-13 .jpg

Стійкі конструкційні термоплавкі клеї:

Поєднання високої міцності зв’язку із замкнутим-циклом переробки

вступ

Термоплавкі клеї (HMAs) стали важливим рішенням для склеювання в пакуванні, деревообробці, автомобільній промисловості, електроніці, продуктах гігієни та промисловому складанні завдяки своїй формулі, що не містить розчинників, швидкій швидкості затвердіння та екологічно чистій обробці.

Однак звичайні клеї-розплави-особливо системи на основі EVA (етиленвінілацетату)-все ще стикаються зі значними проблемами, коли потрібне структурне з’єднання. Їх межа міцності на зріз зазвичай залишається нижче4 МПа, що робить їх непридатними для багатьох вимогливих інженерних застосувань.

Тим часом традиційні конструкційні адгезиви, такі як епоксидний і поліуретановий, забезпечують чудову ефективність з’єднання, але покладаються на незворотне хімічне зшивання, що робить переробку майже неможливою та сприяє збільшенню пластикових відходів.

Недавнє дослідження, опубліковане вРозширені матеріалипредставляє багатообіцяюче рішення: нове поколіннядовговічні конструкційні клеї-розплавиякі поєднують виняткову ефективність зв’язування з-замкнутим циклом переробки.

Чому звичайні термоплавкі клеї мають обмеження щодо ефективності

Традиційні термоклеї EVA мають численні переваги:

· Швидка швидкість схоплювання

· Легка обробка

· Низький рівень викидів ЛОС

· Відмінна ефективність виробництва

·Економічна-ефективність

Однак їх молекулярна структура обмежує їх механічні властивості.

Полярні групи вінілацетату в основному розподілені в аморфних областях замість кристалічних доменів. Під час механічного навантаження велика частина прикладеної сили розсіюється у вигляді тепла, а не зберігається пружно, що призводить до відносно низької когезійної міцності.

З цієї причини клеї EVA широко використовуються для:

· Запечатування картону

· Збірка виробу

· Виробництво меблів

· Упаковка

· Маркування

але рідко вибираються для важких структурних зв’язків.

Нова стратегія дизайну: функціональні кристалічні ламелі

Дослідники з Університету штату Колорадо запропонували інноваційний молекулярний дизайн, представившиполярні функціональні групи безпосередньо в кристалічні ламеліа не аморфні області.

Замість того, щоб модифікувати лише хімічний склад клейової поверхні, команда розробила внутрішню кристалічну структуру полімеру, щоб покращити передачу напруги по всьому матеріалу.

Ця стратегія дозволяє зовнішнім силам зберігатися як пружна енергія всередині кристалічних доменів, а не розсіюватися, значно підвищуючи міцність зв’язку.

Ця концепція являє собою зовсім інший підхід порівняно з традиційним дизайном структурного клею.

info-658-316

Полімери,-які містять сірку, забезпечують виняткову міцність з’єднання

Щоб ще більше посилити міжфазну взаємодію, дослідники синтезували кілька напівкристалічних полімерів,-що містять сірку, зокрема:

·PC22S

·PC22SO2

·Сополімери СР-3

Тестування продемонструвало значні покращення.

Склеювання деревини

Міцність на зріз перевищена:

14,7 МПа

що приблизнов чотири рази міцніше, ніж звичайні термоклеї EVA.

Склеювання з нержавіючої сталі

Клей СР-3 досяг:

15,1 МПа

на підкладках з нержавіючої сталі.

Навіть гібридні з’єднання деревини-зі-сталлю підтримували міцність на зсув, що наближалася18,7 МПа, демонструючи відмінну сумісність з різними конструкційними матеріалами.

Ці результати поміщають матеріал у діапазон продуктивності, який зазвичай пов’язаний зі структурними клеями, зберігаючи при цьому переваги обробки гарячим розплавом.

info-742-520 info-884-488

Покращені механічні властивості завдяки кристалічній інженерії

Динамічний механічний аналіз показав, що нові полімери мають:

· Вищий модуль зберігання

· Більша міцність на розрив

· Покращена міцність

· Краща здатність накопичувати енергію

· Підвищена когезійна міцність

На відміну від звичайних клеїв, які розсіюють енергію під навантаженням, ці матеріали ефективно перетворюють механічну силу в пружну деформацію.

Ця молекулярна архітектура значно покращує довговічність протягом-тривалого терміну служби.

info-1018-446 info-886-474

Чудова бар'єрна продуктивність для електроніки

Окрім високої міцності з’єднання, нещодавно розроблені полімери також виявляють чудові бар’єрні властивості.

Порівняно з поліетиленом високої-щільності (HDPE) матеріали демонструють:

· Низька киснепроникність

· Низька швидкість пропускання водяної пари

· Підвищена вологостійкість

Ці характеристики роблять їх особливо привабливими для:

· Електронна інкапсуляція

·Захист друкованої плати (PCB).

· Чутливі електронні пристрої

· Застосування в суворих умовах навколишнього середовища

Дослідники продемонстрували, що PC22S успішно захищає друковані плати навіть під час роботи під водою, підкреслюючи його виняткову стійкість до навколишнього середовища.

info-614-436 info-998-284

Переробка-замкнутого циклу: головна перевага сталого розвитку

Одним із найбільш значущих нововведень цього дослідження є його можливість переробки.

На відміну від звичайних конструкційних клеїв, які постійно зшиваються після затвердіння, полімери-на основі сірки можна хімічно деполімеризувати за відносно м’яких умов гідрування.

Дослідження повідомляє:

· До87% відновлення мономеру
· Ефективна регенерація полімерів
· Порівнянні механічні властивості після реполімеризації

Навіть клейові системи, що використовуються для інкапсуляції електронних компонентів, можна відокремити та успішно переробити.

Ця стратегія-замкнутого циклу переробки може значно зменшити кількість електронних відходів і підвищити стійкість матеріалів у багатьох галузях.

Потенційне промислове застосування

Поєднання міцності конструкції та можливості вторинної переробки відкриває можливості для багатьох секторів.

Потенційні програми включають:

Виробництво електроніки
·Інкапсуляція PCB
·Захист електронного модуля
· Збірка побутової електроніки

Автомобільна промисловість
·Склеювання внутрішніх компонентів
· Легкі конструктивні вузли
·Захист акумуляторного модуля

Промислове виробництво
· Склеювання металу
· Композитна збірка
·Виготовлення конструкційних панелей

Екологічна упаковка
·Високо{0}}ефективне пакування, яке можна переробити
· Міцна промислова упаковка
·Захисні вузли

Що це означає для майбутнього термоплавких клеїв

Десятиліттями виробники стикалися зі складним компромісом:-

Високо{0}}ефективні конструкційні клеї часто не підлягають вторинній переробці, тоді як клеї-розплави, що підлягають переробці, зазвичай не мають достатньої механічної міцності.

Це дослідження демонструє, що дві цілі більше не є взаємовиключними.

Завдяки розробці кристалічної структури замість того, щоб покладатися виключно на хімічне зшивання, майбутні клеї-розплави можуть одночасно забезпечувати:

· Міцність-структурного рівня
· Швидка обробка
· Чудова довговічність
· Екологічна стійкість
·Відновлення-матеріалів із замкнутим циклом

Це є значним прогресом у напрямку промислових клеїв наступного-покоління.

Висновок

Розробка стійких структурних клеїв-розплавів на основі функціональних кристалічних пластин знаменує собою захоплюючу віху в технології клеїв.

Завдяки міцності на зсув, що перевищує 15 МПа, надзвичайним бар’єрним характеристикам і здатності досягати замкнутого-циклу переробки, ці матеріали мають потенціал змінити форму застосувань від виробництва електроніки до передового промислового складання.

Хоча для комерційного впровадження все ще може знадобитися подальша оптимізація та-підтвердження великомасштабного виробництва, це дослідження дає багатообіцяючий план для майбутнього високо-ефективних, екологічно відповідальних клейових рішень.

Оскільки промисловість продовжує віддавати пріоритет стійкості разом із продуктивністю, очікується, що подібні інновації відіграватимуть дедалі важливішу роль у наступному поколінні технологій склеювання.

Часті запитання

Що таке конструкційний термоклей?

Конструкційний клей-розплав — це термопластичний клей, здатний забезпечувати значно вищу механічну міцність, ніж звичайні клей-розплав, що робить його придатним для -навантажувальних промислових застосувань.

Чому традиційні термоклеї EVA обмежені?

Клеї EVA зазвичай забезпечують нижчу міцність на зсув, оскільки більша частина прикладеного напруги розсіюється через аморфні полімерні області, а не ефективно передається через кристалічні структури.

Що робить цей новий клей стійким?

Нові полімери,-що містять сірку, можна хімічно деполімеризувати та регенерувати, що забезпечує замкнутий{1}}цикл переробки замість остаточної утилізації.

Де можна використовувати ці клеї?

Потенційні сфери застосування включають інкапсуляцію електроніки, збірку автомобілів, промислове виробництво, пакування та вдосконалене структурне з’єднання.

Чи замінює ця технологія епоксидні клеї?

ще ні. Незважаючи на те, що лабораторні результати є багатообіцяючими, необхідні подальша промислова валідація та комерціалізація перед широкомасштабною заміною існуючих структурних клейових систем.

Zhejiang Good Adhesive Co., Ltd.

Компанія Zhejiang Good Adhesive Co., Ltd була заснована в 1996 році в Китаї, займає площу понад 10 000 квадратних метрів з річною продуктивністю 30 000 тонн екологічно чистих клеїв-розплавів на основі EVA, поліолефіну, еластомеру, поліуретану, ПА та тваринного білка.

Професійна команда

У нас є власна лабораторія та команда досліджень і розробок, ми можемо надати вам технічну підтримку в будь-який час.

Широкий діапазон застосування

Основні галузі застосування клею-розплаву включають палітурку книг, упаковку продуктів, фільтри, меблі, автомобільну, медичну, аерокосмічну, залізничну та інші галузі.