VAE-polymeren - geplastificeerd copolymeer

Vinylacetaat-ethyleen (VAE) copolymeren hebben een ingebouwd voordeel als het gaat om weekmaking - ze hebben niet altijd een externe weekmaker nodig. Dit is waarom en hoe het werkt:

Intrinsieke plastificering

• Ethyleensegmenten als zachte domeinen - In de VAE-structuur werkt het ethyleencomonomeer als een interne verzachter. Het verstoort de kristalliniteit van de vinylacetaatfase, waardoor de glasovergangstemperatuur (Tg) daalt en de flexibiliteit toeneemt.
• Afstembare zachtheid - Door de VA:E verhouding tijdens de polymerisatie aan te passen, kunnen fabrikanten de gewenste balans tussen stijfheid en elasticiteit instellen.

Wanneer externe weekmakers worden gebruikt

• Doel - In sommige mengsels (bijvoorbeeld met PVC) kan VAE worden gecombineerd met conventionele weekmakers om de flexibiliteit, slagvastheid of optische helderheid verder te verbeteren.
• Mechanisme - Weekmakermoleculen dringen door tussen polymeerketens, waardoor de intermoleculaire krachten verminderen en de ketens vrijer kunnen bewegen. In PVC/VAE-mengsels kan dit ketenverstrengelingen oplossen en de lichttransmissie verhogen.
• Soorten - Gangbare keuzes zijn ftalaatvrije esters, citraten of weekmakers op biologische basis, afhankelijk van de regelgeving en prestatiebehoeften.

Verwerkingsoverwegingen

• Formuleringen zonder weekmakers - Veel moderne VAE-dispersies zijn ontworpen om flexibele films te vormen bij lage temperaturen zonder toegevoegde coalescentiemiddelen of weekmakers1.
• Compatibiliteit - VAE vertoont een hoge compatibiliteit met andere bindmiddelen en additieven, dus als er een weekmaker wordt toegevoegd, verspreidt deze zich meestal gelijkmatig zonder fasescheiding.

Kortom, het ethyleengehalte van VAE geeft het een "zelfplastiserend" karakter, maar formuleerders kunnen nog steeds externe weekmakers toevoegen als ze specifieke prestatieverbeteringen willen in mengsels of composieten.

Verdere toename van flexibiliteit met terpolymeer van Vinyl Ethelyne Acrylaat

Door een derde monomeer zoals acrylaat toe te voegen aan een ruggengraat van vinylacetaat-ethyleen (VAE) kan de flexibiliteit nog verder worden verhoogd, en niet alleen in de zin van "zachter aanvoelen".

Waarom acrylaten de flexibiliteit vergroten

• Lange, zachte zijkettingen - Acrylaateenheden (bijv. butylacrylaat, ethylacrylaat) hebben volumineuze, flexibele zijgroepen die de pakking van de ketens verstoren en de intermoleculaire krachten verminderen.
• Lagere glasovergangstemperatuur (Tg) - Acrylaten hebben doorgaans zeer lage Tg-waarden, dus door ze in de polymeermatrix op te nemen verschuift de totale Tg naar beneden, waardoor de elasticiteit bij kamertemperatuur toeneemt.
• Interne plastificering - Net als ethyleen in VAE werken acrylaten als ingebouwde weekmakers, maar met een nog sterker verzachtend effect.

Prestatieverbeteringen in terpolymeren

• Verbeterde schokbestendigheid - Ethyleen-acrylaat-vinylacetaat terpolymeren kunnen meer energie absorberen voordat ze breken, wat nuttig is in flexibele films, afdichtmiddelen en slagvaste kunststoffen.
• Verbeterde flexibiliteit bij lage temperaturen - Blijft buigzaam in koude omgevingen waar standaard VAE zou kunnen verstijven.
• Betere compatibiliteit - Acrylaten verbeteren de mengbaarheid met polaire en apolaire polymeren, waardoor de mogelijkheden voor formules toenemen.
• Zachtheid en haptiek op maat - Bepaalde vernette acrylaatterpolymeren geven een zacht gevoel en een matte afwerking met behoud van duurzaamheid.

Typische toepassingen

• Flexibele lijmen en afdichtingsmiddelen met brede substraathechting
• Zachte, weerbestendige films en coatings
• Slagvast gemaakte thermoplastische mengsels
• Cement/pleistermodificatoren met verbeterde scheurvastheid

Acrylaat toevoegen aan een VAE-systeem is als het geven van een "dubbele dosis" zachtheid - ethyleen brengt de basisflexibiliteit en acrylaat brengt het naar het volgende niveau en voegt extra taaiheid en compatibiliteit toe.

Voordelen en nadelen van externe weekmakers

Externe weekmakers zijn laagvluchtige verbindingen die aan een polymeer worden toegevoegd zonder dat ze chemisch aan het polymeer binden - ze werken door fysieke vermenging en intermoleculaire interacties. Dit maakt ze tot een veelzijdige en veelgebruikte manier om de eigenschappen van polymeren aan te passen, maar de aanpak gaat gepaard met nadelen.

Voordelen

• Verbeterde flexibiliteit en zachtheid - Ze verlagen de glasovergangstemperatuur (Tg), waardoor harde polymeren zoals PVC buigzaam en gemakkelijker hanteerbaar worden.
• Verbeterde verwerkbaarheid - Een lagere smeltviscositeit betekent gemakkelijker vormen, lagere verwerkingstemperaturen en minder energieverbruik.
• Duurzaamheid in bepaalde toepassingen - In soepel PVC kunnen ze helpen de prestaties tientallen jaren te behouden.
• Kosteneffectieve wijziging - Vaak goedkoper en eenvoudiger dan het veranderen van de polymeerchemie (interne plastificering).
• Veelzijdigheid in formulering - Compatibel met een breed scala aan additieven en vulstoffen, waardoor de mechanische en optische eigenschappen nauwkeurig kunnen worden afgesteld.

Nadelen

• Migratie en volatiliteit - Omdat ze niet chemisch gebonden zijn, kunnen ze na verloop van tijd uitlogen, wat kan leiden tot verlies van eigendom of kleverigheid van het oppervlak.
• Toename doorlaatbaarheid - Ze kunnen de doorlaatbaarheid van gassen, waterdamp en opgeloste stoffen verhogen door de cohesie van de film te verminderen.
• Mogelijke gezondheids- en milieuproblemen - Sommige klassen (bv. bepaalde ftalaten) worden door de regelgevende instanties onderzocht op toxiciteit of hormoonontregelende effecten.
• Instabiliteit op lange termijn - Verlies van weekmaker kan brosheid, krimp of barsten veroorzaken in verouderde producten.
• Compatibiliteitsbeperkingen