Научная статья на тему 'Модифіковані клейові композиції на основі полівінілового спирту'

Модифіковані клейові композиції на основі полівінілового спирту Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
78
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
мінеральні наповнювачі / монтморилоніт / крохмаль / адгезія / морозостійкість / mineral fillers / montmorillonite / starch / adhesion / frost resistance

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Мельник Юрій Ярославович, Клим Юрій Володимирович, Шибанова Алла Миколаївна, Семенюк Наталя Богданівна, Скорохода Тарас Володимирович

Досліджено модифікацію композицій полівінілового спирту (ПВС) низькомолекулярними (монтморилоніт, воластоніт, фосфатна кислота) і високомолекулярними (крохмаль) додатками та встановлено їхній вплив на властивості водорозчинних клейових композицій. Розроблено високотехнологічні наповнені композиції на основі ПВС, які відзначаються покращеними експлуатаційними характеристиками, зокрема морозостійкістю. Вони витримують щонайменше 4 цикли "заморожування – розморожування" до температури -25 оС без істотної зміни в'язкості, що свідчить про позитивний пластифікувальний вплив фосфатної кислоти на морозостійкість клейових водовмісних композицій ПВС. Встановлено, що додавання до композицій модифікованого водорозчинного крохмалю дає змогу регулювати технологічні характеристики клеїв, зменшуючи при цьому вміст ПВС у них без погіршення адгезивних властивостей. Введення у композиції невеликих кількостей спеціальних мінеральних (нано)наповнювачів призводить до підвищення їх адгезивних властивостей без істотної зміни технологічності. Найефективнішими виявилися низьконаповнені мінеральними речовинами композиції у кількості 1 мас.%. Подальше підвищення вмісту монтморилоніту і воластоніту до 5 % мас. погіршує склеювальну здатність композицій.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Мельник Юрій Ярославович, Клим Юрій Володимирович, Шибанова Алла Миколаївна, Семенюк Наталя Богданівна, Скорохода Тарас Володимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MODIFIED ADHESIVE COMPOSITIONS BASED ON POLYVINYL ALCOHOL

The use of water soluble adhesives of both natural and synthetic origin, unlike adhesives on organic basis, contributes to solving problems of environmental protection and improvement of sanitary conditions. Therefore the purpose of the research is to make modifications of soluble polyvinyl alcohol adhesive compositions of various applications and forms of origin and evaluate their influence on technological and operational properties of adhesives. The research has the following results. Firstly, the authors have conducted the modification of polyvinyl alcohol water compositions by low-molecular (montmorillonite, wollastonite, phosphate acid) and high-macromolecular (starch) additives to improve technological and operational properties of the compositions. The viscosity of the composition was measured on Brookfield viscometer of type "DV-I". Cryo-processing (freezing) of the samples was carried applying a device for climatic testing "Kimura" KT70068. Adhesion was estimated by tensile strength during shear of glued wooden plates. Then, the influence of modifying additives on the properties of water-soluble adhesive compositions was determined. High-technological filled compositions based on polyvinyl alcohol, which are marked with improved working characteristics, particularly frost resistance were developed. Above mentioned compositions are stable for at least 4 cycles of "freezing – unfreezing" until the temperature –25 °C without significant viscosity change. This confirms the positive plasticizing impact of phosphoric acid on frost-resistance of the water-containing polyvinyl alcohol compositions. Adding of modified soluble starch to the compositions can regulate the technological characteristics of adhesives. It was made possible to reduce the content of polyvinyl alcohol in compositions without worsening of their adhesive properties. Adding the small quantities of mineral (nano) fillers in composition improves their adhesive properties without significant technological changes. The developed compositions are recommended for the glue production, which can be transported, stored and applied in the winter season.

Текст научной работы на тему «Модифіковані клейові композиції на основі полівінілового спирту»

ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)

УДК 668.395

Article info

Received 10.02.2017 р.

Ю. Я. Мельник, Ю. В. Клим, А. М. Шибанова, Н. Б. Семенюк, Т. В. Скорохода

НУ "Львiвська полтехнжа", м. Львiв, Украша

МОДИФ1КОВАН1 КЛЕЙОВ1 КОМПОЗИЦН НА ОСНОВ1 ПОЛШШЫОВОГО СПИРТУ

Дослвджено модифкащю композицш полiвiнiлового спирту (ПВС) низькомолекулярними (монтмори-лошт, воластошт, фосфатна кислота) i високомолекулярними (крохмаль) додатками та встановлено Тхнш вплив на властивост водорозчинних клейових композицiй. Розроблено високотехнолопчш наповненi композицiT на основi ПВС, якi вiдзначаються покращеними експлуатацшними характеристиками, зокрема морозостiйкiстю. Вони витримують щонайменше 4 цикли "заморожування - розморожування" до темпе-ратури -25 оС без ютотнот змiни в'язкосп, що свiдчить про позитивний пластифкувальний вплив фосфат-ноТ кислоти на морозостшкють клейових водовмiсних композицiй ПВС. Встановлено, що додавання до композицш модифкованого водорозчинного крохмалю дае змогу регулювати технологiчнi характеристики клетв, зменшуючи при цьому вмiст ПВС у них без попршення адгезивних властивостей. Введения у композицiT невеликих кшькостей спецiальних мiнеральних (наио)наповнювачiв призводить до шдвищен-ня Тх адгезивних властивостей без ютотнот змiни технолопчностГ Найефективнiшими виявилися низько-наповненi мшеральними речовинами композицй у кiлькостi 1 мас.%. Подальше пiдвищения вмiсту мон-тморилонiту i воластонiту до 5 % мас. попршуе склеювальну здатнють композицiй.

Клю^ое^ слова: мiнеральнi наповнювачц моигморилонiт; крохмаль; адгезiя; морозостiйкiсть.

Вступ. Сучасн виробничi процеси, зокрема у дере-вообробнiй, паперовiй будiвельнiй та xiMi4Hrn галузях промисловостi, характеризуються штенсивним застосу-ванням полiмерних клейових матерiалiв. Використання водорозчинних кле!в як природного, так i синтетичного походження, на ввдмшу вiд кле!в на оргашчнш основi, сприяе вирiшенню проблем захисту довкшля i покра-щенню саштарно-гтетчних умов працi, оскiльки ввд-падае потреба у здiйсненнi таких виробничих заход1в, як вентиляцiя примiщень та рекуперащя органiчного розчинника. Однак водорозчинн композицп поступа-ються клеям на оргашчнш основi за деякими техноло-гiчними та експлуатацiйними характеристиками (Frey-din, 1985; Pakharenko, Pakharenko & Yakovleva, 2012).

Перевагою синтетичних водорозчинних кле!в, по-рiвняно з природними (на основi крохмалю, його похвд-них та iн.), е тдвищена бiологiчна стiйкiсть. Серед синтетичних водорозчинних полiмерiв особливо! уваги зас-луговуе полiвiнiловий спирт (ПВС), оскшьки композицй на його основi екологiчно безпечнi, вiдзначаються високими адгезшними властивостями, а плiвки - висо-кою когезiйною i механiчною мщшстю (Rozenberg, 1983; Satoh, 2014). Також важливим чинником на ко-ристь використання ПВС як основи полiмерних водних кле!в е те, що вш фiзiологiчно не шкiдливий, а матерь али на його основi не мають запаху.

Для надання клейовим композицiям на основi поль вiнiлового спирту спецiальних властивостей до !х складу вводять рiзноманiтнi наповнювачi: дисперснi i волокнист^ оргашчно! i мiнерального природи i т. iн. (Jonjankiat, Wittaya & Sridach, 2011; Pius et al., 2014). Однак водним композицiям ПВС притаманш певнi не-долiки, серед яких - сильне пiноутворення шд час роз-чинення ПВС, що потребуе введения спецiальних тно-гасниюв, низька морозостiйкiсть клею i невисока во-достiйкiсть клейового шва (Pakharenko, Pakharenko & Yakovleva, 2012). Морозостшюсть клейового шва тсля

висихання досить висока (до -0 оС), однак самих водних кле!в е недостатньою (РакИагепко, РакИагепко & Уакоу1еуа, 2012; ЯтепЬе^, 1983). Пiсля заморожування вони часто втрачають текучкть i склеювальну здат-нiсть, що спричинюе труднощi пiд час 1х транспорту-вання i зберiгання, особливо у зимовий перюд. Цi недо-лiки, поряд з такими технолопчними властивостями як невеликий час життездатносп та липкостi, iстотно об-межують використання таких кле1в.

Тому пошук нових модифiкувальних додатк1в для забезпечення надiйного з'еднання рiзноманiтних повер-хонь, тдвищення водо- i морозостiйкостi клейових композицш на основi водних розчишв ПВС, а також здешевлення внаслвдок введення рiзноманiтних напов-нювач1в е актуальним завданням хгшчно! технологи по-лiмерних i композицiйних матерiалiв.

Мета дослщження - здiйснити модифiкацiю водорозчинних клейових композицш полiвiнiлового спирту додатками рiзноl природи i форми та встановити 1х вплив на технолопчш та експлуатацiйнi властивостi кле1в.

Матер1али та методика дослщження. Як основу для водорозчинних клейових композицш вибрано поль вшшовий спирт марки Бе1уо1™ РУЛ 540 фiрми " Бек18-ш" (Японiя) iз високим вмiстом ацетатних груп (ступiнь гiдролiзу 87...89 %) i молекулярною масою 150-103. Водш розчини його вiдзначаються високими адгезшними та когезшними властивостями, стабиьшстю пiд час зберiгання за плюсових температур без утворення гелю. Кле1 та пл1вки на основi таких композицш характеризуються широким спектром експлуатацшних властивостей, як можна регулювати залежно вiд призначення.

Як модифкувальш додатки використано фосфатну кислоту Н3РО4 квалiфiкацil "х. ч." (ГОСТ 6552), крохмаль, монтморилошт i воластонiт. Фосфатну кислоту використовували для покращення технологiчностi ком-позицiй, крохмаль - для здешевлення i модифжаци ад-

Цитування за ДСТУ: Мельник Ю. Я. Модифiкованi клейовi композицп на ochobî полiвшiловоro спирту / Ю. Я. Мельник, Ю. В. Клим, А.

М. Шибанова, Н. Б. Семенюк, Т. В. Скорохода // Науковий вюник НЛТУ Укра'ши. - 2017. - Вип. 27(3). - С. 154-157 Citation APA: Melnyk, Yu. Ya., Klym, Yu. V., Shybanova, A. M., Semenyuk, N. B., & Skorokhoda, T. V. (2017). Modified Adhesive Compositions Based on Polyvinyl Alcohol. Scientific Bulletin of UNFU, 27(3), 154-157. Retrieved from: http://nv.nltu.edu.ua/index.php/journal/article/view/278

гезшних властивостей, а мшеральш наповнювачi - для покращення експлуатацiйних характеристик кле!в.

Крохмаль (C6H10O5)n - рослинний високомолекуляр-ний полкахарид, б1лий аморфний гiгроскопiчний порошок. Характерш функцiйнi естернi i гiдроксильнi гру-пи, завдяки полярносй i здатностi до утворення водне-вих зв'язкiв, надають високу адгезго клейовим компо-зицiям до високоенергетичних поверхонь, зокрема до деревини. Невисока щна завдяки природному похо-дженню i поновлюваностi роблять композицп на основi сумiшей ПВС i крохмалю комерцiйно привабливими (Sridach, Jonjankiat & Wittaya, 2013). Для дослщжень використовували водорозчинний модифiкований кар-топляний крохмаль марки Emcol AC F фiрми "Emsland Group®" (Н1меччина) у виглядi пластiвцiв з насипною густиною 300 кг/м3 i вмiстом вологи 8 %.

Монтморилошт [Al2Si4O10(OH)2nH2O] - натвкрис-талiчний гiдратований глинистий шаруватий алюмоси-лiкат. Застосовують як активний наповнювач компози-цiйних матерiалiв, зокрема на основi ПВС (Sapalidis, Katsaros & Kanellopoulos, 2011; Ali et al., 2013). Для дослщжень використовували нанопорошок марки CG фiрми "Fluka" (Шмеччина).

Воластонiт (CaSiO3) - природна сполука кальцго си-лiкату, б1лий мшерал iз голчастою формою кристалiв. Наповнеш воластонiтом полiмернi композицп характе-ризуються пiдвищеною мiцнiстю пiд час згинання та розтягування, а також високою атмосферо- i водос-тiйкiстю. Для дослiджень використовували воластошт марки Р-4 фiрми "Interpace" (США) з густиною 2900 кг/м3.

Розчини ПВС у водi готували у реакторi з мшалкою за температури 75...80 °С. Пiд час додавання до компо-зицiй фосфатно! кислоти спостерiгали iстотне зменшен-ня пiноутворення пiд час !хнього приготування. Твердi модифiкувальнi додатки вводили до попередньо приго-тованих водних розчишв ПВС за допомогою гомогень затора MPW-302.

В'язкють композицiй вимiрювали на вiскозиметрi Брукф1льда типу "DV-I" (шпиндель № 7, швидкють 100 об./хв.) за температури 20 °С. Крюоброблення (за-морожування) зразкiв за рiзних температур здшснюва-ли в апарай для клiматичних випробувань "Kimura" KT70068. Адгезго ощнювали за межею мщносй пiд час зсуву склеених внапуск дерев'яних пластин розмiром 60^20x4 мм, виготовлених iз легких порiд хвойних дерев густиною 420.440 кг/м3. Маса клейово! композицп, яку наносили на дерев'яний зразок, становила 0,05 г. Склееш зразки витримували пiд навантаженням 0,1 кг протягом не менше 12 год. Випробування здiйснювали з використанням розривно! машина Р-0,5 за швидкостi деформування склееного зразка 10 мм/хв. Вщстань мiж захватами розривно! машини становила 55 мм. Для випробування використовували не менше 5 зразив кожно! рецептури. Границю мщнос-тi клейового з'еднання пiд час зсуву t обчислювали за формулою

t = P / F,

де: P - руйшвне навантаження, Н; F - площа склеюван-ня (F = 100 мм2).

Текучють (розтiкання) композицiй визначали таким способом. За допомогою дозатора наносили 0,15 г ком-

позицп в центр скляно! пластинки. Шсля цього скло з композицieю встановлювали на мiлiметровий папiр i наважку накривали покривною скляною пластинкою розмiром 60x90x1,2 мм, масою 20±0,5 г i орieнтували п так, щоб пiд час опускання на нижню пластинку !х кра! сумiщалися. Вмикали секундомiр i спостерiгали за роз-тiканням композицп. Через 30 с вимiрювали дiаметр композицп, яка розтеклася (у кшькох напрямках), з точ-нiстю до 0,5 мм, обчислювали середне значення, яке i приймали за 11 текучiсть (показник розтжання).

Метод визначення часу схоплювання клейових ком-позицiй полягае в ощнюванш мiцностi склеювання ма-терiалiв за характером руйнування клейового з'еднання. З палпурного картону щiльнiстю 1,15±0,1 г/м2 вирiзали двi смужки розмiром 10x50 мм. На кшець одше! iз сму-жок наносили шар клейово! композицп. Надлишок знь мали раклею (товщина шару клею на поверхш картону приблизно 0,1 мм). На смужку картону з клейовою ком-позицiею накладали iншу смужку картону (без клею) внапуск, точно сумщаючи кра!. На мiсце склеювання смужок накладали склянi пластинки масою 2 г i вмикали секундомiр. Через 120 с знiмали пластинку i склеенi смужки картону розривали вручну. Кожнi 10 с ощнювали характер руйнування i коли спостерпався розрив по картону, то фжсували час схоплювання (вщ накладання смужок одна на другу до !х розриву).

Результати досл1дження. Як пластифжатор i дода-ток, що покращуе морозостiйкiсть, використовували фосфатну кислоту. Дослщжували вплив кiлькостi Н3РО4 i режимiв крiооброблення на реологiчнi властивосй во-дорозчинних клейових композицiй на основi ПВС.

Результати дослiдження свщчать (рис. 1), що пщви-щення вмiсту нанопорошку монтморилонiту i воласто-нiту до 5 % мас. дещо знижуе склеювальну здатнiсть композицш Для крiооброблених композицiй характерна бшьша в'язкiсть порiвняно з не замороженими. Отже, введення до складу композицп на основi водних розчишв ПВС фосфатно! кислоти значно знижуе !х динамiч-ну в'язкiсть. Це свщчить про п пластифiквальну дго на

Рис. 1. Залежшсть динамiчшí в'язкостi (h) водних композицш на 0CH0Bi ПВС вщ BMicry фосфатно! кислоти (СН3РО4): СПВС=13,5 % мас.; 1 - без крюоброблення; 2 - крюоброблеш; режим крюоброблення: - 25 оС, 2 год

Важливим з погляду можливостi зберпання i тран-спортування в рiзнi пори року було дослiдити вплив температури крюоброблення i кiлькостi циклш "заморо-

жування - розморожування на реолопчн1 властивост1 модифкованих композицш на основ1 водних розчишв ПВС (рис. 2).

о 34 ~ и

\ 32- я с 56

\ 30 - Й-

\ 28-

24 - т °с 1 кр.> ^

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Рис. 2. Залежшсть динамiчноí в'язкост (]) водних композицiй на основi ПВС вщ температури крiоброблення (Ткр): СпвС= 13,5 % мас.; СН3РО4=1,5 % мас.; тривалiсть крiооброблення 2 год

Встановлено, що з1 зниженням температури крюоб-роблення в'язкють композицш, що мютять фосфатну кислоту, зростае, але не так стр1мко як у випадку композицш, що не мютять пластифкатора. Навиъ за температури -45 оС в'язккть е нижчою, шж у композицп такого ж складу, але без пластифкатора 1 яка не шддава-лась крюобробленню.

Треба зауважити, що в'язкють композицш шсля крюоброблення зростае з кожним наступним циклом "заморожування - розморожування" (рис. 3). 100 "

1 2 3 4 5

Рис. 3. Залежнiсть динамiчноí в'язкост (]) водних композицiй на основi ПВС вщ кiлькостi циклiв крюоброблення. СПВС, % мас.: 1 - 8,0; 2 - 13,5; СН3РО4=1,5 % мас.; режим крюоброблення: -25 оС, 2 год

Результати дослщження св1дчать, що ва дослщжу-ваш композицп витримують 4 цикли "заморожування -розморожування" без ютотно! змши в'язкосй, що свщ-чить про позитивний пластифкувальний вплив фосфат-но! кислоти на морозостшкють клейових водовмюних композицш ПВС.

Табл. Властивостi водних клейових композицш на основi ПВС

№ Склад композицп*, % мас. Текучють, мм Час схоплю- т

з/п ПВС Н3РО4 Наповнювач кПас 15 °С 30 °С вання, с МПа

1 13,5 0 0 47 26,5 27,0 160 11,0

2 13,5 0,2 0 40 26,0 28,5 150 13,0

3 13,5 0,4 0 38 25,5 29,5 140 13,2

4 13,5 0 1 (воластошт) 45 24,5 28,0 150 14,2

5 13,5 0 5 (воластошт) 50 24,0 27,0 130 13,0

6 13,5 0 1 (монтморилошт) 46 27,0 30,0 130 15,5

7 13,5 0 5 (монтморилошт) 47 26,0 29,0 120 14,5

8 13,1 0 0,7 (крохмаль) 70 21,0 22,0 150 15,7

9 12,8 0,4 0,7 (крохмаль) 69 23,0 25,0 130 14,6

10 10,4 0,4 0,7 (крохмаль) 15 27,5 29,5 150 13,5

Примггка: * решту (до 100 % мас.) - вода; динамiчна в'язкiсть; т- границя мщност пiд час зсуву

З метою покращення технолопчних властивостей (в'язкють, текучють 1 час схоплювання) композицп ПВС модифкували р1зно! природи мшеральними наповню-вачами та модифкованим водорозчинним крохмалем. Отримаш результати зведено в таблищ.

Дослщженнями встановлено, що фосфатна кислота позитивно впливае також на мщшсть клейового шва (див. табл., п. 2, 3). Додавання мшерального наповню-вача, незалежно вщ його природи, практично однаково (див. табл., п. 4-7) зменшуе час схоплювання, при цьому в'язкють композицш та !х текучють змшюеться незначно. Замша частини ПВС на таку ж кшькють мо-дифкованого водорозчинного крохмалю (див. табл., п. 8, 9) зменшуе час схоплювання композицш, однак через тдвищену в'язкють вони стають не технолопчними. Найтехнолопчшшою е модифкована крохмалем композицш, яка мютить фосфатну кислоту (див. табл., п. 10). Композицш без пластифкатора, яка мктить крохмаль, мае вищу адгезго (див. табл., п. 8), а у випадку пластифкованих композицш вона дещо змен-шуеться (див. табл., п. 9, 10). Проте, враховуючи еконо-м1чний чинник, введення водорозчинного модифкова-

ного крохмалю до клейово! композицп замють частини ПВС е доцшьним.

На адгезшш властивосй композицш впливае також природа 1 вм1ст модифкувального мшерального напов-нювача. У раз1 додавання 1 мас. % воластошту та мон-тморилошту мщшсть склеювання дерев'яних поверхонь зростае, проте подальше збшьшення вмюту наповнюва-ч1в до 5 % мас. призводить до незначного попршення адгезшних властивостей (див. табл.).

Висновки. Розроблено композицп на основ1 водних розчишв ПВС з високим вмктом ацетатних груп, як1 модифковаш фосфатною кислотою, крохмалем 1 мше-ральними наповнювачами монтморилоштом та волас-тоштом. Додавання мшерального наповнювача зменшуе час схоплювання, при цьому в'язкють 1 текучють композицш зм1нюеться незначно. Клейов1 композицп, як1 мютять як наповнювач наночастинки монтморило-ниу, вщзначаються кращими склеювальними власти-востями пор1вняно з наповненими воластоштом. Показано, що композицп на основ1 модифкованих фосфатною кислотою розчишв ПВС вщзначаються високими адгезшними характеристиками 1 пщвищеною морозос-

тшкютю. Зокрема, вони витримують 4 цикли заморожу -вання до -25 оС без ктотно! змiни основних експлуата-цшних характеристик, що дае змогу рекомендувати !х для виготовлення кле!в, якi можна транспортувати, збе-рiгати i використовувати у зимовий перiод року.

Перелж використаних джерел

Ali, M. H. M, Kahder, M. M., Al-Saad, K. A & Al-Meer, S. (2013). Properties of nanoclay PVA composites materials. QScience Connect, 1, 1-9. Retrieved from: http://dx.doi.org/10.5339/connect.2013.! Freydin, A. S. (1985). Polimernye vodnye klei [Polymer water adhesi-

ves]. Moscow: Himiya. [in Russian]. Jonjankiat, S., Wittaya, T & Sridach, W. (2011). Improvement of poly (vinyl alcohol) adhesives with cellulose microfibre from sugarcane bagasse. Iranian Polymer Journal, 20(4), 305-317. Retrieved from: http://journal.ippi.ac.ir Pakharenko, V. O., Pakharenko, V. V., & Yakovleva, R. A. (2012). Plastmasy v budivnitstvi [Plastics in construction]. Kyiv: Lira-K. [in Ukrainian].

Pius, A., Ekebafe, L., Ugbesia, S., & Pius, R. (2014). Modification of adhesive using cellulose micro-fiber (CMF) from melon seed shell. American Journal of Polymer Science, 4 (4), 101-106. doi:10.5923/j.ajps.20140404.01 Rozenberg, M. E. (1983). Polimery na osnove vinilatsetata [Polymers

based on vinyl acetate]. Leningrad: Himiya. [in Russian]. Sapalidis, A. A., Katsaros, F. K., & Kanellopoulos, N. K. (2011). PVA/montmorillonite nanocomposites: development and properties. In: Cuppoletti J, ed. Nanocomposites and Polymers with Analytical Methods, (pp. 29-50). Rijeka: InTech. doi: 10.5772/18217 Satoh, K. (2014). Poly (vinyl alcohol) (PVA). In: Sh. Kobayashi, K. Müllen (Ed.). Encyclopedia of Polymeric Nanomaterials, (pp. 1-6). Berlin: Springer Heidelberg. doi: 10.1007/978-3-642-36199-9_246-1 Sridach, W., Jonjankiat, S., & Wittaya, T. (2013). Effect of citric acid, PVOH, and starch ratio on the properties of cross-linked poly (vinyl alcohol)/starch adhesives. Journal of Adhesion Science and Technology, 27(15), 1727-1738. Retrieved from: http://dx.doi.org/10.1080/ 01694243.2012.753394

Ю. Я. Мельник, Ю. В. Клым, А. Н. Шибанова, Н. Б. Семенюк, Т. В. Скорохода МОДИФИЦИРОВАННЫЕ КЛЕЕВЫЕ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА

Исследована модификация композиций поливинилового спирта (ПВС) низкомолекулярными (монтмориллонит, волласто-нит, фосфорная кислота) и высокомолекулярными (крахмал) добавками и установлено их влияние на свойства водорастворимых клеевых композиций. Разработаны высокотехнологичные наполненные композиции на основе ПВС, которые отличаются улучшенными эксплуатационными характеристиками, в т.ч. морозостойкостью. Они выдерживают не менее 4 циклов "замораживание - размораживание" до температуры -25 °С без существенного изменения вязкости, что свидетельствует о положительном пластифицирующем влиянии фосфорной кислоты на морозостойкость клеевых водосодержащих композиций ПВС. Установлено, что добавление к композициям модифицированного водорастворимого крахмала позволяет регулировать технологические характеристики клеев, уменьшая при этом содержание ПВС в них без ухудшения адгезивных свойств. Введение в композиции небольших количеств специальных минеральных (нано) наполнителей приводит к повышению их адгезионных свойств без существенного изменения технологичности. Наиболее эффективными оказались низконаполненные минеральными веществами композиции в количестве 1 % масс. Дальнейшее повышение содержания монтмориллонита и волластонита до 5 % масс. ухудшает клеящую способность композиций.

Ключевые слова: минеральные наполнители; монтмориллонит; крахмал; адгезия; морозостойкость.

Yu. Ya. Melnyk, Yu. V. Klym, A. M. Shybanova, N. B. Semenyuk, T. V. Skorokhoda MODIFIED ADHESIVE COMPOSITIONS BASED ON POLYVINYL ALCOHOL

The use of water soluble adhesives of both natural and synthetic origin, unlike adhesives on organic basis, contributes to solving problems of environmental protection and improvement of sanitary conditions. Therefore the purpose of the research is to make modifications of soluble polyvinyl alcohol adhesive compositions of various applications and forms of origin and evaluate their influence on technological and operational properties of adhesives. The research has the following results. Firstly, the authors have conducted the modification of polyvinyl alcohol water compositions by low-molecular (montmorillonite, wollastonite, phosphate acid) and high-macromo-lecular (starch) additives to improve technological and operational properties of the compositions. The viscosity of the composition was measured on Brookfield viscometer of type "DV-I". Cryo-processing (freezing) of the samples was carried applying a device for climatic testing "Kimura" KT70068. Adhesion was estimated by tensile strength during shear of glued wooden plates. Then, the influence of modifying additives on the properties of water-soluble adhesive compositions was determined. High-technological filled compositions based on polyvinyl alcohol, which are marked with improved working characteristics, particularly frost resistance were developed. Above mentioned compositions are stable for at least 4 cycles of "freezing - unfreezing" until the temperature -25 °C without significant viscosity change. This confirms the positive plasticizing impact of phosphoric acid on frost-resistance of the water-containing polyvinyl alcohol compositions. Adding of modified soluble starch to the compositions can regulate the technological characteristics of adhesives. It was made possible to reduce the content of polyvinyl alcohol in compositions without worsening of their adhesive properties. Adding the small quantities of mineral (nano) fillers in composition improves their adhesive properties without significant technological changes. The developed compositions are recommended for the glue production, which can be transported, stored and applied in the winter season.

Keywords: mineral fillers; montmorillonite; starch; adhesion; frost resistance.

1нформащя про aBTopiB:

Мельник Юрш Ярославович, ст. наук. ствроб^ник, Нацюнальний ушверситет '^bBÎBCbKa полтехшка", м. Львiв, Украина.

Email: Yuriy.Ya.Melnyk@lpnu.ua Клим Юрш Володимирович, астрант, Нацюнальний ушверситет '^bBÎBCb^ полтехшка", м. Львiв, Украина.

Email: Yu.Klym@lpnu.ua

Шибанова Алла МиколаТвна, канд. техн. наук, доцент, Нацюнальний ушверситет '^bîb^^ полпехшка", м. Львiв, УкраУна.

Email: svyat.sh@yandex.ua

Семенюк Наталя Богдашвна, канд. техн. наук, доцент, Нацюнальний ушверситет "Львiвська полтехшка", м. Львiв, Украина.

Email: Nataliia.B. Semeniuk@lpnu.ua Скорохода Тарас Володимирович, канд. хiм. наук, асистент, Нацюнальний ушверситет "Львiвська полтехшка", м. Львiв,

УкраУна. Email: tv.skorokhoda@gmail.com

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.