VAE-polymerer - plastifisert kopolymer

Vinylacetat-etylen (VAE)-kopolymerer har en liten innebygd fordel når det gjelder plastifisering - de trenger ikke alltid en ekstern mykner i det hele tatt. Her er hvorfor og hvordan det fungerer:

Intrinsisk plastifisering

• Etyleniske segmenter som myke domener - I VAE-strukturen fungerer etylenkomonomeren som en indre mykgjører. Den forstyrrer krystalliniteten i vinylacetatfasen, noe som senker glassets overgangstemperatur (Tg) og øker fleksibiliteten.
• Avstemmbar mykhet - Ved å justere VA:E-forholdet under polymeriseringen kan produsentene finne den ønskede balansen mellom stivhet og elastisitet.

Når eksterne myknere brukes

• Formål - I noen blandinger (f.eks. med PVC) kan VAE kombineres med konvensjonelle myknere for å forbedre fleksibiliteten, slagfastheten eller den optiske klarheten ytterligere.
• Mekanisme - Myknere trenger inn mellom polymerkjedene, reduserer de intermolekylære kreftene og gjør at kjedene kan bevege seg friere. I PVC/VAE-blandinger kan dette løse opp kjedeforviklinger og øke lystransmisjonen.
• Typer - Vanlige valg inkluderer ftalatfrie estere, sitrater eller biobaserte myknere, avhengig av regelverk og ytelsesbehov.

Behandlingshensyn

• Formuleringer uten myknere - Mange moderne VAE-dispersjoner er utviklet for å danne fleksible filmer ved lave temperaturer uten tilsatte koalescerende midler eller myknere1.
• Kompatibilitet - VAE har høy kompatibilitet med andre bindemidler og tilsetningsstoffer, så hvis en mykner tilsettes, har den en tendens til å fordele seg jevnt uten faseseparasjon.

Kort sagt gir etyleninnholdet i VAE en "selvplastiserende" karakter, men formulatorer kan likevel tilsette eksterne myknere når de ønsker å oppnå spesifikke ytelsesjusteringer i blandinger eller kompositter.

Ytterligere økning av fleksibiliteten med terpolymer av vinyletylenakrylat

Ved å introdusere en tredje monomer, for eksempel en akrylat, i en vinylacetat-etylen (VAE)-ryggrad kan fleksibiliteten økes ytterligere, og ikke bare i form av en "mykere følelse".

Hvorfor akrylater øker fleksibiliteten

• Lange, myke sidekjeder - Akrylat-enheter (f.eks. butylakrylat, etylakrylat) har store, fleksible sidegrupper som forstyrrer kjedepakkingen og reduserer de intermolekylære kreftene.
• Lavere overgangstemperatur for glass (Tg) - Akrylater har vanligvis svært lave Tg-verdier, så ved å inkorporere dem i polymermatrisen forskyves den totale Tg-verdien nedover, noe som øker elastisiteten ved romtemperatur.
• Intern plastifisering - I likhet med etylen i VAE fungerer akrylater som innebygde myknere, men med en enda sterkere mykgjørende effekt.

Økt ytelse i terpolymerer

• Forbedret slagfasthet - Terpolymerer av etylen-akrylat-vinylacetat kan absorbere mer energi før de sprekker, noe som er nyttig i fleksible filmer, tetningsmidler og slagmodifisert plast.
• Forbedret fleksibilitet ved lave temperaturer - Forblir smidig i kalde omgivelser der standard VAE kan stivne.
• Bedre kompatibilitet - Akrylater forbedrer blandbarheten med polare og upolare polymerer, noe som gir flere formuleringsmuligheter.
• Skreddersydd mykhet og haptikk - Visse kryssbundne akrylatterpolymerer gir en myk følelse og matt finish, samtidig som de opprettholder holdbarheten.

Typiske bruksområder

• Fleksible lim og fugemasser med bred vedheft til underlaget
• Myke, værbestandige filmer og belegg
• Slagmodifiserte termoplastblandinger
• Sement-/pussmodifikatorer med forbedret sprekkmotstand

Å tilsette akrylat til et VAE-system er som å gi det en "dobbel dose" mykhet - etylen gir den grunnleggende fleksibiliteten, og akrylat tar den til neste nivå samtidig som det gir ekstra seighet og kompatibilitet.

Fordeler og ulemper med eksterne myknere

Eksterne myknere er lavflyktige forbindelser som tilsettes en polymer uten å binde seg kjemisk til den - de virker gjennom fysisk blanding og intermolekylære interaksjoner. Dette gjør dem til en allsidig og mye brukt måte å modifisere polymeregenskaper på, men metoden har sine ulemper.

Fordeler

• Forbedret fleksibilitet og mykhet - De senker glassets overgangstemperatur (Tg), noe som gjør stive polymerer som PVC bøyelige og lettere å håndtere.
• Forbedret bearbeidbarhet - Redusert smelteviskositet betyr enklere forming, lavere prosesstemperaturer og mindre energiforbruk.
• Holdbarhet i visse bruksområder - I fleksibel PVC kan de bidra til å opprettholde ytelsen i flere tiår.
• Kostnadseffektiv modifikasjon - Ofte billigere og enklere enn å endre polymerens kjemi (intern plastifisering).
• Allsidighet i formuleringen - Kompatibel med et bredt spekter av tilsetningsstoffer og fyllstoffer, noe som gjør det mulig å finjustere de mekaniske og optiske egenskapene.

Ulemper

• Migrasjon og volatilitet - Fordi de ikke er kjemisk bundet, kan de lekke ut over tid, noe som kan føre til tap av egenskaper eller klebrighet på overflaten.
• Økt permeabilitet - De kan øke permeabiliteten for gass, vanndamp og oppløste stoffer ved å redusere filmens kohesjon.
• Potensielle helse- og miljøproblemer - Noen klasser (f.eks. visse ftalater) er under myndighetskontroll på grunn av toksisitet eller hormonforstyrrende effekter.
• Langsiktig ustabilitet - Tap av mykner kan føre til sprøhet, krymping eller sprekkdannelser i eldre produkter.
• Kompatibilitetsgrenser