VAE polymery - poplastovaný kopolymer

Vinylacetát-ethylenové (VAE) kopolymery mají při plastifikaci určitou výhodu - nepotřebují vždy externí změkčovadlo. Zde je vysvětleno, proč a jak to funguje:

Vnitřní plastifikace

• Etylenové segmenty jako měkké domény - Ve struktuře VAE působí ethylenový komonomer jako vnitřní změkčovadlo. Narušuje krystalinitu vinylacetátové fáze, snižuje teplotu přechodu skla (Tg) a zvyšuje pružnost.
• Nastavitelná měkkost - Úpravou poměru VA:E během polymerace mohou výrobci nastavit požadovanou rovnováhu mezi tuhostí a pružností.

Při použití externích změkčovadel

• Účel - V některých směsích (např. s PVC) lze VAE kombinovat s konvenčními změkčovadly pro další zlepšení pružnosti, odolnosti proti nárazu nebo optické průhlednosti.
• Mechanismus - Molekuly plastifikátoru pronikají mezi polymerní řetězce, snižují mezimolekulární síly a umožňují řetězcům volnější pohyb. Ve směsích PVC/VAE se tak mohou rozpustit řetězce a zvýšit propustnost světla.
• Typy - Mezi běžné volby patří estery bez ftalátů, citráty nebo změkčovadla na biologické bázi v závislosti na regulačních a výkonnostních potřebách.

Úvahy o zpracování

• Složení bez plastifikátorů - Mnoho moderních disperzí VAE je navrženo tak, aby vytvářely pružné filmy při nízkých teplotách bez přidaných koalescenčních činidel nebo změkčovadel1.
• Kompatibilita - VAE vykazuje vysokou kompatibilitu s ostatními pojivy a přísadami, takže pokud se přidá změkčovadlo, má tendenci se rovnoměrně rozdělovat, aniž by došlo k oddělení fází.

Stručně řečeno, obsah ethylenu ve VAE mu dává "samoplastifikační" charakter, ale formulátoři mohou stále přidávat externí plastifikátory, pokud se zaměřují na specifické zlepšení vlastností směsí nebo kompozitů.

Další zvýšení flexibility terpolymeru vinylethylenakrylátu

Zavedení třetího monomeru, jako je akrylát, do vinylacetát-ethylenové (VAE) páteře může ještě více zvýšit flexibilitu, a to nejen ve smyslu "měkčího pocitu".

Proč akryláty zvyšují flexibilitu

• Dlouhé, měkké boční řetízky - Akrylátové jednotky (např. butylakrylát, ethylakrylát) mají objemné, pružné postranní skupiny, které narušují uspořádání řetězce a snižují mezimolekulární síly.
• Nižší teplota přechodu skla (Tg) - Akryláty mají obvykle velmi nízké hodnoty Tg, takže jejich začlenění do polymerní matrice posouvá celkovou Tg směrem dolů, čímž se zvyšuje elasticita při pokojové teplotě.
• Vnitřní plastifikace - Podobně jako ethylen ve VAE působí akryláty jako vestavěné změkčovadla, ale s ještě silnějším změkčovacím účinkem.

Zvýšení výkonu terpolymerů

• Zvýšená odolnost proti nárazu - Terpolymery ethylen-akrylát-vinylacetát mohou absorbovat více energie, než dojde k jejich roztržení, což je užitečné při výrobě pružných fólií, tmelů a nárazově modifikovaných plastů.
• Vylepšená flexibilita při nízkých teplotách - Zůstává poddajný i v chladném prostředí, kde by standardní VAE mohl ztuhnout.
• Lepší kompatibilita - Akryláty zlepšují mísitelnost s polárními i nepolárními polymery, čímž rozšiřují možnosti formulace.
• Přizpůsobená měkkost a haptika - Některé zesítěné akrylátové terpolymery dodávají na dotek měkký a matný povrch při zachování trvanlivosti.

Typické aplikace

• Flexibilní lepidla a tmely s širokou přilnavostí k podkladu
• Měkké fólie a povlaky odolné proti povětrnostním vlivům
• Rázově modifikované termoplastické směsi
• Modifikátory cementu/omítky se zvýšenou odolností proti prasklinám

Přidání akrylátu do systému VAE je jako "dvojitá dávka" měkkosti - ethylen přináší základní pružnost a akrylát ji posouvá na další úroveň a zároveň dodává další houževnatost a kompatibilitu.

Výhody a nevýhody vnějších změkčovadel

Externí změkčovadla jsou málo těkavé sloučeniny přidávané do polymeru, aniž by se na něj chemicky vázaly - působí prostřednictvím fyzikálního míchání a mezimolekulárních interakcí. To z nich činí univerzální a široce používaný způsob úpravy vlastností polymerů, ale tento přístup s sebou nese kompromisy.

Výhody

• Lepší pružnost a měkkost - Snižují teplotu přechodu skla (Tg), takže tuhé polymery, jako je PVC, jsou ohebné a lépe se s nimi manipuluje.
• Vylepšená zpracovatelnost - Snížená viskozita taveniny znamená snazší tvarování, nižší teploty zpracování a nižší spotřebu energie.
• Trvanlivost v určitých aplikacích - U pružného PVC mohou pomoci udržet výkon po celá desetiletí.
• Nákladově efektivní úprava - Často levnější a jednodušší než změna chemického složení polymeru (vnitřní plastifikace).
• Všestrannost složení - Kompatibilní se širokou škálou přísad a plniv, což umožňuje jemné doladění mechanických a optických vlastností.

Nevýhody

• Migrace a volatilita - Protože nejsou chemicky vázány, mohou se časem vyluhovat, což vede ke ztrátě vlastností nebo lepivosti povrchu.
• Zvýšení propustnosti - Mohou zvýšit propustnost pro plyny, vodní páru a rozpuštěné látky tím, že snižují soudržnost filmu.
• Potenciální zdravotní a environmentální problémy - Některé třídy (např. některé ftaláty) jsou pod dohledem regulačních orgánů kvůli toxicitě nebo účinkům narušujícím endokrinní systém.
• Dlouhodobá nestabilita - Úbytek změkčovadla může způsobit křehnutí, smršťování nebo praskání starších výrobků.
• Omezení kompatibility