Trenutno na tržištu postoji mnogo uobičajenih vrsta jednokomponentnih reaktivnih elastičnih brtvila, uglavnom silikonskih i poliuretanskih brtvila. Različite vrste elastičnih brtvila razlikuju se u aktivnim funkcionalnim skupinama i strukturama glavnih lanaca nakon očvršćavanja. Kao rezultat toga, postoje veća ili manja ograničenja u njihovim primjenjivim dijelovima i područjima. Ovdje predstavljamo mehanizme očvršćavanja nekoliko uobičajenih jednokomponentnih reaktivnih elastičnih brtvila i uspoređujemo prednosti i nedostatke različitih vrsta elastičnih brtvila kako bismo produbili naše razumijevanje i donijeli odgovarajuće odluke u praktičnim primjenama.
1. Uobičajeni mehanizam stvrdnjavanja jednokomponentnog reaktivnog elastičnog brtvila
Uobičajena jednokomponentna reaktivna elastična brtvila uglavnom uključuju: silikon (SR), poliuretan (PU), modificirani poliuretan s terminacijom sililom (SPU), polieter s terminacijom sililom (MS). Prepolimer ima različite aktivne funkcionalne skupine i različite mehanizme reakcije stvrdnjavanja.
1.1Mehanizam stvrdnjavanja silikonskog elastomernog brtvila
Slika 1. Mehanizam stvrdnjavanja silikonskog brtvila
Kada se koriste silikonska brtvila, prepolimer reagira s tragovima vlage u zraku, a zatim se skrućuje ili vulkanizira pod djelovanjem katalizatora. Nusprodukti su tvari male molekularne mase. Mehanizam je prikazan na slici 1. Prema različitim tvarima male molekularne mase koje se oslobađaju tijekom stvrdnjavanja, silikonska brtvila mogu se podijeliti i na tip deacidifikacije, tip deketoksima i tip dealkoholizacije. Prednosti i nedostaci ovih vrsta silikonskih ljepila sažeti su u tablici 1.
Tablica 1. Usporedba prednosti i nedostataka nekoliko vrsta silikonskih ljepila
1.2 Mehanizam stvrdnjavanja poliuretanskog elastičnog brtvila
Jednokomponentno poliuretansko brtvilo (PU) je vrsta polimera koji sadrži ponavljajuće uretanske segmente (-NHCOO-) u glavnom lancu molekule. Mehanizam stvrdnjavanja je reakcija izocijanata s vodom pri čemu nastaje nestabilni međuprodukt karbamat, koji se zatim brzo razgrađuje stvarajući CO2 i amin, a zatim amin reagira s viškom izocijanata u sustavu i konačno stvara elastomer s mrežnom strukturom. Njegova formula reakcije stvrdnjavanja je sljedeća:
Slika 1. Mehanizam reakcije stvrdnjavanja poliuretanskog brtvila
1.3 Mehanizam stvrdnjavanja poliuretanskog brtvila modificiranog silanom
Slika 3. Mehanizam reakcije stvrdnjavanja poliuretanskog brtvila modificiranog silanom
S obzirom na neke nedostatke poliuretanskih brtvila, poliuretan je nedavno modificiran silanom za pripremu ljepila, tvoreći novu vrstu brtvenog ljepila s glavnim lancem poliuretanske strukture i alkoksisilanskom završnom skupinom, nazvano silanom modificirano poliuretansko brtvilo (SPU). Reakcija stvrdnjavanja ove vrste brtvila slična je reakciji silikona, odnosno alkoksi skupine reagiraju s vlagom, hidroliziraju i polikondenziraju te formiraju stabilnu trodimenzionalnu mrežnu strukturu Si-O-Si (slika 3). Točke umrežavanja mreže i između točaka umrežavanja nalaze se fleksibilne segmentne strukture poliuretana.
1.4 Mehanizam stvrdnjavanja polieterskih brtvila s terminiranim sililom
Silil-terminirano polietersko brtvilo (MS) je jednokomponentno elastično ljepilo na bazi modifikacije silanom. Kombinira prednosti poliuretana i silikona, nova je generacija ljepljivih brtvila, bez PVC-a, silikonskog ulja, izocijanata i otapala. MS ljepilo reagira s vlagom u zraku na sobnoj temperaturi, tako da se silanizirani polimer sa strukturom -Si(OR) ILI -SIR(OR)- hidrolizira na kraju lanca i umrežava u elastomer sa strukturom mreže Si-O-Si kako bi se postigao učinak brtvljenja i lijepljenja. Postupak reakcije stvrdnjavanja je sljedeći:
Slika 4. Mehanizam stvrdnjavanja polieterskog brtvila s terminiranim sililom
2. Usporedba prednosti i nedostataka uobičajenih jednokomponentnih reaktivnih elastičnih brtvila
2.1 Prednosti i nedostaci silikonskih brtvila
⑴Prednosti silikonskog brtvila:
① Izvrsna otpornost na vremenske uvjete, otpornost na kisik, otpornost na ozon i otpornost na ultraljubičasto zračenje; ② Dobra fleksibilnost na niskim temperaturama.
⑵Nedostaci silikonskog brtvila:
①Loše se preuređuje i ne može se bojati; ②Niska čvrstoća na kidanje; ③Nedovoljna otpornost na ulje; ④Nije otporno na probijanje; ⑤Sloj ljepila lako proizvodi uljnu procjednu vodu koja onečišćuje beton, kamen i druge rastresite podloge.
2.2 Prednosti i nedostaci poliuretanskih brtvila
⑴Prednosti poliuretanskog brtvila:
① Dobro prianjanje na razne podloge; ② Izvrsna fleksibilnost na niskim temperaturama; ③ Dobra elastičnost i izvrsna svojstva oporavka, pogodno za dinamičke spojeve; ④ Visoka mehanička čvrstoća, izvrsna otpornost na habanje, otpornost na ulje i otpornost na biološko starenje; ⑤ Većina jednokomponentnih poliuretanskih brtvila koja se stvrdnjavaju uslijed vlage ne sadrže otapala i ne zagađuju podlogu i okoliš; ⑥ Površina brtvila može se bojati i jednostavna je za korištenje.
⑵Nedostaci poliuretanskog brtvila:
① Prilikom stvrdnjavanja u okruženju s visokom temperaturom i visokom vlagom pri relativno velikoj brzini, lako se stvaraju mjehurići, što utječe na performanse brtvila; ② Prilikom lijepljenja i brtvljenja komponenti neporoznih podloga (kao što su staklo, metal itd.), općenito je potreban temeljni premaz; ③ Plitko Formula boje osjetljiva je na UV starenje, a na stabilnost ljepila pri skladištenju uvelike utječu pakiranje i vanjski uvjeti; ④ Otpornost na toplinu i otpornost na starenje su neznatno nedovoljne.
2.3 Prednosti i nedostaci poliuretanskih brtvila modificiranih silanom
⑴Prednosti poliuretanskog brtvila modificiranog silanom:
① Stvrdnjavanje ne stvara mjehuriće; ② Ima dobru fleksibilnost, otpornost na hidrolizu i kemijsku stabilnost; ③ Izvrsna otpornost na vremenske uvjete, otpornost na toplinu, otpornost na starenje, stabilnost proizvoda pri skladištenju; ④ Široka prilagodljivost podlogama, prilikom lijepljenja Općenito, nije potreban temeljni premaz; ⑤ Površina se može bojati.
⑵Nedostaci poliuretanskog brtvila modificiranog silanom:
① UV otpornost nije tako dobra kao kod silikonskog brtvila; ② Otpornost na kidanje je nešto lošija od poliuretanskog brtvila.
2.4 Prednosti i nedostaci polieterskih brtvila s polietileterskim spojevima s terminiranim sililom
⑴Prednosti polieterskog brtvila s terminiranim sililom:
① Ima izvrsna svojstva lijepljenja na većinu podloga i može postići aktivacijsko lijepljenje bez primera; ② Ima bolju otpornost na toplinu i UV starenje od običnog poliuretana; ③ Može se bojati po površini.
⑵Nedostaci polieterskog brtvila s terminiranim sililom:
① Otpornost na vremenske uvjete nije tako dobra kao kod silikonskog silikona, a nakon starenja na površini se pojavljuju pukotine; ② Prianjanje na staklo je loše.
Kroz gornji uvod, imamo preliminarno razumijevanje mehanizama stvrdnjavanja nekoliko uobičajeno korištenih vrsta jednokomponentnih reaktivnih elastičnih brtvila, a usporedbom njihovih prednosti i nedostataka možemo postići cjelokupno razumijevanje svakog proizvoda. U praktičnoj primjeni, brtvilo se može odabrati prema stvarnim uvjetima primjene lijepljenog dijela kako bi se postiglo dobro brtvljenje ili lijepljenje primijenjenog dijela.
Vrijeme objave: 15. studenog 2023.