Praegu on turul palju levinud ühekomponentseid reaktiivseid elastseid hermeetikuid, peamiselt silikoon- ja polüuretaanhermeetikud. Erinevat tüüpi elastsetel hermeetikutel on erinevused aktiivsete funktsionaalsete rühmade ja kõvenenud põhiahela struktuuride poolest. Seetõttu on nende rakendatavuses ja valdkondades enam-vähem piiranguid. Siin tutvustame mitmete levinud ühekomponentsete reaktiivsete elastsete hermeetikute kõvenemismehhanisme ning võrdleme erinevat tüüpi elastsete hermeetikute eeliseid ja puudusi, et süvendada meie arusaamist ja teha praktilistes rakendustes sobivaid valikuid.
1. Levinud ühekomponendilise reaktiivse elastse hermeetiku kõvenemismehhanism
Levinud ühekomponendiliste reaktiivsete elastsete hermeetikute hulka kuuluvad peamiselt: silikoon (SR), polüuretaan (PU), silüülrühmaga modifitseeritud polüuretaan (SPU), silüülrühmaga lõpetatud polüeeter (MS). Eelpolümeeril on erinevad aktiivsed funktsionaalrühmad ja erinevad kõvenemisreaktsiooni mehhanismid.
1.1Silikoon-elastomeerhermeetiku kõvenemismehhanism
Joonis 1. Silikoontihendi kõvenemismehhanism
Silikoontihendite kasutamisel reageerib eelpolümeer õhus oleva väikese koguse niiskusega ja seejärel tahkestub või vulkaniseerub katalüsaatori toimel. Kõrvalsaadused on väikemolekulaarsed ained. Mehhanism on näidatud joonisel 1. Kõvenemise ajal eralduvate erinevate väikemolekulaarsete ainete järgi saab silikoontihendeid jagada ka dehapetustavateks, deketoksiimseteks ja dealkoholiseerivateks. Nende silikoonliimide eelised ja puudused on kokku võetud tabelis 1.
Tabel 1. Mitut tüüpi silikoonliimide eeliste ja puuduste võrdlus
1.2 Polüuretaanist elastse hermeetiku kõvenemismehhanism
Ühekomponentne polüuretaanhermeetik (PU) on polümeer, mis sisaldab molekuli peaahelas korduvaid uretaanisegmente (-NHCOO-). Kõvenemismehhanism seisneb selles, et isotsüanaat reageerib veega, moodustades ebastabiilse vaheühendi karbamaadi, mis seejärel kiiresti laguneb, moodustades CO2 ja amiini, ning seejärel reageerib amiin süsteemis oleva liigse isotsüanaadiga, moodustades lõpuks võrgustikstruktuuriga elastomeeri. Selle kõvenemisreaktsiooni valem on järgmine:
Joonis 1. Polüuretaanhermeetiku kõvenemisreaktsiooni mehhanism
1.3 Silaaniga modifitseeritud polüuretaanhermeetiku kõvenemismehhanism
Joonis 3. Silaaniga modifitseeritud polüuretaanhermeetiku kõvenemisreaktsiooni mehhanism
Polüuretaanhermeetikute mõningate puuduste tõttu on polüuretaani hiljuti liimide valmistamiseks silaaniga modifitseeritud, moodustades uut tüüpi hermeetilise liimi, millel on polüuretaanstruktuuri põhiahel ja alkoksüsilaani otsarühm, mida nimetatakse silaaniga modifitseeritud polüuretaanhermeetikuks (SPU). Seda tüüpi hermeetiku kõvenemisreaktsioon on sarnane silikooni omaga, st alkoksürühmad reageerivad niiskusega, hüdrolüüsuvad ja polükondenseeruvad, moodustades stabiilse Si-O-Si kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri (joonis 3). Võrgu ristseotuse punktid ja ristseotuse punktide vaheline osa on polüuretaanist painduvad segmentstruktuurid.
1.4 Silüülrühmaga lõppevate polüeeterhermeetikute kõvenemismehhanism
Silüül-termineeritud polüeeterhermeetik (MS) on silaanmodifikatsioonil põhinev ühekomponentne elastne liim. See ühendab endas nii polüuretaani kui ka silikooni eelised ning on uue põlvkonna liimhermeetik, mis ei sisalda PVC-d, silikoonõli, isotsüanaati ega lahustit. MS-liim reageerib toatemperatuuril õhuniiskusega, mille tulemusel silaniseeritud polümeer -Si(OR)₃ VÕI -SIR(OR)₃ struktuuriga hüdrolüüsub ahela otsas ja ristseotakse Si-O-Si võrgustiku struktuuriga elastomeeriks, et saavutada tihendus- ja liimiefekt. Kõvenemisreaktsiooni protsess on järgmine:
Joonis 4. Silüül-otsaga polüeetertihendi kõvenemismehhanism
2. Levinud ühekomponentsete reaktiivsete elastsete hermeetikute eeliste ja puuduste võrdlus
2.1 Silikoontihendite eelised ja puudused
⑴Silikoontihendi eelised:
① Suurepärane ilmastikukindlus, hapnikukindlus, osoonikindlus ja ultraviolettkiirguse vastupidavus; ② Hea madalatemperatuuriline paindlikkus.
⑵Silikoontihendi puudused:
①Halb ümberdekoorimine ja ei ole värvitav; ②Madal rebenemistugevus; ③Ebapiisav õlikindlus; ④Ei ole torkekindel; ⑤Liimikiht tekitab kergesti õlist leostu, mis saastab betooni, kivi ja muid lahtisi aluspindu.
2.2 Polüuretaanhermeetikute eelised ja puudused
⑴Polüuretaanist hermeetiku eelised:
① Hea nakkuvus erinevate aluspindadega; ② Suurepärane madalatemperatuuriline paindlikkus; ③ Hea elastsus ja suurepärased taastumisomadused, sobib dünaamilisteks vuukidele; ④ Suur mehaaniline tugevus, suurepärane kulumiskindlus, õlikindlus ja bioloogilise vananemise vastupidavus; ⑤ Enamik ühekomponentseid niiskuskõvenevaid polüuretaanhermeetikuid on lahustivabad ega saasta aluspinda ega keskkonda; ⑥ Hermeetiku pinda saab värvida ja see on lihtne kasutada.
⑵Polüuretaanist hermeetiku puudused:
① Kõrge temperatuuri ja niiskuse juures suhteliselt kiirel kõvenemisel tekivad kergesti mullid, mis mõjutavad hermeetiku toimivust; ② Mittepoorsete aluspindade (nt klaas, metall jne) komponentide liimimisel ja tihendamisel on üldiselt vaja kruntvärvi; ③ Pindmine värvivalem on UV-vananemisele vastuvõtlik ning liimi säilivuskindlust mõjutavad oluliselt pakend ja välised tingimused; ④ Kuumuskindlus ja vananemiskindlus on veidi ebapiisavad.
2.3 Silaaniga modifitseeritud polüuretaanhermeetikute eelised ja puudused
⑴Silaaniga modifitseeritud polüuretaanhermeetiku eelised:
① Kõvenemisel ei teki mulle; ② Hea paindlikkuse, hüdrolüüsikindluse ja keemilise vastupidavuse stabiilsusega; ③ Suurepärane ilmastikukindlus, kuumakindlus, vananemiskindlus, toote ladustamisstabiilsus; ④ Lai kohanduvus aluspindadega liimimisel Üldiselt pole kruntvärvi vaja; ⑤ Pinda saab värvida.
⑵Silaaniga modifitseeritud polüuretaantihendi puudused:
① UV-kindlus ei ole nii hea kui silikoonhermeetikul; ② Rebenemiskindlus on veidi halvem kui polüuretaanhermeetikul.
2.4 Silüülrühmaga lõppevate polüeeterhermeetikute eelised ja puudused
⑴Silüül-otsaga polüeetertihendi eelised:
① Sellel on suurepärased nakkuvusomadused enamiku aluspindadega ja see võimaldab kruntivaba aktivatsioonliimimist; ② Sellel on parem kuumakindlus ja UV-vananemiskindlus kui tavalisel polüuretaanil; ③ Selle pinda saab värvida.
⑵Silüülrühmaga lõppeva polüeetertihendi puudused:
① Ilmastikukindlus ei ole nii hea kui silikoonil ja pärast vananemist tekivad pinnale praod; ② Klaasiga nakkumine on halb.
Eelneva sissejuhatuse kaudu on meil esialgne arusaam mitmete tavaliselt kasutatavate ühekomponentsete reaktiivsete elastsete hermeetikute kõvenemismehhanismidest ning nende eeliste ja puuduste võrdlemise abil saame igast tootest üldise arusaama. Praktikas saab hermeetiku valida vastavalt liimitava detaili tegelikele kasutustingimustele, et saavutada rakendusdetaili hea tihendus või nakkuvus.
Postituse aeg: 15. november 2023