Προς το παρόν, υπάρχουν στην αγορά πολλοί συνηθισμένοι τύποι ελαστικών στεγανωτικών μονού συστατικού, κυρίως προϊόντα σιλικόνης και πολυουρεθάνης. Διαφορετικοί τύποι ελαστικών στεγανωτικών έχουν διαφορές στις ενεργές λειτουργικές ομάδες τους και στις σκληρυμένες κύριες αλυσιδωτές δομές. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν λίγο-πολύ περιορισμοί στα εφαρμοστέα μέρη και πεδία τους. Εδώ, παρουσιάζουμε τους μηχανισμούς σκλήρυνσης αρκετών κοινών ελαστικών στεγανωτικών μονού συστατικού και συγκρίνουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα διαφορετικών τύπων ελαστικών στεγανωτικών, ώστε να εμβαθύνουμε την κατανόησή μας και να κάνουμε τις κατάλληλες επιλογές σε πρακτικές εφαρμογές.
1. Κοινός μηχανισμός σκλήρυνσης ενός συστατικού με αντιδραστικό ελαστικό σφραγιστικό
Τα συνηθισμένα ελαστικά στεγανωτικά ενός συστατικού περιλαμβάνουν κυρίως: σιλικόνη (SR), πολυουρεθάνη (PU), τροποποιημένη πολυουρεθάνη με σιλυλική κατάληξη (SPU), πολυαιθέρα με σιλυλική κατάληξη (MS). Το προπολυμερές έχει διαφορετικές δραστικές λειτουργικές ομάδες και διαφορετικούς μηχανισμούς αντίδρασης σκλήρυνσης.
1.1Μηχανισμός σκλήρυνσης ελαστομερούς σιλικονούχου στεγανωτικού
Σχήμα 1. Μηχανισμός σκλήρυνσης του σιλικονούχου σφραγιστικού
Όταν χρησιμοποιούνται σφραγιστικά σιλικόνης, το προπολυμερές αντιδρά με ίχνη υγρασίας στον αέρα και στη συνέχεια στερεοποιείται ή βουλκανίζεται υπό τη δράση ενός καταλύτη. Τα παραπροϊόντα είναι μικρομοριακές ουσίες. Ο μηχανισμός φαίνεται στο Σχήμα 1. Ανάλογα με τις διαφορετικές μικρομοριακές ουσίες που απελευθερώνονται κατά τη σκλήρυνση, το σφραγιστικό σιλικόνης μπορεί επίσης να χωριστεί σε τύπο αποξύνισης, τύπο δεκετοξίμης και τύπο αποαλκοόλησης. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτών των τύπων κόλλας σιλικόνης συνοψίζονται στον Πίνακα 1.
Πίνακας 1. Σύγκριση των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων διαφόρων τύπων συγκολλητικών σιλικόνης
1.2 Μηχανισμός σκλήρυνσης ελαστικού σφραγιστικού πολυουρεθάνης
Το μονόσυστατικό στεγανωτικό πολυουρεθάνης (PU) είναι ένας τύπος πολυμερούς που περιέχει επαναλαμβανόμενα τμήματα ουρεθάνης (-NHCOO-) στην κύρια αλυσίδα του μορίου. Ο μηχανισμός σκλήρυνσης είναι ότι το ισοκυανικό αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει ένα ασταθές ενδιάμεσο καρβαμικό, το οποίο στη συνέχεια αποσυντίθεται ταχέως για να παράγει CO2 και αμίνη, και στη συνέχεια η αμίνη αντιδρά με την περίσσεια ισοκυανικού στο σύστημα και τελικά σχηματίζει ένα ελαστομερές με δομή δικτύου. Ο τύπος αντίδρασης σκλήρυνσης έχει ως εξής:
Σχήμα 1. Μηχανισμός αντίδρασης σκλήρυνσης στεγανωτικού πολυουρεθάνης
1.3 Μηχανισμός σκλήρυνσης στεγανωτικού πολυουρεθάνης τροποποιημένου με σιλάνιο
Σχήμα 3. Μηχανισμός αντίδρασης σκλήρυνσης στεγανωτικού πολυουρεθάνης τροποποιημένου με σιλάνιο
Λόγω ορισμένων μειονεκτημάτων των στεγανωτικών πολυουρεθάνης, η πολυουρεθάνη τροποποιήθηκε πρόσφατα με σιλάνιο για την παρασκευή συγκολλητικών ουσιών, σχηματίζοντας έναν νέο τύπο στεγανωτικής κόλλας με κύρια αλυσίδα δομής πολυουρεθάνης και τελική ομάδα αλκοξυσιλανίου, που ονομάζεται στεγανωτικό πολυουρεθάνης τροποποιημένο με σιλάνιο (SPU). Η αντίδραση σκλήρυνσης αυτού του τύπου στεγανωτικού είναι παρόμοια με αυτή της σιλικόνης, δηλαδή, οι αλκοξυομάδες αντιδρούν με την υγρασία για να υποστούν υδρόλυση και πολυσυμπύκνωση για να σχηματίσουν μια σταθερή τρισδιάστατη δομή δικτύου Si-O-Si (Σχήμα 3). Τα σημεία διασύνδεσης δικτύου και μεταξύ των σημείων διασύνδεσης είναι δομές εύκαμπτων τμημάτων πολυουρεθάνης.
1.4 Μηχανισμός σκλήρυνσης στεγανωτικών πολυαιθέρων με τερματικά σιλύλια
Το σιλυλο-τερματικό πολυαιθερικό σφραγιστικό (MS) είναι μια ελαστική κόλλα ενός συστατικού που βασίζεται σε τροποποίηση σιλανίου. Συνδυάζει τα πλεονεκτήματα τόσο της πολυουρεθάνης όσο και της σιλικόνης, είναι μια νέα γενιά προϊόντων συγκολλητικού σφραγιστικού, χωρίς PVC, λάδι σιλικόνης, ισοκυανικό και διαλύτη. Η κόλλα MS αντιδρά με την υγρασία του αέρα σε θερμοκρασία δωματίου, έτσι ώστε το σιλανιωμένο πολυμερές με δομή -Si(OR) ή -SIR (OR)- να υδρολύεται στο άκρο της αλυσίδας και να διασυνδέεται σε ένα ελαστομερές με δομή δικτύου Si-O-Si για να επιτευχθεί αποτέλεσμα σφράγισης και συγκόλλησης. Η διαδικασία αντίδρασης σκλήρυνσης έχει ως εξής:
Σχήμα 4. Μηχανισμός σκλήρυνσης στεγανωτικού πολυαιθέρα με τερματική σιλυλική ομάδα
2. Σύγκριση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων των κοινών ελαστικών στεγανωτικών μονού συστατικού
2.1 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των σιλικονούχων στεγανωτικών
⑴Πλεονεκτήματα του στεγανωτικού σιλικόνης:
① Εξαιρετική αντοχή στις καιρικές συνθήκες, αντοχή στο οξυγόνο, αντοχή στο όζον και αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία· ② Καλή ευελιξία σε χαμηλές θερμοκρασίες.
⑵Μειονεκτήματα του στεγανωτικού σιλικόνης:
① Κακή αναδιαμόρφωση και δεν μπορεί να βαφτεί. ② Χαμηλή αντοχή στο σχίσιμο. ③ Ανεπαρκής αντοχή στο λάδι. ④ Δεν είναι ανθεκτικό σε τρυπήματα. ⑤ Το συγκολλητικό στρώμα παράγει εύκολα ελαιώδη στραγγίσματα που μολύνουν το σκυρόδεμα, την πέτρα και άλλα χαλαρά υποστρώματα.
2.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των στεγανωτικών πολυουρεθάνης
⑴Πλεονεκτήματα του στεγανωτικού πολυουρεθάνης:
① Καλή πρόσφυση σε μια ποικιλία υποστρωμάτων· ② Εξαιρετική ευκαμψία σε χαμηλές θερμοκρασίες· ③ Καλή ελαστικότητα και εξαιρετικές ιδιότητες αποκατάστασης, κατάλληλες για δυναμικές ενώσεις· ④ Υψηλή μηχανική αντοχή, εξαιρετική αντοχή στη φθορά, αντοχή στο λάδι και αντοχή στη βιολογική γήρανση· ⑤ Τα περισσότερα στεγανωτικά πολυουρεθάνης ενός συστατικού που σκληραίνουν με την υγρασία δεν περιέχουν διαλύτες και δεν ρυπαίνουν το υπόστρωμα και το περιβάλλον· ⑥ Η επιφάνεια του στεγανωτικού μπορεί να βαφτεί και είναι εύχρηστη.
⑵Μειονεκτήματα του στεγανωτικού πολυουρεθάνης:
① Κατά τη σκλήρυνση σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας και υγρασίας με σχετικά γρήγορη ταχύτητα, δημιουργούνται εύκολα φυσαλίδες, γεγονός που επηρεάζει την απόδοση του στεγανωτικού. ② Κατά τη συγκόλληση και σφράγιση εξαρτημάτων μη πορωδών υποστρωμάτων (όπως γυαλί, μέταλλο κ.λπ.), απαιτείται γενικά αστάρι. ③ Ρηχό. Η χρωματική σύνθεση είναι ευαίσθητη στη γήρανση από την υπεριώδη ακτινοβολία και η σταθερότητα αποθήκευσης της κόλλας επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη συσκευασία και τις εξωτερικές συνθήκες. ④ Η αντοχή στη θερμότητα και η αντοχή στη γήρανση είναι ελαφρώς ανεπαρκείς.
2.3 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των στεγανωτικών πολυουρεθάνης τροποποιημένων με σιλάνιο
⑴Πλεονεκτήματα του στεγανωτικού πολυουρεθάνης τροποποιημένου με σιλάνιο:
① Η σκλήρυνση δεν παράγει φυσαλίδες. ② Έχει καλή ευκαμψία, αντοχή στην υδρόλυση και σταθερότητα στις χημικές ουσίες. ③ Εξαιρετική αντοχή στις καιρικές συνθήκες, αντοχή στη θερμότητα, αντοχή στη γήρανση, σταθερότητα αποθήκευσης του προϊόντος. ④ Ευρεία προσαρμοστικότητα στα υποστρώματα, κατά τη συγκόλληση. Γενικά, δεν απαιτείται αστάρι. ⑤ Η επιφάνεια μπορεί να βαφτεί.
⑵Μειονεκτήματα του στεγανωτικού πολυουρεθάνης τροποποιημένου με σιλάνιο:
① Η αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του σιλικονούχου στεγανωτικού. ② Η αντοχή στο σχίσιμο είναι ελαφρώς χειρότερη από αυτή του πολυουρεθανικού στεγανωτικού.
2.4 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των στεγανωτικών πολυαιθέρων με τερματική σιλυλική ομάδα
⑴Πλεονεκτήματα του στεγανωτικού πολυαιθέρα με σιλυλο-τερματισμένη ουσία:
① Έχει εξαιρετικές ιδιότητες συγκόλλησης στα περισσότερα υποστρώματα και μπορεί να επιτύχει συγκόλληση ενεργοποίησης χωρίς αστάρι. ② Έχει καλύτερη αντοχή στη θερμότητα και στην υπεριώδη γήρανση από την κοινή πολυουρεθάνη. ③ Μπορεί να βαφτεί στην επιφάνειά του.
⑵Μειονεκτήματα του στεγανωτικού πολυαιθέρα με τερματική σιλυλική ένωση:
① Η αντοχή στις καιρικές συνθήκες δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή της σιλικόνης και εμφανίζονται ρωγμές στην επιφάνεια μετά τη γήρανση. ② Η πρόσφυση στο γυαλί είναι κακή.
Μέσω της παραπάνω εισαγωγής, έχουμε μια προκαταρκτική κατανόηση των μηχανισμών σκλήρυνσης αρκετών συνήθως χρησιμοποιούμενων τύπων ελαστικών στεγανωτικών μονού συστατικού και, συγκρίνοντας τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους, μπορούμε να επιτύχουμε μια συνολική κατανόηση κάθε προϊόντος. Σε πρακτικές εφαρμογές, το στεγανωτικό μπορεί να επιλεγεί σύμφωνα με τις πραγματικές συνθήκες εφαρμογής του εξαρτήματος συγκόλλησης, ώστε να επιτευχθεί καλή σφράγιση ή συγκόλληση του εξαρτήματος εφαρμογής.
Ώρα δημοσίευσης: 15 Νοεμβρίου 2023