כיום, קיימים בשוק סוגים נפוצים רבים של חומרי איטום אלסטיים ריאקטיביים חד-רכיביים, בעיקר מוצרי איטום מסיליקון ופוליאוריטן. לסוגים שונים של חומרי איטום אלסטיים יש הבדלים בקבוצות הפונקציונליות הפעילות שלהם ובמבני השרשרת הראשית שעברו ריפוי. כתוצאה מכך, ישנן מגבלות רבות או פחות בחלקים ובתחומים הרלוונטיים. כאן, נציג את מנגנוני הריפוי של מספר חומרי איטום אלסטיים ריאקטיביים חד-רכיביים נפוצים ונשווה את היתרונות והחסרונות של סוגים שונים של חומרי איטום אלסטיים, על מנת להעמיק את הבנתנו ולבצע בחירות מתאימות ביישומים מעשיים.
1. מנגנון ריפוי נפוץ של איטום אלסטי ריאקטיבי חד-רכיבי
חומרי איטום אלסטיים ריאקטיביים חד-רכיביים נפוצים כוללים בעיקר: סיליקון (SR), פוליאוריטן (PU), פוליאוריטן מעובד עם סילו (SPU), פוליאתר עם סילו (MS). לפרה-פולימר קבוצות פונקציונליות פעילות שונות ומנגנוני תגובת ריפוי שונים.
1.1מנגנון ריפוי של איטום אלסטומר סיליקון
איור 1. מנגנון ריפוי של חומר איטום סיליקון
כאשר משתמשים בחומרי איטום סיליקון, הפרה-פולימר מגיב עם כמויות זעירות של לחות באוויר ולאחר מכן מתמצק או מגופר תחת פעולת זרז. תוצרי הלוואי הם חומרים מולקולריים קטנים. המנגנון מוצג באיור 1. בהתאם לחומרים המולקולריים הקטנים השונים המשתחררים במהלך הייבוש, ניתן לחלק את חומר איטום הסיליקון גם לסוג דה-אסידיפיקציה, סוג דקטוקסים וסוג דה-אלכוהוליזציה. היתרונות והחסרונות של סוגי דבק סיליקון אלה מסוכמים בטבלה 1.
טבלה 1. השוואה בין היתרונות והחסרונות של מספר סוגים של דבקי סיליקון
1.2 מנגנון ריפוי של חומר איטום אלסטי מפוליאוריטני
חומר איטום פוליאוריטן חד-רכיבי (PU) הוא סוג של פולימר המכיל מקטעי אוריתן חוזרים (-NHCOO-) בשרשרת הראשית של המולקולה. מנגנון הריפוי הוא שאיזוציאנט מגיב עם מים ליצירת קרבמט ביניים לא יציב, אשר לאחר מכן מתפרק במהירות ליצירת CO2 ואמין, ולאחר מכן האמין מגיב עם עודף איזוציאנט במערכת, ולבסוף יוצר אלסטומר בעל מבנה רשת. נוסחת תגובת הריפוי שלו היא כדלקמן:
איור 1. מנגנון תגובת ריפוי של חומר איטום פוליאוריטן
לאור כמה חסרונות של חומרי איטום פוליאוריטן, פוליאוריטן עבר לאחרונה שינוי על ידי סילאן להכנת דבקים, ויצר סוג חדש של דבק איטום עם שרשרת ראשית של מבנה פוליאוריטן וקבוצת קצה אלקוקסיסילאן, הנקראת איטום פוליאוריטן שעבר שינוי בסילאן (SPU). תגובת הריפוי של סוג זה של איטום דומה לזו של סיליקון, כלומר, קבוצות האלקוקסי מגיבות עם לחות ועוברות הידרוליזה ופוליקונדנסציה ליצירת מבנה רשת תלת-ממדי יציב של Si-O-Si (איור 3). נקודות הקישור הצולב של הרשת ובין נקודות הקישור הצולב הן מבני מקטע גמישים של פוליאוריטן.
1.4 מנגנון ריפוי של חומרי איטום פוליאתר בעלי סיומת סיליל
חומר איטום פוליאתר (MS) עם סיומת סיליל הוא דבק אלסטי חד-רכיבי המבוסס על מודיפיקציה של סילאן. הוא משלב את היתרונות של פוליאוריטן וסיליקון, והוא דור חדש של מוצרי איטום דביקים, ללא PVC, שמן סיליקון, איזוציאנט וממס. דבק MS מגיב עם הלחות באוויר בטמפרטורת החדר, כך שהפולימר שעבר סילינציה עם מבנה -Si(OR) או -SIR (OR)- עובר הידרוליזה בקצה השרשרת וקושר צולב לאלסטומר עם מבנה רשת Si-O-Si כדי להשיג אפקט איטום והדבקה. תהליך תגובת הריפוי הוא כדלקמן:
איור 4. מנגנון ריפוי של חומר איטום פוליאתר בעל סיומת סיליל
2. השוואה בין היתרונות והחסרונות של חומרי איטום אלסטיים ריאקטיביים חד-רכיביים נפוצים
2.1 יתרונות וחסרונות של חומרי איטום סיליקון
⑴יתרונות של איטום סיליקון:
① עמידות מצוינת בפני מזג אוויר, עמידות לחמצן, עמידות לאוזון ועמידות בפני קרינה אולטרה סגולה; ② גמישות טובה בטמפרטורה נמוכה.
⑵חסרונות של איטום סיליקון:
① עיצוב מחדש לקוי ולא ניתן לצביעה; ② חוזק קריעה נמוך; ③ עמידות לא מספקת לשמן; ④ לא עמיד בפני ניקוב; ⑤ שכבת הדבק מייצרת בקלות תשטיפים שמנוניים המזהמים בטון, אבן ומצעים רופפים אחרים.
2.2 יתרונות וחסרונות של חומרי איטום פוליאוריטן
⑴יתרונות של חומר איטום פוליאוריטן:
① הידבקות טובה למגוון מצעים; ② גמישות מעולה בטמפרטורה נמוכה; ③ אלסטיות טובה ותכונות התאוששות מצוינות, מתאים למפרקים דינמיים; ④ חוזק מכני גבוה, עמידות מעולה בפני שחיקה, עמידות לשמן ועמידות בפני הזדקנות ביולוגית; ⑤ רוב חומרי האיטום הפוליאוריטניים החד-רכיביים המתקשים בלחות הם ללא ממס ואינם מזהמים את המצע והסביבה; ⑥ ניתן לצבוע את פני האיטום וקל לשימוש.
⑵חסרונות של חומר איטום פוליאוריטן:
① בעת התקשות בסביבה של טמפרטורה ולחות גבוהה במהירות יחסית גבוהה, נוצרות בקלות בועות, דבר המשפיע על ביצועי חומר האיטום; ② בעת הדבקה ואיטום רכיבים של מצעים שאינם נקבוביים (כגון זכוכית, מתכת וכו'), בדרך כלל נדרש צבע יסוד; ③ רדוד נוסחת הצבע רגישה להזדקנות UV, ויציבות האחסון של הדבק מושפעת מאוד מהאריזה ומתנאים חיצוניים; ④ עמידות החום ועמידות ההזדקנות אינן מספקות במקצת.
2.3 יתרונות וחסרונות של חומרי איטום פוליאוריטן שעברו שינוי בסילאן
⑴יתרונות של חומר איטום פוליאוריטן מעובד בסילאן:
① ריפוי אינו מייצר בועות; ② בעל גמישות טובה, עמידות בפני הידרוליזה ויציבות עמידות בפני כימיקלים; ③ עמידות מצוינת בפני מזג אוויר, עמידות בחום, עמידות להזדקנות, יציבות אחסון המוצר; ④ יכולת הסתגלות רחבה למצעים, בעת הדבקה באופן כללי, אין צורך בפריימר; ⑤ ניתן לצבוע את פני השטח.
⑵חסרונות של חומר איטום פוליאוריטן מעובד בסילאן:
① עמידות ה-UV אינה טובה כמו זו של איטום סיליקון; ② עמידות הקרע מעט נמוכה יותר מזו של איטום פוליאוריטן.
2.4 יתרונות וחסרונות של חומרי איטום פוליאתר בעלי סיומת סיליל
⑴יתרונות של חומר איטום פוליאתר בעל סיומת סיליל:
① יש לו תכונות הדבקה מצוינות לרוב המצעים והוא יכול להשיג הדבקה פעילה ללא פריימר; ② יש לו עמידות טובה יותר בחום ועמידות טובה יותר בפני הזדקנות UV מאשר פוליאוריטן רגיל; ③ ניתן לצבוע אותו על פני השטח שלו.
⑵חסרונות של חומר איטום פוליאתר בעל סיומת סיליל:
① עמידות מזג האוויר אינה טובה כמו זו של סיליקון, וסדקים מופיעים על פני השטח לאחר ההזדקנות; ② ההידבקות לזכוכית גרועה.
באמצעות ההקדמה לעיל, יש לנו הבנה ראשונית של מנגנוני הריפוי של מספר סוגים נפוצים של חומרי איטום אלסטיים ריאקטיביים חד-רכיביים, ועל ידי השוואת היתרונות והחסרונות שלהם, נוכל להשיג הבנה כוללת של כל מוצר. ביישומים מעשיים, ניתן לבחור את חומר האיטום בהתאם לתנאי היישום בפועל של החלק המצורף כדי להשיג איטום או הדבקה טובים של החלק המצורף.
זמן פרסום: 15 בנובמבר 2023
