تجزیه و تحلیل مختصری از انواع و خواص فیزیکی و شیمیایی اصلی چسب ها

چسب های طبیعی چسب هایی هستند که معمولا در زندگی ما استفاده می شوند. با توجه به منابع مختلف، می توان آن را به چسب حیوانی، چسب گیاهی و چسب معدنی تقسیم کرد. چسب حیوانی شامل چسب پوست، چسب استخوان، شلاک، چسب کازئین، چسب آلبومین، چسب مثانه ماهی و غیره است. چسب گیاهی شامل نشاسته، دکسترین، رزین، صمغ عربی، لاستیک طبیعی و غیره است. چسب معدنی شامل موم معدنی، آسفالت صبر کنید. به دلیل منابع فراوان، قیمت پایین و سمیت کم، در مبلمان، صحافی، بسته بندی و صنایع دستی کاربرد فراوانی دارد.

چسب نشاسته

پس از ورود چسب نشاسته به قرن بیست و یکم، عملکرد محیطی خوب این ماده به ویژگی اصلی ماده جدید تبدیل خواهد شد. نشاسته یک منبع طبیعی تجدید پذیر غیر سمی، بی ضرر، کم هزینه، زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست است. به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. به ویژه در سال های اخیر، فناوری تولید صنعتی چسب در جهان در جهت صرفه جویی در انرژی، هزینه کم، بدون ضرر، ویسکوزیته بالا و بدون حلال در حال توسعه است.

چسب نشاسته به عنوان نوعی محصول حفاظت از محیط زیست سبز، توجه گسترده و توجه زیادی را در صنعت چسب به خود جلب کرده است. تا آنجا که به کاربرد و توسعه چسب‌های نشاسته مربوط می‌شود، چشم‌انداز چسب‌های نشاسته‌ای که توسط نشاسته ذرت اکسید شده‌اند، امیدوارکننده است، و تحقیقات و کاربرد بیشترین میزان را دارد.

اخیراً نشاسته به عنوان چسب عمدتاً در کاغذ و محصولات کاغذی مانند آب بندی کارتن و کارتن، برچسب زدن، چسباندن هواپیما، چسباندن پاکت، چسباندن کیسه های کاغذی چند لایه و غیره استفاده می شود.

چندین چسب معمولی نشاسته در زیر معرفی می شوند:

چسب نشاسته اکسید شده

ژلاتینه کننده تهیه شده از مخلوط نشاسته اصلاح شده با درجه پلیمریزاسیون کم حاوی گروه آلدهید و گروه کربوکسیل و آب تحت اثر اکسیدان با حرارت دادن یا ژلاتینه شدن در دمای اتاق، یک چسب نشاسته بارگذاری شده است. پس از اکسید شدن نشاسته، نشاسته اکسید شده با حلالیت در آب، ترشوندگی و چسبندگی تشکیل می شود.

مقدار اکسیدان کم است، درجه اکسیداسیون کافی نیست، مقدار کل گروه های عاملی جدید تولید شده توسط نشاسته کاهش می یابد، ویسکوزیته چسب افزایش می یابد، ویسکوزیته اولیه کاهش می یابد، سیالیت ضعیف است. تأثیر زیادی بر اسیدیته، شفافیت و محتوای هیدروکسیل چسب دارد.

با طولانی شدن زمان واکنش، درجه اکسیداسیون افزایش می یابد، محتوای گروه کربوکسیل افزایش می یابد و ویسکوزیته محصول به تدریج کاهش می یابد، اما شفافیت بهتر و بهتر می شود.

چسب نشاسته استری شده

چسب های نشاسته ای استری شده، چسب های نشاسته ای غیرقابل تجزیه هستند که از طریق واکنش استریفیکاسیون بین گروه های هیدروکسیل مولکول های نشاسته و سایر مواد، گروه های عملکردی جدیدی به نشاسته می بخشند و در نتیجه عملکرد چسب های نشاسته را بهبود می بخشند. به دلیل پیوند متقابل جزئی نشاسته استری شده، ویسکوزیته افزایش می یابد، پایداری ذخیره سازی بهتر است، خواص ضد رطوبت و ضد ویروس بهبود می یابد، و لایه چسب می تواند در مقابل عملکرد زیاد و کم و متناوب مقاومت کند.

چسب نشاسته پیوندی

پیوند نشاسته به این صورت است که از روش‌های فیزیکی و شیمیایی برای تولید رادیکال‌های آزاد زنجیره مولکولی نشاسته استفاده می‌شود و در هنگام مواجهه با مونومرهای پلیمری، واکنش زنجیره‌ای ایجاد می‌شود. یک زنجیره جانبی متشکل از مونومرهای پلیمری بر روی زنجیره اصلی نشاسته تولید می شود.

با بهره گیری از این ویژگی که هر دو مولکول پلی اتیلن و نشاسته دارای گروه های هیدروکسیل هستند، می توان بین پلی وینیل الکل و مولکول های نشاسته پیوند هیدروژنی ایجاد کرد که نقش پیوند بین مولکول های پلی وینیل الکل و نشاسته را ایفا می کند، به طوری که چسب نشاسته به دست آمده دارای مقدار بیشتری است. خاصیت چسبندگی، سیالیت و ضد یخ زدگی خوب.

از آنجایی که چسب نشاسته ای یک چسب پلیمری طبیعی است، قیمت پایین، غیرسمی و بی مزه بوده و هیچ گونه آلودگی برای محیط زیست ندارد، از این رو تحقیقات و کاربرد فراوانی بر روی آن انجام شده است. اخیراً چسب های نشاسته ای عمدتاً در کاغذ، پارچه های پنبه ای، پاکت نامه، لیبل و مقوای راه راه استفاده می شود.

چسب سلولزی

مشتقات اتر سلولز که به عنوان چسب استفاده می شوند عمدتاً شامل متیل سلولز، اتیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز و سایر اتیل سلولز (EC): یک آلکیل اتر سلولز غیریونی، گرمانرم، نامحلول در آب است.

دارای پایداری شیمیایی خوب، مقاومت قلیایی قوی، عایق الکتریکی عالی و رئولوژی مکانیکی است و دارای ویژگی های حفظ استحکام و انعطاف پذیری در دماهای بالا و پایین است. به راحتی با موم، رزین، نرم کننده و غیره به عنوان کاغذ، لاستیک، چرم، چسب پارچه سازگار است.

متیل سلولز (CMC): اتر سلولز یونی. در صنعت نساجی، CMC اغلب برای جایگزینی نشاسته با کیفیت بالا به عنوان یک عامل اندازه برای پارچه ها استفاده می شود. منسوجات پوشش داده شده با CMC می توانند نرمی را افزایش داده و خواص چاپ و رنگرزی را تا حد زیادی بهبود بخشند. در صنایع غذایی، انواع بستنی های خامه ای اضافه شده با CMC دارای ثبات شکل خوبی هستند، به راحتی رنگ می شوند و به راحتی نرم نمی شوند. به عنوان چسب از آن برای ساخت انبر، جعبه کاغذ، کیسه کاغذ، کاغذ دیواری و چوب مصنوعی استفاده می شود.

استر سلولزمشتقات: عمدتا نیتروسلولز و استات سلولز. نیتروسلولز: همچنین به عنوان نیترات سلولز شناخته می شود، محتوای نیتروژن آن به دلیل درجات مختلف استری شدن عموماً بین 10 تا 14 درصد است.

محتوای بالای آن معمولاً به عنوان پنبه آتش شناخته می شود که در ساخت باروت بدون دود و کلوئیدی استفاده می شود. محتوای کم معمولاً به عنوان کلودیون شناخته می شود. در آب نامحلول است، اما در حلال مخلوط اتیل الکل و اتر محلول است و محلول آن کلودیون است. از آنجایی که حلال کلودیون تبخیر می شود و یک لایه سخت تشکیل می دهد، اغلب برای بسته شدن بطری، محافظت از زخم و اولین سلولوئید پلاستیکی در تاریخ استفاده می شود.

اگر مقدار مناسبی از رزین آلکیدی به عنوان اصلاح کننده اضافه شود و مقدار مناسبی از کافور به عنوان یک عامل سفت کننده استفاده شود، به یک چسب نیتروسلولزی تبدیل می شود که اغلب برای چسباندن کاغذ، پارچه، چرم، شیشه، فلز و سرامیک استفاده می شود.

استات سلولز: همچنین به عنوان استات سلولز شناخته می شود. در حضور کاتالیزور اسید سولفوریک، سلولز با مخلوطی از اسید استیک و اتانول استیت می شود و سپس اسید استیک رقیق به آن اضافه می شود تا محصول تا درجه استری مطلوب هیدرولیز شود.

در مقایسه با نیتروسلولز، استات سلولز را می توان برای فرموله کردن چسب های مبتنی بر حلال برای چسباندن محصولات پلاستیکی مانند لیوان و اسباب بازی استفاده کرد. در مقایسه با نیترات سلولز، دارای مقاومت ویسکوزیته و دوام عالی است، اما مقاومت ضعیفی در برابر اسید، مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت در برابر آب و هوا دارد.

چسب پروتئینی

چسب پروتئینی نوعی چسب طبیعی با مواد پروتئینی به عنوان ماده اولیه اصلی است. چسب ها را می توان از پروتئین حیوانی و پروتئین گیاهی تهیه کرد. با توجه به پروتئین مورد استفاده به پروتئین حیوانی (چسب فن، ژلاتین، چسب پروتئین پیچیده و آلبومین) و پروتئین گیاهی (صمغ لوبیا و غیره) تقسیم می شود. آنها معمولاً در هنگام خشک شدن دارای کشش باند بالایی هستند و در ساخت مبلمان و تولید محصولات چوبی استفاده می شوند. با این حال، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر آب ضعیف است که چسب های پروتئین حیوانی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

چسب پروتئین سویا: پروتئین گیاهی نه تنها یک ماده خام غذایی مهم است، بلکه کاربردهای گسترده ای در زمینه های غیر غذایی دارد. در اوایل سال 1923، جانسون بر روی چسب های پروتئین سویا توسعه یافت و برای ثبت اختراع چسب های پروتئین سویا درخواست داد.

در سال 1930، چسب تخته رزین فنولیک پروتئین سویا (DuPont Mass Division) به دلیل استحکام پیوند ضعیف و هزینه تولید بالا به طور گسترده ای مورد استفاده قرار نگرفت.

در دهه های اخیر به دلیل گسترش بازار چسب، اسیدی بودن منابع نفتی جهانی و آلودگی های زیست محیطی مورد توجه قرار گرفته است که باعث شد صنعت چسب در مورد چسب های طبیعی جدید تجدید نظر کند و در نتیجه چسب های پروتئین سویا بار دیگر به کانون تحقیقاتی تبدیل شود.

چسب سویا غیر سمی، بی مزه، آسان برای استفاده است، اما مقاومت ضعیفی در برابر آب دارد. افزودن 0.1٪ ~ 1.0٪ (جرم) از عوامل اتصال متقابل مانند تیوره، دی سولفید کربن، تری کربوکسی متیل سولفید و غیره می تواند مقاومت در برابر آب را بهبود بخشد و چسب هایی برای اتصال چوب و تولید تخته سه لا ایجاد کند.

چسب های پروتئین حیوانی: چسب های حیوانی به طور گسترده ای در صنایع مبلمان و فرآوری چوب استفاده می شود. محصولاتی که معمولا مورد استفاده قرار می گیرند شامل مبلمان مانند صندلی، میز، کابینت، مدل، اسباب بازی، لوازم ورزشی و دکور می باشد.

چسب های حیوانی مایع جدیدتر با محتوای جامد 50 تا 60 درصد شامل انواع سریع و آهسته پخت هستند که در چسباندن پانل های قاب کابینت های تخته سخت، مونتاژ خانه متحرک، لمینت های دشوار و سایر حیوانات حرارتی ارزان قیمت استفاده می شوند. موارد تقاضای چسب های کوچک و متوسط ​​برای چسب.

چسب حیوانی یک نوع پایه چسب است که در نوارهای چسب استفاده می شود. این نوارها را می توان برای کیسه های خرده فروشی معمولی سبک و همچنین نوارهای سنگین مانند بسته بندی یا بسته بندی فیبر جامد و جعبه های راه راه برای محموله هایی که در آن عملیات مکانیکی سریع و استحکام باند بالا بادوام مورد نیاز است استفاده کرد.

در این زمان مقدار چسب استخوان زیاد است و چسب پوست اغلب به تنهایی یا همراه با چسب استخوان استفاده می شود. به گزارش Coating Online، چسب مورد استفاده عموماً با محتوای جامد حدود 50 درصد فرموله می شود و می توان آن را با دکسترین در 10 تا 20 درصد جرم چسب خشک و همچنین مقدار کمی ماده مرطوب کننده، نرم کننده، مخلوط کرد. مهار کننده ژل (در صورت لزوم).

چسب (60 ~ 63 ℃) معمولاً با رنگ روی کاغذ پشتی مخلوط می شود و میزان رسوب جامد به طور کلی 25٪ از جرم پایه کاغذ است. نوار مرطوب را می توان تحت کشش با غلتک های گرم شده با بخار یا با گرم کن های مستقیم هوای قابل تنظیم خشک کرد.

علاوه بر این، کاربردهای چسب حیوانی شامل ساخت کاغذ سنباده و ساینده های گاز، اندازه و پوشش منسوجات و کاغذ، و صحافی کتاب و مجلات است.

چسب تانن

تانن یک ترکیب آلی حاوی گروه های پلی فنلی است که به طور گسترده در ساقه، پوست، ریشه، برگ و میوه گیاهان وجود دارد. عمدتاً از ضایعات پوست پردازش چوب و گیاهان با محتوای تانن بالا. تانن، فرمالدئید و آب مخلوط شده و حرارت داده می شود تا رزین تانن به دست آید، سپس ماده پخت و پرکننده اضافه می شود و با هم زدن یکنواخت چسب تانن به دست می آید.

چسب تانن مقاومت خوبی در برابر پیری حرارت و رطوبت دارد و عملکرد چسباندن چوب مشابه چسب فنلی است. عمدتاً برای چسباندن چوب و غیره استفاده می شود.

چسب لیگنین

لیگنین یکی از اجزای اصلی چوب است و محتوای آن حدود 20 تا 40 درصد چوب را تشکیل می دهد و بعد از سلولز در رتبه دوم قرار دارد. استخراج لیگنین به طور مستقیم از چوب دشوار است و منبع اصلی مایع زباله خمیر کاغذ است که از نظر منابع بسیار غنی است.

لیگنین به تنهایی به عنوان یک چسب استفاده نمی شود، بلکه یک پلیمر رزین فنلی است که از اثر گروه فنلی لیگنین و فرمالدئید به عنوان یک چسب به دست می آید. به منظور بهبود مقاومت در برابر آب، می توان آن را در ترکیب با ایزوسیانات اپوکسی ایزوپروپان حلقه دار، فنل احمقانه، رزورسینول و سایر ترکیبات استفاده کرد. چسب های لیگنین عمدتاً برای چسباندن تخته سه لا و تخته خرده چوب استفاده می شود. اما ویسکوزیته آن بالا و رنگ آن عمیق است و پس از بهبود می توان دامنه کاربرد را گسترش داد.

صمغ عربی

صمغ عربی که به عنوان صمغ اقاقیا نیز شناخته می شود، تراوشی از درخت خانواده ملخ وحشی است. این نام به دلیل تولید پربار آن در کشورهای عربی است. صمغ عربی عمدتاً از پلی ساکاریدهای با وزن مولکولی پایین تر و گلیکوپروتئین های اقاقیا با وزن مولکولی بالاتر تشکیل شده است. به دلیل حلالیت خوب صمغ عربی در آب، فرمولاسیون آن بسیار ساده است و نه به حرارت و نه به شتاب دهنده نیاز دارد. صمغ عربی بسیار سریع خشک می شود. می توان از آن برای چسباندن لنزهای نوری، چسباندن تمبرها، چسباندن برچسب های علامت تجاری، چسباندن بسته بندی مواد غذایی و چاپ و رنگرزی وسایل کمکی استفاده کرد.

چسب غیر آلی

چسب های فرموله شده با مواد معدنی مانند فسفات ها، فسفات ها، سولفات ها، نمک های بور، اکسیدهای فلزی و غیره، چسب های معدنی نامیده می شوند. خصوصیات آن:

(1) مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، می تواند 1000 ℃ یا دمای بالاتر را تحمل کند:
(2) خواص ضد پیری خوب:
(3) انقباض کوچک
(4) شکنندگی زیاد. مدول الاستیک یک مرتبه بالاتر از چسب های آلی است:
(5) مقاومت در برابر آب، مقاومت اسیدی و قلیایی ضعیف است.

آیا می دانید؟ چسب ها به جز چسبندگی کاربردهای دیگری نیز دارند.

ضد خوردگی: لوله‌های بخار کشتی‌ها برای دستیابی به عایق حرارتی بیشتر با سیلیکات آلومینیوم و آزبست پوشانده می‌شوند، اما در اثر نشتی یا متناوب سرما و گرما، آب میعانات تولید می‌شود که روی دیواره بیرونی لوله‌های بخار پایینی تجمع می‌یابد. و لوله های بخار برای مدت طولانی در معرض دمای بالا قرار می گیرند، نمک های محلول نقش خوردگی دیواره بیرونی بسیار جدی است.

برای این منظور می توان از چسب های سری واتر گلس به عنوان مواد پوشش دهنده روی لایه زیرین سیلیکات آلومینیوم استفاده کرد تا پوششی با ساختاری مینا مانند تشکیل دهد. در نصب مکانیکی، قطعات اغلب پیچ و مهره می شوند. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هوا برای دستگاه های پیچ می تواند باعث خوردگی شکاف شود. در فرآیند کارهای مکانیکی گاهی پیچ ها در اثر لرزش شدید شل می شوند.

برای حل این مشکل می توان اجزای اتصال را با چسب های معدنی در نصب مکانیکی چسباند و سپس با پیچ و مهره وصل کرد. این نه تنها می تواند در تقویت نقش داشته باشد، بلکه در ضد خوردگی نیز نقش دارد.

بیوپزشکی: ترکیب بیوسرامیک هیدروکسی آپاتیت نزدیک به جزء معدنی استخوان انسان است، زیست سازگاری خوبی دارد، می تواند یک پیوند شیمیایی قوی با استخوان ایجاد کند و یک ماده جایگزین ایده آل برای بافت سخت است.

با این حال، مدول الاستیک کلی ایمپلنت های HA آماده شده بالا و استحکام پایین است و فعالیت ایده آل نیست. چسب شیشه فسفات انتخاب می شود و پودر مواد خام HA در دمای پایین تری نسبت به دمای پخت سنتی از طریق عمل چسب به یکدیگر چسبانده می شود و در نتیجه مدول الاستیک کاهش می یابد و فعالیت مواد تضمین می شود.

Cohesion Technologies Ltd. اعلام کرد که یک سیلانت Coseal را توسعه داده است که می تواند برای پیوند قلبی استفاده شود و به طور بالینی با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است. از طریق استفاده مقایسه ای از 21 مورد جراحی قلب در اروپا، مشخص شد که استفاده از جراحی Coseal به طور قابل توجهی چسبندگی جراحی را در مقایسه با سایر روش ها کاهش می دهد. مطالعات بالینی اولیه بعدی نشان داد که سیلانت Coseal پتانسیل بالایی در جراحی های قلب، زنان و شکم دارد.

کاربرد چسب ها در پزشکی به عنوان یک نقطه رشد جدید در صنعت چسب شناخته می شود. چسب ساختاری متشکل از رزین اپوکسی یا پلی استر غیر اشباع.

در فناوری دفاعی: زیردریایی های رادارگریز یکی از نمادهای نوسازی تجهیزات دریایی هستند. یک روش مهم پنهان کاری زیردریایی، گذاشتن کاشی های جاذب صدا بر روی پوسته زیردریایی است. کاشی جاذب صدا نوعی لاستیک با خاصیت جذب صدا است.

برای تحقق ترکیب محکم کاشی صدا خفه کن و صفحه فولادی دیوار قایق، باید به چسب تکیه کرد. مورد استفاده در زمینه نظامی: تعمیر و نگهداری تانک، مونتاژ قایق نظامی، بمب افکن های سبک هواپیمای نظامی، اتصال لایه محافظ حرارتی سرجنگی موشک، تهیه مواد استتار، ضد تروریسم و ​​ضد تروریسم.

آیا شگفت انگیز است؟ چسب کوچک ما را نگاه نکنید، دانش زیادی در آن نهفته است.

خواص فیزیکی و شیمیایی اصلی چسب

زمان عملیات

حداکثر فاصله زمانی بین مخلوط کردن چسب و جفت شدن قطعاتی که باید چسبانده شوند

زمان پخت اولیه

زمان تا استحکام قابل جابجایی، استحکام کافی را برای جابجایی باندها، از جمله قطعات متحرک از وسایل

زمان درمان کامل

زمان لازم برای دستیابی به خواص مکانیکی نهایی پس از اختلاط چسب

دوره ذخیره سازی

تحت شرایط خاص، چسب همچنان می تواند خواص جابجایی خود و زمان ذخیره سازی با استحکام مشخص شده را حفظ کند

استحکام پیوند

تحت تأثیر نیروی خارجی، تنش لازم برای شکستن رابط بین چسب و چسب در قسمت چسب یا مجاورت آن.

مقاومت برشی

استحکام برشی به نیروی برشی اطلاق می‌شود که سطح اتصال واحد می‌تواند در هنگام آسیب دیدن قسمت اتصال تحمل کند و واحد آن بر حسب MPa (N/mm2) بیان می‌شود.

قدرت کشش ناهموار

حداکثر باری که اتصال می‌تواند تحمل کند وقتی تحت نیروی کشش ناهموار قرار می‌گیرد، زیرا بار بیشتر روی دو لبه یا یک لبه لایه چسب متمرکز می‌شود و نیرو در واحد طول به جای واحد سطح و واحد است. KN/m است

استحکام کششی

استحکام کششی که به عنوان مقاومت کششی یکنواخت و مقاومت کششی مثبت نیز شناخته می شود، به نیروی کششی در واحد سطح زمانی که چسبندگی در اثر نیرو آسیب می زند، اشاره دارد و واحد بر حسب MPa (N/mm2) بیان می شود.

قدرت لایه برداری

استحکام لایه برداری حداکثر بار در واحد عرض است که می تواند در هنگام جدا شدن قطعات چسبنده تحت شرایط لایه برداری مشخص شده تحمل کند و واحد آن بر حسب KN/m بیان می شود.