделия

·Производство мебели

·Упаковка

·Маркировка

но их редко выбирают для тяжелых структурных склеиваний.

Новая стратегия дизайна: функционализированные кристаллические ламели

Исследователи из Университета штата Колорадо предложили инновационный молекулярный дизайн, представивполярные функциональные группы непосредственно в кристаллические пластинкиаморфные области.

Вместо того, чтобы модифицировать только химический состав поверхности клея, команда разработала внутреннюю кристаллическую структуру полимера, чтобы улучшить передачу напряжения по всему материалу.

Эта стратегия позволяет внешним силам сохраняться в виде упругой энергии внутри кристаллических доменов, а не рассеиваться, что значительно увеличивает прочность связи.

Эта концепция представляет собой совершенно иной подход по сравнению с традиционным дизайном структурных клеев.

info-658-316

Серосодержащие-полимеры обеспечивают исключительную прочность сцепления

Для дальнейшего улучшения межфазных взаимодействий исследователи синтезировали несколько серосодержащих полукристаллических полимеров, в том числе:

·PC22S

·PC22SO2

·Сополимеры CP-3

Тестирование продемонстрировало значительные улучшения.

Склеивание древесины

Превышено сопротивление сдвигу внахлест:

14,7 МПа

что примернов четыре раза прочнее обычных клеев-расплавов из ЭВА..

Склеивание нержавеющей стали

Клей CP-3 достиг:

15,1 МПа

на подложках из нержавеющей стали.

Даже гибридные соединения дерева-и-стали сохраняли прочность на сдвиг, близкую к18,7 МПа, демонстрируя отличную совместимость с различными конструкционными материалами.

Эти результаты помещают материал в диапазон характеристик, обычно присущих конструкционным клеям, сохраняя при этом преимущества обработки горячим расплавом.

info-742-520 info-884-488

Улучшенные механические свойства за счет кристаллической инженерии

Динамический механический анализ показал, что новые полимеры обладают:

·Более высокий модуль упругости

·Большая прочность на растяжение

·Улучшенная прочность

·Лучшая способность хранения энергии

· Повышенная когезионная прочность

В отличие от обычных клеев, которые рассеивают энергию под нагрузкой, эти материалы эффективно преобразуют механическую силу в упругую деформацию.

Такая молекулярная архитектура значительно повышает долговечность-при длительной эксплуатации.

info-1018-446 info-886-474

Отличные барьерные характеристики для электроники

Помимо высокой прочности соединения, недавно разработанные полимеры также обладают превосходными барьерными свойствами.

По сравнению с полиэтиленом высокой-плотности (HDPE) эти материалы демонстрируют:

·Пониженная кислородопроницаемость

·Пониженная скорость передачи водяного пара

·Повышенная влагостойкость

Эти характеристики делают их особенно привлекательными для:

·Электронная инкапсуляция

·Защита печатной платы (PCB)

·Чувствительные электронные устройства

· Применение в суровых экологических условиях

Исследователи продемонстрировали, что PC22S успешно защищает печатные платы даже во время работы под водой, подчеркивая его выдающуюся устойчивость к воздействию окружающей среды.

info-614-436 info-998-284

Замкнутый-цикл переработки: главное преимущество устойчивого развития

Одним из наиболее значительных нововведений этого исследования является возможность вторичной переработки.

В отличие от обычных конструкционных клеев, которые после отверждения постоянно сшиваются, полимеры на основе серы-поддаются химической деполимеризации в относительно мягких условиях гидрирования.

В исследовании сообщается:

·До87% восстановление мономера
·Эффективная регенерация полимеров
·Сравнимые механические свойства после реполимеризации

Даже клеевые системы, используемые для герметизации электронных компонентов, можно успешно отделить и переработать.

Такая стратегия переработки-по замкнутому циклу может значительно сократить количество электронных отходов и повысить экологичность материалов во многих отраслях.

Потенциальное промышленное применение

Сочетание структурной прочности и возможности вторичной переработки открывает возможности во многих отраслях.

Потенциальные приложения включают в себя:

Производство электроники
·Инкапсуляция печатной платы
·Защита электронного модуля
·Сборка бытовой электроники

Автомобильная промышленность
·Склеивание внутренних компонентов
·Легкие конструктивные узлы
·Защита аккумуляторного модуля

Промышленное производство
·Металлическое соединение
·Композитная сборка
·Производство структурных панелей

Экологичная упаковка
·Высокоэффективная-упаковка, пригодная для вторичной переработки.
·Прочная промышленная упаковка
·Защитные узлы

Что это означает для будущего клеев-расплавов

На протяжении десятилетий производители сталкивались с трудным компромиссом-:

Высокоэффективные конструкционные клеи-часто жертвуют возможностью вторичной переработки, тогда как пригодные для вторичной переработки клеи-расплавы обычно не обладают достаточной механической прочностью.

Это исследование показывает, что эти две цели больше не являются взаимоисключающими.

Создавая кристаллическую структуру вместо того, чтобы полагаться исключительно на химическую сшивку, будущие клеи-расплавы могут одновременно обеспечить:

· Структурный-уровень прочности
·Быстрая обработка
·Отличная долговечность
·Экологическая устойчивость
·Замкнутый-цикл рекуперации материалов

Это представляет собой значительный шаг вперед на пути к промышленным клеям следующего-поколения.

Заключение

Разработка устойчивых конструкционных клеев-расплавов на основе функционализированных кристаллических пластинок знаменует собой захватывающую веху в клеевой технологии.

Благодаря прочности на сдвиг внахлест, превышающей 15 МПа, выдающимся барьерным характеристикам и возможности переработки по замкнутому-циклу, эти материалы могут изменить сферу применения - от производства электроники до современной промышленной сборки.

Хотя коммерческое внедрение может потребовать дальнейшей оптимизации и-масштабной проверки производства, это исследование дает многообещающий план будущего высокоэффективных и экологически безопасных клеевых решений.

Поскольку отрасли продолжают уделять приоритетное внимание устойчивому развитию наряду с производительностью, ожидается, что подобные инновации будут играть все более важную роль в технологиях склеивания следующего поколения.

Часто задаваемые вопросы

Что такое конструкционный клей-расплав?

Конструкционный клей-расплав представляет собой термопластичный клей, способный обеспечить значительно более высокую механическую прочность, чем обычные клеи-расплавы, что делает его пригодным для-несущего промышленного применения.

Почему использование традиционных клеев-расплавов из ЭВА ограничено?

Клеи ЭВА обычно обеспечивают меньшую прочность на сдвиг, поскольку большая часть приложенного напряжения рассеивается через аморфные полимерные области, а не эффективно передается через кристаллические структуры.

Что делает этот новый клей устойчивым?

Новые серосодержащие-полимеры можно подвергать химической деполимеризации и регенерации, что позволяет перерабатывать-замкнутый цикл вместо окончательной утилизации.

Где можно использовать эти клеи?

Потенциальные области применения включают инкапсуляцию электроники, сборку автомобилей, промышленное производство, упаковку и усовершенствованное структурное соединение.

Заменяет ли эта технология эпоксидные клеи?

Еще нет. Хотя лабораторные результаты весьма многообещающи, необходимы дальнейшая промышленная проверка и коммерциализация, прежде чем повсеместная замена существующих конструкционных клеевых систем.

Чжэцзян Хороший клей Co., Ltd.

Компания Zhejiang Good Adhesive Co., Ltd была основана в 1996 году в Китае, занимает площадь более 10000 квадратных метров с годовым объемом производства 30000 тонн экологически чистых продуктов серии термоплавких клеев на основе EVA, полиолефина, эластомера, полиуретана, PA и животного белка.

Профессиональная команда

У нас есть собственная лаборатория и команда исследований и разработок, которые могут предоставить вам техническую поддержку в любое время.

Широкий диапазон применения

Основные отрасли применения клея-расплава включают переплет книг, упаковку продукции, фильтрацию, мебельную, автомобильную, медицинскую, аэрокосмическую, железнодорожную транспортную и другие отрасли.