Акриловый сополимер что это: 6.3. Пленкообразующие на основе акриловых полимеров

Содержание

1.1. Водные дисперсии полимеров | Всё о красках

Полимеры в воде могут существовать в виде раствора или дисперсии. Для растворения в воде макромолекулы полимера должны содержать ионные группы (карбоксильные, аммониевые) или значительное количество неионных гидрофильных групп либо сегментов (гидроксильные, карбонильные, аминнные, амидные группы и/или полиэфирные цепи). Если гидрофильность полимерной молекулы недостаточна для образования истинных растворов (гидрозолей), несколько полимерных макромолекул ассоциируются в крупные агрегаты и образуют вторичные коллоидные системы — гидрогели. Еще более крупные агрегаты полимерных частиц образуют дисперсии (эмульсии). Основные свойства водных систем полимеров, используемых в технологических процессах, приведены в таблице  1.

Дисперсия — многофазная система, в которой по крайней мере одна фаза существует в виде микроскопических частиц (дисперсная фаза жидкая или твердая) внутри однородной фазы (дисперсионной среды — жидкой или газообразной).

Дисперсии, у которых и дисперсионная среда, и дисперсная фаза жидкие, называются эмульсиями.

В водных дисперсиях полимеров дисперсная фаза состоит из сферических полимерных частиц диаметром менее 1 мкм, а дисперсионной средой является вода. Водные дисперсии полимеров представляют собой молочно-белые жидкости с различной вязкостью. В 1 мл дисперсии полимера содержится около 1015 частиц, каждая из которых состоит из 1-10 000 макромолекул, а каждая макромолекула включает около 108 блоков (мономерных единиц) .

Дисперсии полимеров термодинамически неустойчивы. Полимерные частицы имеют тенденцию к минимизации внутренней площади поверхности путем агломерации, коагуляции или оседания. Для предотвращения этих явлений используют разные стабилизаторы, но несмотря на это различные внешние воздействия (встряхивание, сильное перемешивание и т.п.) могут дестабилизировать дисперсии, что приводит к их коагуляции.

Таблица 1

Система Внешний вид Молеку­лярная масса Размер частиц, мкм Тип частиц Добавка
Раствор (гидрозоль) Прозрачная жидкость 20000 0,01 Ионные молекулы Нейтрализующий агент (амин, кислота)
Вторичная коллоидная дисперсия Почти прозрачная жидкость 10000 0,1 Клубок из большого числа молекул Незначительное количество нейтрализующего агента
Эмульсия (суспензия) Жидкость от прозрачной до молочно-белого цвета 20 000 — 50000 0,1 Капли или гранулы Эмульгатор
Первичная дисперсия Жидкость молочно-белого цвета 100000 0,05—5 Почти сферические полимерные частицы Эмульгатор, стабилизатор

Полимерные дисперсии делятся на первичные и вторичные.

Первичные — получают полимеризацией мономеров в жидкой фазе (эмульсионная полимеризация в воде), вторичные — путем эмульгирования при перемешивании готового полимера, например раствора олигомерного пленкообразователя в жидкой среде.

Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют первичные дисперсии, получаемые методом эмульсионной полимеризации.

Наиболее распространенными пленкообразователями, используемыми в рецептурах ЛКМ, являются водные дисперсии акриловых сополимеров (чистые акрилаты), акрилстирольных сополимеров (стиролакрилаты), а также гомо — и сополимеров винилацетата (с этиленом, этиленвинилхлоридом, эфирами акриловой или метакриловой кислоты).

Другие водные дисперсии, например сополимеров стирола с бутадиеном и полиуретанов, практически не используют в рецептурах широко применяемых ВД-ЛКМ. Причиной этого являются низкая атмосфере-стойкость и сильное пожелтение покрытий на основе стиролбутадиено-вых сополимеров и высокая стоимость вторичных полиуретановых дисперсий.

это разновидность полимеров. Виды, строение, свойства сополимеров

Обычный полимер — это длинная непрерывная молекула, состоящая из связанных между собой отдельных более мелких частей — мономеров. Если одну макромолекулу образует несколько разных видов единичных молекул, то это сополимер, сочетающий в себе два и более различных соединений.

Классифицировать их можно по строению и способу синтеза.

Регулярные сополимеры

Самый простой и понятный тип. В макромолекуле регулярного строения мономеры чередуются равномерно: 1-2-1-2-1-2… По своим свойствам регулярные сополимеры значительно превосходят нерегулярные: они более термоустойчивы и обладают лучшими физико-механическими свойствами (эластичностью, прочностью и т.п.). Общая характеристика сополимера, как правило, складывается из свойств соответствующих однородных полимеров и находится где-то посередине между ними. Преимущественный способ получения — сополиконденсация: при соединении двух различных молекул-мономеров выделяется одна молекула воды.

Наиболее важные в промышленности полимеры имеют именно стереорегулярную структуру. Чаще всего это синтетические сополимеры-каучуки, состоящие из бутадиена и еще одного или нескольких мономеров:

  • Бутадиен-стирольный каучук — продукт поликонденсации бутадиена и стирола (винилбензола).
  • Бутадиен-нитрильный каучук — существуют разновидности как нерегулярного, так и регулярного строения (последние, естественно, значительно лучше по качеству). Мономер составляют молекулы бутадиена и акрилонитрила.
  • Стирол-акриловый сополимер — это результат поликонденсации стирола и метакрилата, регулярная разновидность полимера.

Частным случаем регулярных сополимеров являются волокна.

Волокна

Волокна — полимеры, получаемые органическим синтезом для использования в текстильной промышленности. Из синтетических волокон делают так называемые синтетические ткани. Они отличаются от натуральных лучшими механическими качествами (несминаемость, прочность, износостойкость, устойчивость к различным деформациям). Некоторые синтетические волокна являются сополимерами:

  • нейлон — продукт поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты;
  • лавсан — мономер, который состоит из сконденсированных этиленгликоля и терефталевой кислоты.

Статистические сополимеры

Их получают таким же образом с различием в том, что в образовавшейся структуре мономеры не имеют строгого порядка чередования, а расположены случайным образом. В таком случае записывают не общую форму нового мономера, а указывают процентное содержание молекул каждого вида. Зачастую в статистическом сополимере может быть два-три основных мономера и еще несколько, чье содержание колеблется в пределах 1-5 % — они используются для стабилизации и других небольших корректировок свойств полимера.

Первый искусственный каучук имел нерегулярную структуру. Единственный мономер — бутадиен — находился в цепи в разных конфигурациях; имелось беспорядочное чередование его цис- и трансизомеров, в то время как натуральный каучук содержит почти один лишь цис-бутадиен.

Сейчас большинство синтезируемых каучуков с добавками являются статистическими сополимерами. Это фторкаучуки, бутилкаучук, состоящий из сополимеризованных изобутилена и 1-5 % изопрена, каучуки с добавлением винилхлорида, стирола, акрилонитрила и других образующих полимеры соединений. Есть еще такой полимер, называющийся каучуком, но не содержащий в своем составе бутадиена или изопрена. Это сополимер полипропилена и полиэтилена, этилен-пропиленовый каучук. Состоит он, как можно догадаться, из мономеров этилена и пропилена, содержащего от 40 до 70 % молярной массы этилена.

Блоксополимеры

Этот вид сополимеров характерен тем, что в конечной структуре мономеры не перемешаны друг с другом, а составляют блоки. Каждый блок — это одно вещество, находящееся в таком количестве, чтобы полностью отразить все свойства своего обыкновенного полимера. Иногда между различными блоками может находиться одна молекула другого соединения — сшивающий агент.

Блоксополимерами являются так называемые термоэластопласты. Это соединения блоков термопластов — полистрирола, полиэтилена или полипропилена — и эластомеров — бутадиеновых и изопреновых полимеров, их статистических сополимеров со стиролом, уже известного нам сополимера этилена с пропиленом. В нормальных условиях термоэластопласты подобны эластомерам по своим механическим свойствам, а при высоких температурах превращаются в пластическую массу и могут подвергаться переработке так же, как и термопласты.

Привитые сополимеры

В привитых сополимерах содержатся кроме основной группы дополнительные ответвления — цепи из других мономеров, короче, чем длина основной цепи. Ответвления могут крепиться на молекулы промежуточной группы.

Для получения привитого сополимера необходима сначала уже готовая цепь основного полимера. Далее боковую цепь к ней можно «пришить» двумя разными способами: либо ввести в реакции мономер, который при определенных условиях полимеризуется и прикрепляется в виде цепочки к основному полимеру, либо «посадить» уже готовую недлинную цепь (олигомер) на основной полимер через промежуточную группу.

Привитые сополимеры получают для осуществления направленной модификации полимера основной цепи. Используется такое свойство, как аддитивность свойств привитых сополимеров: их физико-механические характеристики определяются одновременно полимерами и основной, и боковой цепи.

Силикон-акриловый сополимер

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 61/327141, поданной 23 апреля 2010 г, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к силикон-акриловым сополимерам и композициям, содержащим указанные сополимеры, и к областям их конечного применения.

Предпосылки создания изобретения

Полимеры на акриловой основе широко применяют в качестве адгезивных материалов, кроющих материалов и уплотнительных материалов, поскольку они обладают относительно низкой стоимостью, хорошо прилипают к разнообразным поверхностям и, если необходимо, их можно составлять так, чтобы усиливать адгезию к поверхности.

К недостаткам полимеров на акриловой основе относятся неудовлетворительная эффективность при высоких температурах, неудовлетворительная эффективность при низких температурах, неспособность приклеиваться к подложкам с низкой поверхностной энергией и способность создавать излишнюю адгезию к подложкам с высокой поверхностной энергией.

Полимеры на силиконовой основе демонстрируют хорошую эффективность в качестве адгезивных материалов, кроющих материалов и уплотнительных материалов как при высоких, так и при низких температурах. Полимеры на силиконовой основе обладают превосходной химической инертностью, электроизоляционными свойствами, биологической совместимостью и способностью приклеиваться к подложкам с низкой поверхностной энергией. Главным недостатком полимеров на силиконовой основе является их высокая стоимость по сравнению с другими типами технологий. К другим ограничениям относятся низкая клейкость и ограниченный требуемый прирост адгезии по сравнению с полимерами на акриловой основе.

Хотя индивидуальный силиконовый адгезивный материал и индивидуальный акриловый полимер обладают явными достоинствами, и хотя их можно смешивать, образуя гибридную полимерную систему, такая смесь является термодинамически нестабильной и в пределе она приводит к макроскопическому разделению фаз и со временем к изменению свойств смеси.

Попытка преодолеть эту несовместимость была предпринята в WO 2007/145996, где создают акриловый привитой силиконовый адгезивный материал, применяя комплексный способ. Однако этот комплексный способ затрудняет удаление остаточного мономера, а уровень поперечного связывания не поддается регулированию. Если остается какой-либо непрореагировавший силиконовый или акриловый компонент, со временем он приводит к разделению фаз, даже если остальные компоненты являются ковалентно привитыми.

Ковалентное прививание силикона и акриловых материалов можно осуществлять, проводя реакцию силиконового полимера и акрилового полимера, однако обязательной формой гибридной полимерной системы является силиконовая смола. Гибридная полимерная система, получаемая в результате этого, образует силиконовую смолу в виде центрального домена, а силиконовый полимер и акриловый материал являются присоединенными к этому домену. Таким образом, для того чтобы гибридная полимерная система образовывала полимер решетчатого типа, необходима силиконовая смола в качестве центрального домена.

В данной области техники имеется потребность в адгезивных материалах, кроющих материалах и уплотнительных материалах, обладающих достоинствами технологий как на акриловой, так и на силиконовой основе, без недостатков, свойственных прототипам. Настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение описывает новый силикон-акриловый сополимер, содержащий силиконовый полимер, ковалентно связанный с акриловым полимером через связь -Si-O-Si-.

Один вариант осуществления настоящего изобретения направлен на создание силикон-акрилового сополимера, содержащего силиконовый полимер и акриловый полимер, ковалентно связанные через связь-Si-O-, в котором отношение силиконового полимера и акрилового мономера составляет от 50:1 до 1:50, а акриловый полимер содержит по меньшей мере одну силановую или силоксановую функциональную группу.

Предметом другого варианта осуществления настоящего изобретения является силикон-акриловый сополимер, который содержит продукт реакции силиконового полимера, смеси акриловых мономеров (в которой по меньшей мере один акриловый мономер содержит силан-(мет)акриловый мономер и/или силоксан-(мет)акриловый макромер), радикального инициатора и катализатора «скрэмблинга» (реакции обмена заместителями между различными молекулами), где отношение силиконового полимера и акрилового мономера составляет от 50:1 до 1:50.

Предметом еще одного другого варианта осуществления настоящего изобретения является силикон-акриловый сополимер, содержащий продукт реакции силиконового полимера, акрилового полимера, содержащего силановую или силоксановую функциональную группу, и катализатора реакции обмена заместителями, где отношение силиконового полимера и акрилового полимера составляет от 50:1 до 1:50.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения направлен на разработку способа изготовления силикон-акрилового сополимера, включающего в себя стадию проведения реакции силан-(мет)акрилового мономера и/или силоксан-(мет)акрилового макромера в присутствии радикального инициатора и растворителя для образования акрилового форполимера, стадию добавления силиконового полимера и катализатора реакции обмена заместителями в растворителе и стадию удаления растворителя.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, силикон-акриловый сополимер получают, проводя реакцию силиконового полимера с акриловым полимером, содержащим по меньшей мере одну силановую и/или силоксановую функциональную группу, в присутствии катализатора реакции обмена заместителями и растворителя.

Еще один другой вариант осуществления настоящего изобретения направлен на создание композиции, содержащей силикон-акриловый сополимер.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения направлен на получение изделия, содержащего силикон-акриловый сополимер. Указанное изделие можно создавать в виде адгезивного раствора, водного адгезивного материала и адгезивного материала, действующего в состоянии горячего расплава (также называемого «термоплавкий клей» или «клей-расплав».

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой GPC-хроматограммы силиконового полимера (……), акрилового полимера (—-) и силикон-акрилового сополимера (─).

Фиг.2 представляет собой GPC-хроматограммы адгезивных материалов, изготовленных (1) из силикон-акрилового сополимера со смолой MQ (—-) и (2) из силиконового полимера, акрилового полимера и смолы MQ (─).

Фиг.3 представляет собой фотографию адгезивного материала, изготовленного из силикон-акрилового сополимера со смолой MQ (слева, прозрачный раствор), и фотографию адгезивного материала, изготовленного из силиконового полимера, акрилового полимера и смолы MQ (справа, непрозрачный раствор).

Подробное описание изобретения

Если явным образом не указано иначе, проценты по массе означают проценты, рассчитанные на сухую массу.

Настоящее изобретение предлагает силикон-акриловый сополимер, содержащий силиконовый полимер, ковалентно связанный с акриловым полимером через связь -Si-O-Si-, причем указанный акриловый полимер содержит по меньшей мере один силан-(мет)акриловый мономер и/или силоксан-(мет)акриловый макромер.

Сополимер получают, проводя реакцию смеси силиконового полимера и смесей акриловых мономеров, которые содержат по меньшей мере один силан-(мет)акриловый мономер и/или силоксан-(мет)акриловый макромер, с радикальным инициатором и катализатором реакции обмена заместителями. Отношение силиконового полимера к акриловому мономеру составляет от 50:1 до 1:50.

Сополимер также получают, проводя реакцию смеси силиконового полимера и акрилового полимера, который содержит по меньшей мере один силан-(мет)акриловый мономер и/или силоксан-(мет)акриловый макромер, с катализатором реакции обмена заместителями. Отношение силиконового полимера к акриловому мономеру составляет от 50:1 до 1:50.

Полезные силиконовые полимеры, которые можно применять при практическом осуществлении настоящего изобретения, включают в себя силиконовые полимеры, которые содержат полисилоксан, замещенный органическими группами. Диорганические заместители включают в себя, например, диметил, метилвинил, метилфенил, дифенил, метилэтил и 3,3,3-трифторпропил. В одном варианте осуществления настоящего изобретения все диорганические заместители представляют собой диметиловые заместители. Силиконовый полимер обычно будет представлять собой полимер с присоединенными концевыми функциональными группами, такими как гидроксильная, алкоксильная, гидридная, винильная функциональные группы и им подобные группы. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, присоединенные концевые функциональные группы представляют собой гидроксильные группы, алкоксильные функциональные группы, гидридные функциональные группы, винильные функциональные группы или их смеси. Молекулярная масса полидиорганосилоксана будет обычно находиться в диапазоне от 100 до примерно 2000000 г/моль, предпочтительно, от примерно 20000 до примерно 150000 г/моль.

Акриловые мономеры согласно настоящему изобретению включают в себя по меньшей мере один силан-(мет)акриловый мономер и/или силоксан-(мет)акриловый макромер.

Примеры силан-(мет)акрилового мономера включают в себя триалкоксилсилил-(мет)акрилаты, диалкоксисилил-(мет)акрилаты и т. п. Силан-(мет)акриловый мономер обычно будут применять в количествах от 0,2 до 50% по массе в расчете на общую массу акрилового полимера, более предпочтительно, количество силан-(мет)акрилового мономера будет находиться в диапазоне от примерно 1,0 до примерно 10% массы акрилового полимера.

Примеры силоксан-(мет)акрилового макромера включают в себя полидиметилсилоксанмоно-(мет)акрилат (например, триалкоксилсилил-(мет)акрилаты, диалкоксисилил-(мет)акрилаты или метакрилаты). Предпочтительными силоксан-(мет)акриловыми макромерами являются триметоксилсилильные и диметоксиметилсилильные функциональные акрилаты или метакрилаты. Примером такого мономера является метакрилоксипропилтриметоксилсилан. Содержание силоксан-(мет)акрилового макромера составляет примерно от 0,2 до 50% по массе в расчете на общую массу акриловых мономеров.

Другие акриловые мономеры выбирают из группы алкил-(мет)акрилатных мономеров. Предпочтительные алкил-(мет)акрилаты, которые можно использовать при практическом применении настоящего изобретения, имеют примерно до 18 углеродных атомов в алкильной группе, предпочтительно, от 1 до примерно 12 углеродных атомов в алкильной группе. Эти акриловые полимерные компоненты могут включать в себя алкилакрилатный мономер с низкой температурой стеклования (Tg). Мономерами с низкой Tg являются мономеры, которые имеют гомополимер с Tg ниже 0°С. Алкилакрилаты с низкой Tg, предпочтительные для применения согласно настоящему изобретению, имеют от примерно 4 до примерно 10 углеродных атомов в алкильной группе и включают в себя бутилакрилат, метилакрилат, метилметакрилат, трет-октилакриламид, гидроксиэтилакрилат и акриловую кислоту, гидроксипропилакрилат, гидроксилпропилметакрилат, амилакрилат, гексилакрилат, 2-этилгексилакрилат, октилакрилат, изооктилакрилат, децилакрилат, их изомеры и их комбинации. Особо предпочтительными являются бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат и изооктилакрилат.

Предпочтительно (но не обязательно), акриловые мономеры с низкой Tg присутствуют в количествах, превышающих примерно 40% по массе в расчете на общую массу мономера акрилового полимера. Акриловые полимерные компоненты могут, кроме того, включать в себя (мет)акрилатные мономеры, имеющие высокую температуру стеклования. Неограничивающие примеры включают в себя метилакрилат, этилакрилат, метилметакрилат и изобутилметакрилат. Квалифицированному практическому работнику будет понятно, что выбор мономеров диктуется соображениями, относящимися к адгезивным свойствам, совместимости с другими компонентами матрицы адгезивного материала, растворимости лекарственного средства и т.д. То есть Tg мономера представляет собой лишь один из множества переменных факторов, которые следует принимать во внимание при создании любого конкретного полимера.

Полезными акриловыми мономерами могут быть соединения, содержащие азот, конкретно, N-замещенные акриламиды или метакриламиды. Примеры включают в себя N-винилпирролидон, N-винилкапролактам, N-трет-октилакриламид, диметилакриламид, диацетонакриламид, N-трет-бутилакриламид, N-изопропилакриламид, цианоэтилакрилат, N-винилацетамид и N-винилформамид.

Полезные акриловые мономеры можно также выбирать из группы функциональных мономеров, содержащих один или более гидроксилов, таких как 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилакрилат и/или гидроксипропилметакрилат. Такие гидроксильные функциональные мономеры обычно применяют в количествах, составляющих примерно до 40% по массе в расчете на общую массу мономеров акрилового полимера, более обычно, от примерно 0,5 до примерно 10% по массе.

Если желательно, полезные акриловые мономеры можно выбирать из группы функциональных мономеров с карбоновыми кислотами. Применимые карбоновые кислоты, предпочтительно, содержат от примерно 3 до примерно 6 углеродных атомов и включают в себя, наряду с другими соединениями, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, итаконовую кислоту, β-карбоксиэтилакрилат и т.п. Особо предпочтительной является акриловая кислота. Такие карбоксильные функциональные мономеры обычно применяют в количествах, составляющих примерно до 25% по массе в расчете на общую массу мономеров акрилового полимера, более обычно, от примерно 0,5 до примерно 10% по массе.

К акриловым мономерам можно добавлять сомономеры. К полезным сомономерам относятся винилацетат, стирол, алкил-ди(мет)акрилаты, глицидилметакрилат и аллилглицидиловый простой эфир, а также такие макромеры, как, например, поли(стирил)метакрилат.

Радикальные инициаторы добавляют с акриловыми мономерами для образования акрилового форполимера. Хотя конкретные способы полимеризации описаны в примерах, можно указать, что акриловый полимерный компонент согласно настоящему изобретению можно получать традиционными способами полимеризации, хорошо известными квалифицированным специалистам в данной области техники. Эти способы включают в себя, без ограничения, полимеризацию в растворе, суспензионную полимеризацию, полимеризацию в массе и эмульсионную полимеризацию. При практическом осуществлении настоящего изобретения может оказаться полезным уменьшение остаточного содержания мономера или удаление растворителя и/или других летучих веществ или снижение их уровней после полимеризации, с использованием способов, известных и традиционных в данной области техники. Адгезивный материал можно наносить из органического раствора, водной дисперсии или расплава.

Акриловый форполимер можно изготавливать, как описано выше, или же акриловый полимер можно применять непосредственно для образования силикон-акрилового сополимера. Акриловый полимер согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере алкоксисилильный функциональный мономер и/или макромер, содержащий полисилоксан. Примеры макромеров, содержащих полисилоксан, включают в себя полидиметилсилоксанмоноакрилаты или монометакрилаты.

(Мет)акриловый макромер, содержащий полисилоксан, обычно будут применять в количествах, составляющих от 0,2 до 50% массы акрилового полимера, более предпочтительно, от 1 до 15%.

Другими акриловыми полимерами, которые можно с пользой применять при практическом осуществлении настоящего изобретения, являются акриловые полимеры, содержащие присоединенные концевые алкоксисилильные функциональные группы, или полисилоксан-блок- или -графт-сополимеры. Примерами присоединенных концевых алкоксисилильных функциональных групп являются триалкоксилсилильные и диалкоксисилильные функциональные группы. Предпочтительными присоединенными концевыми алкоксисилильными функциональными группами являются триметоксилсилильные, диметоксиметилсилильные, триэтоксилсилильные и/или диэтоксиметилсилильные функциональные группы. Примерами таких полимеров являются MS-полимеры (Kaneka). Можно также применять блок-сополимеры. Примером полисилоксанового блок-сополимера является полидиметилсилоксан-акриловый блок-сополимер. Предпочтительное количество силоксанового блока составляет от 10 до 50% массы всего блок-полимера.

Один акриловый полимерный компонент, который можно применять при практическом осуществлении настоящего изобретения, представляет собой акриловый полимер, который содержит от примерно 90 до примерно 99,5% по массе 2-этилгексилакрилата и от примерно 0,5 до примерно 10% по массе диметоксиметилсилилметакрилата.

Было обнаружено, что полимеры, содержащие больше чем примерно 0,2% по массе алкоксисилильных функциональных мономеров, особенно хорошо подходят для применения в адгезивных композициях согласно настоящему изобретению, и их можно использовать в производстве адгезивных товарных продуктов, таких как, например, адгезивные ленты и адгезивные листы, посредством нанесения адгезива или адгезивной композиции на материал основы, такой как бумага, ткань или пластмассовая пленка.

Отношение силиконового полимера и акрилового мономера и/или полимера составляет от 50:1 до 1:50.

Один предпочтительный способ полимеризации представляет собой образование силикон-акрилового сополимера посредством инициирования полимеризации акриловых мономеров в присутствии радикального инициатора, растворителя и силиконового полимера. В конце радикальной полимеризации вводят катализатор реакции обмена заместителями, и акриловый полимер реагирует с силиконовым полимером в том же реакционном сосуде, производя сополимер. Алкоксисилильные функциональные мономеры, присоединенные на основную цепь акрилового полимера, подвергаются реакции конденсации с концевыми функциональными ОН-группами силиконового полимера и быстро повторно уравновешиваются с динамическим расщеплением и повторным образованием связи -Si-O-Si- в присутствии воды/влаги и сильного кислотного или основного катализатора. Эту стадию называют «реакцией скрэмблинга» (реакция обмена заместителями между различными молекулами), поскольку она приводит к полному смешиванию двух полимеров, несмешиваемых по своей природе — силиконового полимера и акрилового полимера. Алкоксисилильные функциональные группы акрилового полимера претерпевают реакцию перекрестного «самосвязывания» в присутствии воды/влаги и катализатора реакции обмена заместителями.

В другом предпочтительном способе полимеризации катализатор реакции обмена заместителями добавляют к силиконовому полимеру и акриловому полимеру в тот же реакционный сосуд для производства сополимера. В этом случае также имеет место реакция обмена заместителями, в результате которой образуется сополимер.

Подходящие катализаторы реакции обмена заместителями имеют значение рКа не более -6 или не менее 15.

Примерами катализаторов реакции обмена заместителями являются KOH, NaOH, LiOH, реагенты, представляющие собой литийорганические соединения, реактивы Гриньяра, метансульфоновая кислота, серная кислота, кислая глина, кислотные ионообменные смолы и их смеси. Другие примеры таких катализаторов включают в себя металлоорганические соли металлов, таких как олово, титан, алюминий, висмут. Можно также применять комбинации катализаторов двух или более типов, перечисленных выше.

Реакция обмена заместителями может иметь место при комнатной температуре, одним из предпочтительных способов является проведение каждой реакции с нагреванием при 50-160°С. Предпочтительными температурами для стадии реакции обмена заместителями являются 100-150°С. Предпочтительно, реакции обмена заместителями дают возможность протекать по меньшей мере до тех пор, пока не прекратится выделение побочных продуктов конденсации, таких как вода, спирт и диоксид углерода. Нагревание продолжают до тех пор, пока не будут получены желаемые физические свойства, такие как вязкость, прозрачность раствора и адгезивность. Обычно смеси на каждой стадии будут давать возможность реагировать в течение периода длительностью от примерно 1 часа до примерно 24 часов.

Предпочтительно, растворитель или дополнительный растворитель является выбранным из группы, состоящей из алифатических углеводородов, ароматических углеводородов, простого эфира, тетрагидрофурана, этилацетата, метилэтилкетона, воды и их смесей.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения направлен на создание композиции, содержащей силикон-акриловый сополимер. Указанный силикон-акриловый сополимер может быть составлен в виде разнообразных адгезивных материалов, включая адгезивный материал в виде раствора, эмульсионный адгезивный материал и адгезивный материал в виде горячего расплава. Для придания желаемых свойств силикон-акриловому сополимеру к нему можно добавлять дополнительные компоненты.

Силикон-акриловый сополимер можно смешивать с дополнительными компонентами для образования композиции, такой как адгезивный материал, кроющий материал, уплотнительный материал и т.п. Дополнительные компоненты можно смешивать с сополимером согласно настоящему изобретению для дополнительного усиления или ослабления желаемого свойства композиции. Такие компоненты включают в себя силиконовую смолу, вещества, повышающие клейкость, солюбилизаторы, присадки, антиоксиданты, сложный полиэфир, простой полиэфир, полиуретан, натуральный каучук, синтетический каучук, модификаторы вязкости, наполнители и т. п.

Полезные компоненты, представляющие собой силиконовую смолу, которые можно применять при практическом осуществлении настоящего изобретения, включают в себя силиконовые смолы, которые содержат от 0,05 до 5% по массе гидроксильных групп, связанных с силиконом, а также содержат триорганосилоксильные единицы типа R3SiO1/2 и тетрафункциональные силоксильные единицы типа SiO4/2 в мольном отношении, соответствующем 0,5-1,5 единиц R3SiO1/2 на каждую единицу SiO4/2. Силиконовую смолу можно смешивать с силикон-акриловым сополимером в твердой форме или в растворе с толуолом, ксилолом или гептаном и т.п. Предпочтительными органическими R-группами силиконовой смолы являются метил, гидроксил, винил, фенил, (мет)акрилоксигруппа и их смеси. Одной предпочтительной R-группой является метильная группа. Смолы можно также дополнительно обрабатывать Me3SiOSiMe3, ViMe2SiOSiMe2Vi, MeViPhSiOSiPhViMe, Me3SiNHSiMe3 или триорганосиланом, таким как Me3SiCl, Me2ViSiCl или MeViPhSiCl для уменьшения количества ОН в силиконовой смоле.

Результатом добавления силиконовой смолы к сополимеру согласно настоящему изобретению является другая композиция, отличная от той, которую получают, добавляя силиконовую смолу к силиконовому полимеру и акриловому полимеру, которые не образовали сополимера. Без связи с какой-либо теорией, можно указать, что в последней композиции силиконовая смола образует центральный домен, который образует мосты между силиконовым полимером и акриловым полимером. Эти композиции термодинамически нестабильны, и со временем они приводят к микроскопическому (или даже макроскопическому) разделению фаз. В композиции гибридного адгезивного материала согласно настоящему изобретению, изготовленной с сополимером, реакционноспособные сайты на силиконовом полимере являются уже прореагировавшими с акриловыми мономерами или полимерами и поэтому силиконовая смола не образует центральных доменов или мостиковых доменов, соединяющих акриловый полимер и силиконовый полимер.

Добавление силиконовой смолы к силикон-акриловому сополимеру рассматривают как «реакцию загустевания», и ее проводят в присутствии катализатора загустевания. Примерами катализаторов для этой реакции загустевания являются (NH4)2CO3 (тв.), карбамат аммония, NH4OH (водный), метансульфоновая кислота, серная кислота, кислая глина, кислотные ионообменные смолы Amberlyst™ (Rohm и Haas), KOH, NaOH, LiOH, н-бутиллитий и их смеси. Хотя реакция загустевания может иметь место при комнатной температуре, одним из предпочтительных способов является проведение этой реакции с нагреванием при 50-160°С. Предпочтительная температура стадии загустевания находится в диапазоне 40-150°C.

Предпочтительно, реакции загустевания дают возможность протекать по меньшей мере до тех пор, пока не прекратится выделение побочных продуктов конденсации, таких как вода, спирт и диоксид углерода. Нагревание продолжают до тех пор, пока не будут получены желаемые физические свойства, такие как вязкость, прозрачность раствора и адгезивность. Обычно смеси на каждой стадии будут давать возможность реагировать в течение периода длительностью от примерно 1 часа до примерно 24 часов. После завершения стадии реакции загустевания содержание твердых веществ регулируют, добавляя или удаляя растворитель.

Подходящими веществами, повышающими клейкость, являются вещества, известные в данной области техники, которые включают в себя: (1) алифатические углеводороды; (2) смешанные алифатические и ароматические углеводороды; (3) ароматические углеводороды; (4) замещенные ароматические углеводороды; (5) гидрированные сложные эфиры; (6) политерпены; (7) минеральные масла; и (8) древесные смолы или канифоль и их гидрированные формы. Полезные уровни веществ, повышающих клейкость, обычно составляют от примерно 1% по массе до примерно 30% по массе в расчете на общую массу композиции.

Сополимеры согласно настоящему изобретению можно также смешивать с дополнительными полимерами для усиления желаемых свойств. Примеры полимеров, которые можно применять для смешивания, включают в себя, но не ограничиваются ими, другие акрилаты, полисилоксаны, полиизобутилен, сложный полиэфир, полипропиленоксид (PPO), полиизопрен, полибутадиен, блок-полимеры стирола и т. п. Примеры блок-полимеров стирола включают в себя, но не ограничиваются ими, стирол-изопрен-стирольный блок-сополимер (SIS), стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер (SBS), стирол-этиленбутен-стирольные сополимеры (SEBS) и их диблок-аналоги.

Композиции согласно настоящему изобретению могут включать в себя другие добавки, известные квалифицированным специалистам в данной области техники. Эти добавки могут включать в себя, но не ограничиваются ими, пигменты, наполнители, флуоресцентные добавки, добавки, влияющие на текучесть и выравнивание слоя, смачивающие агенты, поверхностно-активные вещества, пеногасители, модификаторы реологических свойств, средства, повышающие проницаемость, стабилизаторы и антиоксиданты.

Антиоксиданты можно добавлять по отдельности или в комбинации для защиты компонентов от разложения в процессе приготовления и применения адгезивных композиций и для обеспечения длительной термостабильности. Как правило, в адгезивные композиции можно включать примерно до 1% по массе одного или более антиоксидантов, обычно от примерно 0,1% до примерно 0,5% по массе.

С силикон-акриловыми сополимерами можно смешивать дополнительные полимеры. Примеры таких полимеров включают в себя сложный полиэфир, простой полиэфир, полиуретан, природный каучук, синтетический каучук и т.п.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Начальную загрузку, содержащую 20,0 г бутилакрилата, 5,0 г метилметакрилата, 0,5 г триметоксисилилпропилакрилата, 40,8 г силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N), 0,05 г Vazo-67 (2,2′-азо-ди(2-метилбутиронитрил)) и 50,0 г ксилола, перемешивали и загружали в 500-мл 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали при перемешивании до кипения с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 30 г ксилола и 0,3 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления вносили 0,1 г KOH (1,0 н. в воде) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 часов. В конце периода выдержки содержимое охлаждали до комнатной температуры и выгружали раствор полимера. Ксилол удаляли, выпаривая его в вакууме роторного испарителя, и добавляли гептан до достижения содержания твердых веществ, равного 50%.

Пример 2

Начальную загрузку, содержащую 98,0 г 2-EHA, 2,0 г триметоксисилилпропилакрилата, 400,0 г силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N), 0,07 г Vazo-67 и 650,0 г гептана, перемешивали и загружали в 2-л 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали до кипения при перемешивании с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 50 г гептана и 0,5 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления вносили 0,2 г KOH (1,0н в воде) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 часов. В конце периода выдержки содержимое охлаждали до комнатной температуры и выгружали раствор полимера. Часть гептана удаляли, выпаривая в вакууме роторного испарителя, доводя содержание твердых веществ до 50%.

Пример 3

Начальную загрузку, содержащую 20,0 г 2-EHA, 5,0 г метилакрилата, 0,5 г триметоксисилилпропилакрилата, 0,05 г Vazo-67 и 50,0 г ксилола, перемешивали и загружали в 500-мл 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали до кипения при перемешивании с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 30 г ксилола и 0,3 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления вносили 0,1 г KOH (1 н. в воде) и 40,8 г силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 часов. В конце периода выдержки содержимое охлаждали до комнатной температуры и выгружали раствор полимера. Ксилол удаляли, выпаривая в вакууме роторного испарителя, и добавляли гептан, доводя содержание твердых веществ до 50%.

Пример 4

Начальную загрузку, содержащую 98,0 г 2-EHA, 2,0 г триметоксисилилпропилакрилата, 0,07 г Vazo-67 и 1,0 л гептана, перемешивали и загружали в 2-л 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали до кипения при перемешивании с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 50 г гептана и 0,5 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления вносили 0,2 г KOH (1,0 н. в воде) и 400,0 г силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 часов. В конце периода выдержки содержимое охлаждали до комнатной температуры и выгружали раствор полимера. Некоторое количество гептана удаляли, выпаривая его в вакууме роторного испарителя, доводя содержание твердых веществ до 50%.

Пример 5

Начальную загрузку, содержащую 98,0 г 2-EHA, 2,0 г триметоксисилилпропилакрилата, 0,07 г Vazo-67 и 80,0 г гептана, перемешивали и загружали в 500-мл 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали до кипения при перемешивании с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 20 г гептана и 0,5 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления содержимое колбы выдерживали при кипячении с обратным холодильником в течение 2 часов. В конце периода выдержки содержимое охлаждали до комнатной температуры и выгружали раствор полимера. Добавляли гептан, доводя содержание твердых веществ до 50%.

Пример 6

Смесь силикон-акрилового сополимера из примера 2 (50 г), смолы Methyl MQ (20 г), катализатора (NH4)2CO3 (0,5 г) и гептана (30 г) перемешивали при 60°C в течение 2 ч. Затем реакционную смесь нагревали с обратным холодильником до кипения гептана в течение 2 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли гексаметилдисилизан (2,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 2 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 7

Смесь силикон-акрилового сополимера из примера 2 (50 г), смолы Methyl MQ (20 г), катализатора NH4OH (водный) (30% NH3, 0,2 г) и гептана (30 г) перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 3 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли гексаметилдисилизан (2,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 2 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 8

Смесь силикон-акрилового сополимера из примера 1 (50 г), смолы Methyl MQ (20 г), катализатора KOH (водн.) (0,1 г) и гептана (200 г) перемешивали при 100°C в течение 3 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли гексаметилдисилизан (2,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 2 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 9

Смесь силикон-акрилового сополимера из примера 3 (50 г), смолы Methyl MQ (20 г), катализатора KOH (0,1 г) и гептана (30 г) перемешивали при 100°C в течение 3 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли гексаметилдисилизан (2,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 2 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 10

Смесь силикон-акрилового сополимера из примера 4 (50 г), смолы Methyl MQ (20 г), катализатора NH4OH (водн.) (30% NH3, 0,2 г) и гептана (30 г) перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 3 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли гексаметилдисилизан (2,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 2 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 11

Смесь акрилового сополимера из примера 5 (50 г), силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N, 50 г), катализатора КОН (водн.) (1,0 н. в воде) (0,2 г) и гептана (300 г) перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч под слабым потоком газообразного азота. Затем добавляли смолу Methyl MQ (50 г) и KOH (водный) (1,0 н. в воде) (0,1 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 2 ч. Добавляли уксусную кислоту (0,03 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 0,5 ч. Добавляли NH4OH (водный) (30% NH3, 0,05 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 0,5 ч. Добавляли гексаметилдисилизан (2,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 ч. Гептановый растворитель удаляли в роторном испарителе и полученный в результате этого горячий расплавленный адгезивный материал упаковывали в стеклянную банку.

Пример 12

Смесь акрилового сополимера из примера 5 (50 г), силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N, 50 г), катализатора КОН (водный) (1,0 н. в воде) (0,2 г) и гептана (300 г) перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли уксусную кислоту (0,03 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 0,5 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 13: Сравнительный пример

Смесь акрилового сополимера из примера 5 (50 г), силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N, 50 г), смолы Methyl MQ (50 г), катализатора KOH (водн.) (1,0 н. в воде) (0,2 г) и гептана (300 г) перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли уксусную кислоту (0,03 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 0,5 ч. Добавляли гексаметилдисилизан (5,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 14

Смесь акрилового сополимера из примера 5 (50 г), силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N, 50 г), катализатора KOH (водный) (1,0 н. в воде) (0,2 г) и гептана (300 г) перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч под слабым потоком газообразного азота. Добавляли уксусную кислоту (0,03 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 0,5 ч. Добавляли NH4OH (водный) (30% NH3, 0,2 г). Затем добавляли смолу Methyl MQ (50 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 3 ч. Добавляли гексаметилдисилизан (5,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 15

Смесь акрилового сополимера из примера 5 (50 г), силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N, 50 г), катализатора КОН (водный) (1,0 н. в воде) (0,2 г) и гептана (300 г) перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч под слабым потоком газообразного азота. Затем добавляли (NH4)2CO3 (0,5 г), смолу Methyl MQ (50 г) и смесь перемешивали при 60°C в течение 3 ч, после чего кипятили с обратным холодильником в течение 1 ч. Добавляли гексаметилдисилизан (5,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 16

Начальную загрузку, содержащую 24,5 г 2-EHA, 0,5 г триметоксисилилпропилакрилата, 50,0 г силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N), 0,03 г Vazo-67 и 250,0 г гептана, перемешивали и загружали в 1-л 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали до кипения при перемешивании с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 50 г гептана и 0,5 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления вносили 0,2 г KOH (водный) (1,0 н. в воде) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 часов. Добавляли уксусную кислоту (0,03 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 0,5 ч. Затем добавляли NH4OH (водный) (30% NH3, 0,2 г) и смолу Methyl MQ (50 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч. Добавляли гексаметилдисилизан (5,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 17

Начальную загрузку, содержащую 24,5 г 2-EHA, 0,5 г триметоксисилилпропилакрилата, 50,0 г силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N), 0,03 г Vazo-67 и 250,0 г гептана, перемешивали и загружали в 1-л 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали до кипения при перемешивании с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 50 г гептана и 0,5 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления вносили 0,2 г KOH (водный) (1,0 н. в воде) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 часов. Добавляли (NH4)2CO3 (0,5 г), NaHCO3 (0,1 г) и смолу Methyl MQ (50 г) и смесь перемешивали при 60°C в течение 3 ч и затем кипятили с обратным холодильником в течение 1 ч. Добавляли гексаметилдисилизан (5,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 18

Начальную загрузку, содержащую 24,5 г 2-EHA, 0,5 г триметоксисилилпропилакрилата, 0,03 г Vazo-67 и 50,0 г гептана, перемешивали и загружали в 1-л 4-горлую круглодонную колбу, оснащенную мешалкой из нержавеющей стали, термометром, холодильником, водяной баней и воронками для медленного добавления. Эту начальную загрузку нагревали до кипения при перемешивании с обратным холодильником. После 15 минут кипячения с обратным холодильником добавляли 50 г гептана и 0,5 г Vazo-67 в течение 2-часового периода. В конце этого добавления вносили 50,0 г силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N), 0,2 г KOH (водный) (1,0 н. в воде) и 200 г гептана и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 часов. Добавляли уксусную кислоту (0,03 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 0,5 ч. Добавляли NH4OH (водный) (30% NH3, 0,2 г) и смолу Methyl MQ (50 г) и смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течение 4 ч. Добавляли гексаметилдисилизан (5,0 г) и реакцию продолжали при кипячении с обратным холодильником в течение 1 ч. Продукт охлаждали до комнатной температуры и упаковывали в стеклянную банку.

Пример 19

GPC-хроматограммы (Waters Alliance 2695 GPC) силиконового полимера (Wacker Elastomer 80N) (……), акрилового полимера (Пример 5) (—-) и силикон-акрилового сополимера примера 12 (─) показаны на фиг.1.

Фиг.1 показывает, что силикон-акриловый сополимер имеет большую молекулярную массу, чем индивидуальные полимеры, что указывает на образование силикон-акрилового сополимера.

Пример 20: График GPC (гель-проникающая хроматография)

GPC-хроматограммы (Waters Alliance 2695 GPC) адгезивных материалов, изготовленных (1) из силикон-акрилового сополимера со смолой MQ (пример 14) (—-) и (2) из силиконового полимера, акрилового полимера и смолы MQ (пример 13) (─) показаны на фиг.2.

Фиг.2 показывает, что два адгезивных материала имеют разные характеристики GPC. Адгезивный материал, изготовленный из силикон-акрилового сополимера (пример 14), имеет более широкое распределение по молекулярным массам и более высокие пики, чем адгезивный материал, изготовленный в примере 13.

Пример 21: Фотография

Вышеописанные образцы из примера 20 были сфотографированы аппаратом Sony Cyber-Shot DSC-S85, 4,0 Mega Pixels.

Силикон-акриловый гибридный адгезивный материал согласно настоящему изобретению (пример 14) представляет собой прозрачный раствор в гептане (слева на снимке). Адгезивный материал примера 13 представляет собой непрозрачный раствор в гептане. Этот адгезивный материал термодинамически нестабилен и в пределе, со временем, он приведет к микроскопическому или даже макроскопическому разделению фаз.

Многие модификации и варианты настоящего изобретения могут быть выполнены без выхода из его объема и без отклонения от его сущности, как будет очевидно квалифицированным специалистам в данной области техники. Конкретные варианты осуществления, описанные в настоящем документе, предложены только в качестве примера, и настоящее изобретение должно ограничиваться только пунктами прилагаемой формулы изобретения, включая полный объем эквивалентов, которым соответствуют такие пункты формулы изобретения.




Полиакриловая краска чем отличается от акриловой

Полиакриловая краска чем отличается от акриловой

История создания акриловых и полиакриловых красок начинается в 19 веке, когда немецкий ученый-химик Йозеф Редтенбахер получил акриловую кислоту – основной компонент всех красот на основе акрилатов и полиакрилатов. Ему удалось синтезировать вещество, соединив этилат натрия и йодоформ. Спустя два года, в 1862 г. акриловую кислоту получил основатель Русского химического общества Федор Федорович Бельштейн, действительный член Петербергской Академии наук. В ходе многочисленных экспериментов была получена возможность полимеризировать акриловую, метакриловую кислоты, а также вещества на их основе, получая полиакриловую кислоту, полиакрилаты, эфиры, а также полиакрилонитрил.

Широкомасштабное заводское производство красителей на основе акрила началость в Мексике в 1960 годах, в настоящее время производственные предприятия, выпускающие такую продукцию, расположены на всех континентах.

Акриловые, полиакриловые краски широко используются во многих сферах промышленности и в быту благодаря уникальным техническим характеристикам. Их применяют для внутренней отделки помещений, фасадов зданий, окраски автомобилей, частей металлических, деревянных, железобетонных конструкций. В зависимости от сферы применения используют холодную, а также горячую сушку при температуре до +180 С: такой метод применяют для окраски металлов, позволяющий добиваться высокой термостойкости окрашенных поверхностей.

В зависимости от состава, красители обладают:

  • стойкостью к ультрафиолету, влаге, перепадам температур;
  • механической стойкостью;
  • поро-, газопроницаемостью;
  • отсутствием резкого запаха.

После высыхания краски образуют поверхности с различными свойствами – от стеклообразной до пластичной в зависимости от используемых компонентов.

Основными компонентами акриловых красителей являются:

  • питьевая вода;
  • акриловая полимерная эмульсия;
  • красящий пигмент.

Мини-производство акриловых красок – один из способов начать собственный бизнес. Для начала деятельности можно арендовать два помещения общей площадью 100-120 кв.м. с необходимыми коммуникациями. Для получения 1-2 т красителя за рабочую смену достаточно приобрести промышленный диссольвер (смеситель), набор вспомогательного оборудования, а также партию сырья (дисперсии, пеногасителя, диспергатора, карбоната кальция, загустителя, коалесцента, диоксида титана).

Полиакриловые краски

Полиакриловые краски получают на основе полимеров и сополимеров алкилакри – латов. Для обеспечения необходимой температуры стеклования сокомпонентами в со­полимерах могут быть акрилаты, метакрилаты (например, метилметакрилат) или сти­рол. Смолы должны содержать различные функциональные группы, позволяющие отверждать их с образованием покрытий. Порошковые краски производят на основе ак­риловых смол с эпоксидными, карбоксильными и гидроксильными группами.

Для их получения используют акриловые смолы с относительно небольшой молеку­лярной массой, получаемые, как правило, полимеризацией в растворе с последующим испарением (вакуумной отгонкой) растворителя. Поэтому такие смолы достаточно до­роги. Более дешевый метод их синтеза – полимеризация в массе. Однако из-за ряда по­
бочных реакций при синтезе и не совсем подходящего молекулярно-массового распре­деления акриловые смолы требуемого качества получить не удалось.

Полиакриловые порошковые краски по области применения конкурируют с поли­эфирными. Так как они более дороги, их выпускают в меньших количествах и исполь­зуют в тех случаях, когда от покрытий требуется особенно хороший внешний вид и вы­сокая атмосферо – и химическая стойкость.

Более других распространены полиакриловые краски на основе эпоксидно-акрило- вых смол (или глицидилсодержащих полиакрилатов), представляющих собой сополиме­ры с мономерами, содержащими эпоксидные группы. Практически во всех случаях при сополимеризации в качестве сомономера используется глицидилметакрилат (рис. 4.30).

Эпоксидно-акриловые смолы получают сополи – меризацией в растворе. После вакуумной дистилля­ции (отгонки растворителя) твердую смолу измель­чают. Для изготовления порошковой краски полу­ченный порошок смешивают с отвердителем, пиг­ментами и необходимыми добавками, смесь экстру­дируют, измельчают и просеивают. рис-43а Глицидилметакрилат

Отвердителя – ми для эпоксиак­рилатов являются высшие поликар- боновые кислоты (например, доде – кандикарбоновая кислота, азелаино – вая кислота) и ан­гидриды поликар – боновых кислот.

При получении покрытий ангидри­ды сначала взаи­модействуют с гидроксильными группами; образу­ющиеся при этом

Карбоксильные группы реагируют с эпоксидными группами. При этом в смоле образу­ются р-гидроксиэфиры, способные в свою очередь снова взаимодействовать с ангидри­дами. Реакция отверждения схематично представлена на рис. 4.31.

Возможно отверждение не только по эпоксидным группам, но и за счет гидроксиль­ных групп, образующихся при присоединении карбоновой кислоты к эпоксидно-акрило­вой смоле (например, блокированными полиизоцианатами).

Описанные реакции отверждения покрытий протекают при температурах 140 – 160°С. Это позволяет применять данные порошковые материалы для серийного окрашивания автомобилей с сохранением принятого по технологии режима отверждения покрытий.

Покрытия на основе эпоксидно-акриловых смол и таких отвердителей, как алифа­тические и ароматические поликарбоновые кислоты и их производные, отличаются хо­рошей атмосферной и химической стойкостью, высокой твердостью и блеском, устой­чивостью к пожелтению. Их предпочтительно применяют для получения атмосферо­стойких непигментированных (лаковых) и пигментированных покрытий для серийного окрашивания автомобилей и других видов транспорта.

В качестве примера приведена рецептура одного их таких порошковых материалов.

Акрилатная краска: особенности и преимущества

Акрилатные краски – сравнительно молодой класс лакокрасочных материалов, и многие до сих относятся к ним настороженно (в частности, потому что это достаточно дорогие краски). Между тем, наши северные соседи предпочитают именно их: большинство фасадов в Финляндии выкрашено акрилатными красками.

С химической точки зрения акрилаты – сложные эфиры акриловой кислоты или её производных, которые представляют собой прозрачную жидкость и легко полимеризуются. Один из представителей семейства полиакрилатов известен каждому: это плексиглас, или оргстекло. А акрилатные краски и лаки представляют собой водную дисперсию полиакрилатов, при высыхании образующих прочную паропроницаемую плёнку.

  • Нетоксичность и пожаробезопасность
  • Могут применяться на разных типах поверхностей: бетон, кирпич (в т.ч. силикатный), дерево, ДВП и ДСП, асбоцемент, гипсокартон, штукатурка
  • Обладают отличной адгезией с разными типами материалов, не отслаиваются
  • Дают насыщенный цвет, не выцветающий со временем
  • Устойчивы к высоким и низким температурам, а также к высокой влажности
  • Акрилатная плёнка эластична, поэтому не растрескивается даже на наружных деревянных поверхностях, меняющих свою геометрию в зависимости от погодных условий
  • Покрытие устойчиво к истиранию и выдерживает мытьё с применением бытовых моющих средств

Акриловая и акрилатная краска – в чём разница?

В обоих видах красок используется один и тот же полимер – полиакрилат. Разница заключается в том, что в акрилатных красках используются специальные сополимеры, придающие дополнительные свойства (например, повышающие паропроницаемость краски). Акриловые и акрилатные краски используются как в наружной, так и во внутренней отделке: в акрилатные краски для интерьерных работ в качестве сополимера добавляются винил или латекс, придающие составу повышенную вязкость и плотность. Акрилатно-латексные краски можно использовать с помещениях с повышенной влажностью, например, на кухне, в санузле и ванной.

Лидером в области производства как акриловых, так и акрилатных красок заслуженно считается финский концерн Tikkurila. Продукция концерна успешно прошла многолетние испытания суровым северным климатом: акрилатное покрытие не растрескивается, не отслаивается и не выцветает при многолетнем воздействии солнца, холода, ветра и осадков. Среди интерьерных акрилатных красок финского производства наиболее популярны Harmony, Luja, Joker, Lumi, среди фасадных – Ultra Classic (для деревянных фасадов), Yki и Mineral (для минеральных поверхностей).

Акрилатная краска: как использовать?

Чтобы акрилатная краска в полной мере проявила все свои достоинства, под неё важно правильно подготовить поверхность. Новую поверхность необходимо выровнять шпатлёвкой и загрунтовать, используя средства, рекомендованные производителем. При выборе грунтовки для наружных работ лучше отдавать предпочтение средствам с содержанием антигрибковых компонентов. Если поверхность ранее была окрашена, то следует ориентироваться на состояние красочного слоя: при наличии повреждений, отслаивающихся участков и т.д. его лучше удалить с использованием специальных средств, промыть, зашпаклевать и тщательно выровнять, после чего обработать грунтовкой. Если покрытие тонкое, ровное и прочно держится, его достаточно помыть и загрунтовать.

Краска наносится тонким слоем с помощью распылителя, кисти или валика. При использовании валика сначала кистью прокрашивают труднодоступные места (углы, выступы и впадины поверхности), затем работают валиком по большим плоскостям. Акрилатная краска высыхает быстро, за несколько часов, после чего можно наносить второй слой. Эти материалы нетоксичны, так что особые меры безопасности не требуются: если окрашивание производится внутри помещения, достаточно открыть окна либо обеспечить хорошее проветривание другим способом, а в случае использования краскопульта использовать респиратор. При фасадных работах важно, чтобы окрашивание происходило при положительных температурах, в сухую погоду без сильного ветра.

Внутренняя отделка – завершающий этап строительного процесса

АКРИЛ или ПОЛИМЕР (правда и вымыслы)

Многие потребители задаются вопросом какие негорючие панели выбрать для внутренней отделки. И тут вам на помошь приходит интернет чего в нем только не найдешь, но мы остановимся на негорючих панелях. Сейчас на рынке появился такой материал как стекломагнезитовый лист или сокращенно СМЛ. Многие компании предлагают уже декорированные листы (окрашенные Акриловой краской, нанесением HPL пластика высокого давления, нанесением полимерного покрытия, пленки ПВХ и т.д). Но давайте остановмся на двух из них сделаем сравнительные характеристики и выводы.

АКРИЛОВОЕ ПОКРЫТИЕ

Негорючие декоративные панели Оптиплит Акрил

Производятся путём нанесения на лицевую сторону стекломагнезитового листа(CМЛ Премиум-Эталон) декоративного покрытия из акриловой краски на водной основе.

При возникновении пожара данные панели не только не горят, но и само покрытие не выделяет ни каких запахов и дыма. Заслуженно этим панелям присвоен класс горючести НГ негорючие, а так же они полностью соответствуют гигиеническим требованиям.

Образец фото негорючей панели ОПТИПЛИТ после прямого воздействия огня при помощи горелки. Все испытанные образцы подвергались горению в течении одной минуты.

ПОЛИМЕРНОЕ ПОКРЫТИЕ

“Негорючие декоративные панели с Полимерным покрытием”

Производятся путём нанесения на лицевую сторону стекломагнезитового листа декоративного покрытия из акриловой краски на водной основе и полимера.

При возникновении пожара данные панели не горят, но само покрытие выделяет очень едкий дым и неприятный запах. Эти панелям не проходят по классу горючести НГ негорючие, и соответственно гигиеническим требованиям не соответствуют.

Образец фото “негорючей панели с полимерным покрытием” после прямого воздействия огня при помощи горелки. Все испытанные образцы подвергались горению в течении одной минуты.

ВЫБОР ВСЕГДА ОСТАЕТСЯ ЗА ВАМИ, И ПОМНИТЕ ЧТО ЗДОРОВЬЕ ВЕРНУТЬ НЕЛЬЗЯ

Что такое акриловая краска, ее разновидности, сферы применения и краткий обзор производителей

Оглавление:

При выборе материалов для косметического ремонта многие из нас сразу исключают краску из списка необходимых покупок, памятуя о том, что она, как правило, сильно пахнет и долго сохнет. Но в магазинах отделочных материалов этой продукцией заставлено множество стеллажей – разнообразие банок и баночек всех цветов и оттенков радует глаз.

Большинство из них относится к акриловым краскам, пользующихся спросом среди строителей, отделочников и художников. Чем же вызвана эта популярность? Об этом расскажут профессионалы.

Общие сведения

Акриловые краски созданы на основе полиакриловой эмульсии, растворимой в воде. После высыхания образуют покрытие с отличными эксплуатационными и эстетическими свойствами.

Так, окрашенные акриловой краской поверхности имеют следующие свойства:

сохраняют яркость покрытия не менее 12 лет;

не подвержены действию воды и любых других растворителей, кроме специальных

не горят и не выделяют вредных веществ при нагреве;

более стойкие по сравнению с любыми другими красками.

Акриловой краской приятно и удобно пользоваться:

она не имеет запаха;

не успевшие высохнуть пятна и капли легко смываются, не оставляя следов;

покрытие быстро сохнет.

Краска совершенно безопасна и может использоваться для любых помещений, в том числе и детских.

Разновидности акриловых красок

Краски на полиакриловой основе широко применяются в строительстве, отделке помещений и различных художественных работах. В зависимости от сферы применения их состав различается. Среди них можно выделить следующие группы красок:

для строительных и отделочных работ;

для покрытия металлов;

для декоративных и художественных работ.

Выпускают также краски универсального назначения, подходящие для всех видов работ.

По типу растворителя краски можно разделить на два вида: водно-дисперсионные или на основе органических растворителей.

Водно-дисперсионные в основном используются для внутренних интерьерных работ. Этот вид красок экологически безопасен и безвреден для здоровья.

Для строительных и наружных отделочных работ чаще используются составы на основе органических растворителей. Краски на этой основе пригодны для работы при любой температуре и создают прочное, не подверженное плесени покрытие. Помимо фасадных и отделочных работ эти краски используются в автомобильной промышленности.

Компоненты, входящие в состав акриловой краски

В зависимости от сферы применения состав краски может несколько различаться, но основные компоненты остаются неизменными:

Связующая основа – представляет собой полимер, изготовленный из акриловой смолы. Она обеспечивает стойкость цвета, а от качества смолы во многом будет зависеть вид окрашенной поверхности.

Красящий пигмент – отвечает за цвет покрытия. Может быть натуральным, органическим или неорганическим.

Акриловые наполнители – повышают сцепление с поверхностью и обеспечивают равномерность цвета при нанесении.

Присадки – разнообразят свойства готового покрытия. В зависимости от выбранных присадок оно может быть глянцевым или матовым. Также они необходимы для придания влагостойкости.

При выборе краски нужно внимательно изучить состав и убедиться, что он не содержит вредных примесей, которые может добавить недобросовестный производитель.

Где применяют

Акриловые краски широко применяются в строительстве для фасадных и интерьерных работ, в автомобильной промышленности, для художественных и декоративных работ.

Фасадные краски для наружных работ можно наносить на такие сложные для окрашивания поверхности, как бетон, дерево и металл. Поверх слоя краски профессионалы советуют наносить бесцветный закрепитель, продлевающий срок службы покрытия.

В интерьерных работах используются краски на водной основе. Они обладают высокой укрывистостью и хорошо пропускают воздух.

Декоративные краски отличаются большим разнообразием ассортимента, позволяющим воплотить любой замысел художника или декоратора. Их же используют в работе мастера дизайна для ногтей.

Плюсы и минусы

Акриловые краски имеют множество преимуществ перед обычными:

экономно расходуются за счет водной основы;

образуют прочное и долговечное покрытие;

не выделяют токсичных веществ и безопасны для здоровья;

в процессе работы не требуют дополнительных затрат на растворители;

пока не высохнут, легко смываются с любой поверхности.

Краска настолько удобна и проста в применении, что недостатки сложно найти. Тем не менее, к относительным сложностям можно отнести именно скорость высыхания. Если оставить открытую банку с краской на несколько часов, она придет в негодность. Если работа рассчитана на долгое время, лучше перелить краску в емкость поменьше, чтобы успеть ее израсходовать до высыхания.

В процессе работы нужно контролировать состояние краски и не затягивать время. Также необходимо оперативно удалять капли и брызги, помня о том, что после высыхания их уже невозможно будет смыть.

Что полезно помнить, применяя акриловые краски

Кроме перечисленных выше, нужно помнить еще несколько важных моментов при работе с акриловыми красками:

чтобы сделать цвет менее насыщенным, следует использовать не воду, а специальные разбавители на основе акрила;

поверхности, предназначенные для окрашивания, нужно заранее подготовить – очистить, обезжирить и загрунтовать;

при использовании цветовой смеси ее нужно готовить сразу на всю площадь поверхности, так как во второй раз добиться такого же оттенка будет сложно;

все недостатки и огрехи нужно исправлять до высыхания поверхности.

Освоив все тонкости работы с акриловыми составами, можно превратить работу с ними в удовольствие от творчества и получить прекрасный результат.

Список проверенных производителей

DULUX – признанный международный производитель лакокрасочной продукции. Краски под этим именем продаются во многих странах мира. Название DULUX образовано от двух слов – DuPont и Luxury, что означает «предмет роскоши высочайшего класса». В России продукция DULUX производится в Подмосковье.

Joker – известная своим качеством продукция концерна Tikkurila в Санкт-Петербурге. Отличается проверенной гипоаллергенностью и экологической чистотой.

Sniezka – польский производитель красок, которые отличаются яркой белизной и пригодны для окрашивания любой поверхности.

Sadolin – торговая марка принадлежит компании с таким же названием со штаб-квартирой в Финляндии. Широкий ассортимент выпускаемой продукции содержит даже такие экзотические цвета, которые имитируют мрамор, песок или металлический шелк.

Caparol – эта торговая марка основана в Германии почти 150 лет назад. В России есть два завода, выпускающие продукцию под этим брендом – в Твери и Московской области. Краски известны своим фирменным глянцевым покрытием, стойким к износу.

Belinka – словенская компания поначалу выпускала отбеливатели, от них фирма и получила свое название. Продукция отличается высокими эксплуатационными качествами.

ТЕКС – отечественный производитель, уверенно занимающий первое место среди фирм, выпускающих краски в России. Компания использует современное оборудование и выпускает высококачественную продукцию.

Акрило-латексная краска: характеристики, особенности, способ нанесения

Акрилатно-латексная водно-дисперсионная краска является примером современного лакокрасочного материала с широкой областью применения и высокими показателями качества. Мы расскажем о ее основных характеристиках и устраним некоторую путаницу в терминологии, а также обратим внимание на правила нанесения этого материала.

Латексная акриловая краска отличается широким выбором оттенков и насыщенным цветом.

АКРИЛОВАЯ КРАСКА

АКРИЛ ИЛИ ЛАТЕКС?

Отличие латексной от акриловой краски существует только в чертогах разума маркетологов.

В последнее время возникает масса обсуждений, главная тема которых – это отличие латексной краски от акриловой. Их причиной стала путаница в терминологии, возникшая из-за деятельности маркетологов, познания которых в химии и науке в целом можно сравнить с познаниями палачей в медицине. Как известно, сон разума рождает чудовищ, поэтому следует жестко и однозначно развеять всю эту мифологию.

Латекс – это водная дисперсия натуральных или синтетических каучуковых коллоидных глобул (частиц), которые стабилизированы эмульгаторами (это такие поверхностно-активные вещества). К натуральным латексам относят соки таких растений, как опийный мак, одуванчик и, конечно, гевея.

На фото показан процесс сбора натурального латекса из бразильской гевеи, в ведре – латекс.

К синтетическим латексам относят водные дисперсии изопреновых, бутадиен-стирольных, поливинилацетатных, акрилатных (акриловых, полиакриловых), уретановых, силоксановых и прочих синтетических каучуковых частиц.

А так выглядят синтетические каучуки, на этой картинке – БСК.

Важно! Акриловая дисперсия является одним из видов латексов. Чаще всего в ее составе находится смесь акрилатных сополимеров с добавлением других веществ из группы каучуков, в основном бутадиен-стирольных (БСК).

Таким образом, вопрос «Что лучше – акриловая или латексная краска?» не имеет никакого смысла. Это все равно, что пытаться определить, что лучше, спиртной напиток или водка.

Однако для того, чтобы разобраться в торговых наименованиях материалов, придется углубиться в дебри маркетинговой квазинауки. Мы это сделали за вас и таки победили этот легион тьмы: выяснилось, что по каким-то соображениям латексом они называют бутадиен-стирольную дисперсию, а дисперсию акриловых сополимеров они называют просто акрилом.

Латексная акриловая эмаль (цитрусовый апельсиновый сок звучит примерно так же).

Поэтому теперь можно сказать, чем отличается акриловая краска от латексной: тем же, чем отличается бутадиен-стирольная дисперсия от акрилатной. Последняя дает более прочное и качественное покрытие, но ее цена ощутимо выше.

Также можно понять и такие «термины», как «акриловая краска с добавлением латекса», «акрилатная краска с латексом» и прочие интересные названия: они нам говорят о том, что перед нами акриловая краска с добавлением бутадиен-стирольных частиц, что означает, что этот материал дешевле чисто акрилового, но качественнее бутадиен-стирольного.

Так обычно маркируют акриловую краску без БСК.

Если на банке написано «Латексная краска», то ее состав следует уточнять, так как латексов существует много, и их характеристики могут сильно отличаться. Если вы слышите мнение о том, что акрилатная краска чем-либо отличается от акриловой или полиакриловой, а также от водоэмульсионной и водно-дисперсионной краски – дальше можете не слушать.

Важно! Исходя из этой альтернативной логики, мы можем ответить на вопрос «Какая краска лучше – акриловая или латексная?». Ответ будет таков: акриловая краска имеет лучшие характеристики, но более высокую стоимость, поэтому однозначное резюме можно вынести, изучив все особенности ее будущего использования.

ХАРАКТЕРИСТИКИ АКРИЛОВОЙ КРАСКИ

Одно из характерных отличий акриловых красок – неповторимая цветопередача.

Акриловая водно-дисперсионная краска состоит из полиакрилатных полимеров и их сополимеров в качестве пленкообразующих веществ. Кроме них в состав входит вода, наполнители и различные целевые добавки. При нанесении на поверхность быстро высыхает с образованием прочной эластичной пленки, которая не растворяется в воде.

К основным характеристикам этого материала можно отнести такие:

  • Влагостойкость. Покрытие не боится влаги, не смывается при влажной уборке, не растворяется в ней и не реагирует с водой. Может использоваться для наружных работ;
  • Паропроницаемость. Высохшая краска пропускает пар из толщи материала наружу, позволяя стенам дышать и поддерживать нормальный газообмен с окружающей средой и привычный уровень влажности в помещении. По этой причине данное покрытие рекомендовано для окрашивания стен и фасадов жилых домов;
  • Эластичность. Пленка при всей своей прочности и жесткости способна расширяться и сжиматься без нарушения своей структуры и целостности. По этой причине акриловая краска неплохо себя показала на металлических поверхностях и фасадах, которые подвержены сильным перепадам температур и температурным расширениям;
  • Хорошая адгезия. Материал прекрасно держится на различных поверхностях, что определило его долговечность и стойкость;
  • Широкий температурный диапазон. Эту краску можно эксплуатировать в условиях низких температур и жары во всех климатических зонах нашей планеты;
  • В отличие от БСК акриловый латекс не боится солнечного света и может спокойно наноситься на солнечную сторону фасада;
  • Широчайшие возможности колеровки, дающие от 2 до 5 тысяч различных оттенков (по данным разных колеровочных систем) выгодно отличают этот класс ЛКМ и, наряду с уникальной цветопередачей, делают его особенно популярным среди дизайнеров и интерьерных художников;
  • Достойная износостойкость. На основе акриловых латексов выпускают антивандальные защитные краски для цоколей, полов и фасадов;
  • Отсутствие в составе органических растворителей и солей тяжелых металлов позволяет отнести эти материалы к одним из наиболее безопасных, что позволяет рекомендовать их для отделки спален, гостиных, детских комнат и столовых.

Безопасность состава позволяет рекомендовать его для детских комнат.

Если вы бывали в помещениях с качественным современным ремонтом, то вы наверняка обратили внимание на яркие, насыщенные цвета красок. Так выглядят акриловые краски, причем эту особенность они сохраняют на протяжении всего срока эксплуатации. (См. также статью Валики для покраски: как выбрать .)

Отличные декоративные качества и насыщенные цвета характерны для акриловых покрытий.

Отдельно стоит отметить универсальность акрилатного покрытия. Краски и эмали на его основе могут наноситься на такие материалы, как стекло, камень, кирпич, дерево, бетон, штукатурку, пластик и металл. Это качество определило беспрецедентную популярность этого материала в строительстве и изобразительном искусстве.

Важно! Несмотря на все преимущества, акриловая дисперсия не сможет заменить такие составы, как огнезащитные краски по металлу Полистил, а также серьезные отличия имеет электропроводная краска Zinga.

НАНЕСЕНИЕ

Нанести материал на стену можно своими руками.

Справиться с окрашиванием стен в квартире латексной краской на основе акрила поможет наша пошаговая инструкция:

  1. Поверхность освобождаем от старого покрытия, затем грунтуем и выравниваем гипсовой шпатлевкой;
  1. После высыхания шпатлевки шлифуем ее поверхность наждачной теркой;
  1. Удаляем со стены пыль после шлифовки и наносим слой акриловой грунтовки глубокого проникновения; (См. также статью Грунтовка под шпаклевку: особенности .)
  1. Отмечаем границы покрытия малярной лентой, на пол стелем пленку или бумагу, накрываем мебель и завешиваем окна;

Клеим малярную ленту.

  1. После высыхания грунтовки выливаем краску в ванночку, макаем туда валик и растушевываем покрытие по поверхности отделываемой стены тонким сплошным слоем;

Наносим первый слой краски.

  1. Когда первый слой высох, наносим второй и третий слои. Все три слоя должны быть тонкими и не иметь подтеков или волн.

Завершаем работу вторым и третьим слоями.

Важно! Не пытайтесь добиться интенсивного насыщенного цвета с первого слоя, наберитесь терпения и нанесите два или три слоя, только тогда можно делать вывод об интенсивности цветопередачи.

ВЫВОД

Акриловые ЛКМ относятся к одним из наиболее качественных современных покрытий, используемых для внутренней и внешней отделки. С помощью видео в этой статье и нашей инструкции вы сможете быстро разобраться в тонкостях нанесения этого материала и выполнить качественную отделку стен самостоятельно.

Чем отличается алкидная краска от акриловой

Сегодня на рынке отделочных материалов представлено большое разнообразие лакокрасочных средств. Как показывают отзывы на форумах, фото в каталогах и видео на строительных интернет-ресурсах, особой популярностью пользуется алкидная и акриловая краски. Так в чем разница, и какая лучше? Чтобы найти ответ, нужно детально разобраться в особенностях их состава, применения и свойств.

Алкидные краски являются современной версией классических масляных, поскольку имеют схожий механизм отвердевания (олигомеризации). Изготавливаются из алкидных смол, которые, в свою очередь, создаются посредством температурной обработки различных растительных масел при участии многоатомных спиртов. Об этом говорит и термин «алкид», произошедший от слов alcohol («алкоголь») и acid («кислота»). В продажу эмали поступают в растворенном виде. В зависимости от используемой разновидности спиртовой составляющей (глицерина или пентаэритрита), делятся на пентафталевые и глифталевые. Растворяются традиционно:

В акриловых красках основой выступают полиакриловые полимеры. Акрил широко известен как оргстекло, получают его путем гидролиза молочной кислоты. Эти краски бывают водными и на лаке. С целью получения определенной степени эластичности и стойкости к факторам внешней среды применяются наполнители и добавки.

Свойства и сфера применения

Основная разница между алкидной и акриловой красками заключается в природном происхождении первой и синтетическом — второй. Алкидные вполне универсальны и могут наноситься на:

Они создают более твердую, но менее эластичную пленку по сравнению с цветными масляными аналогами. Редко используются для рисования, но ввиду нейтральности к бытовой химии часто применяются внутри помещений, когда необходимо получить блестящую прочную поверхность насыщенного выразительного цвета.

Акриловые краски, как правило, отличаются меньшей яркостью и обладают приглушенным матовым эффектом. Они предлагаются на рынке в грандиозном диапазоне решений и пригодны как для художественных решений, так и для строительно-отделочных работ, в том числе по ржавчине. Демонстрируя слабую уязвимость к атмосферным влияниям, применимы для фасадных работ.

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам красок на базе алкидов следует отнести:

  • быстрое высыхание;
  • стойкость к влаге и химическим средствам;
  • простоту проведения работ;
  • невысокую цену;
  • впечатляющий выбор оттенков.

Первоначальная полимеризация происходит через час, а максимальное затвердение достигается в течение нескольких суток. Для выполнения покраски не требуется профессиональных рабочих приспособлений. Из проблемных моментов стоит выделить не очень большую долговечность покрытия — при интенсивной эксплуатации и воздействии ультрафиолета уже через несколько лет оно способно пожелтеть. Кроме того, испаряясь, компоненты издают специфический запах, из-за которого без проветривания не рекомендуется находиться в свежеокрашенной комнате.

Акриловая группа сохраняет свои отличные прочностные и эстетические характеристики даже при повышенных температурах, в результате чего подходит для окрашивания радиаторов и аналогичных нагревающихся конструкций. Благодаря высокой адгезии, на деревянных изделиях держится до восьми лет, а на оштукатуренных и металлических — до десяти. Среди дополнительных плюсов:

  • стойкость к УФ-лучам, что важно при наружной отделке сооружений;
  • прозрачность, позволяющая использовать краску для светлых древесных пород;
  • хорошая укрывистость при небольшом расходе;
  • обеспечение естественной вентиляции.

Сохнут от получаса до двух часов (время высыхания зависит от ингредиентов конкретного раствора и состояния окружающей среды), хотя достаточно долго набирают конечную прочность. При наличии соответствующих добавок превосходно защищают от коррозийных процессов и подходят даже для ржавчины. Случайные мазки легко удаляются без деформации остальной площади. Среди минусов — относительно высокая стоимость, применение растворителей.

Можно ли наносить краски друг на друга

Акриловые и алкидные краски характеризуются не очень хорошей совместимостью, что обусловлено значительной разницей в их компонентах. Совмещая их, вы рискуете получить вздутие покрытия, а при обратном алгоритме вас, скорее всего, ожидает расслаивание. Но, если возникла необходимость положить одну краску на другую, основание следует:

  • тщательно очистить от пыли и грязи;
  • отшлифовать мелкозернистой наждачной бумагой;
  • обработать грунтовкой.

Подготовительные мероприятия позволят улучшить сцепку и снизить вероятность отслаивания, но срок службы полученного слоя сокращается как минимум в два раза.

Специалисты не рекомендуют класть акриловые составы на свежие алкидные покрытия (особенно на металлических элементах), так как это приведет к появлению на них темных пятен.

Какая краска лучше?

Из описанных выше фактов видно, что однозначно ответить на этот вопрос невозможно. Более износостойкой является акриловая краска, но, если речь идет об ограниченном бюджете и визуальной эффектности, — рационально отдать предпочтение алкидной категории.

На нашем сайте вы найдете ЛКМ всевозможных типов и сможете купить их в Москве и России на выгодных условиях.

Алкидная или акриловая краска. Какую краску выбрать?

При выборе краски у потребителя возникает вопрос, какую краску выбрать – алкидную или акриловую. Давайте подробно разберемся о свойствах и отличительных особенностях каждой из категорий.

Алкидные краски представляют собой ЛКМ, в состав которого входит алкидный лак и растворитель. Различают 2 вида красок данной категории, маркировку которых легко отличить по аббревиатуре: пентафталевые (ПФ) и глифталевые (ГФ).

Алкидные краски

Алкидные эмали нашли самое широкое предназначение не только для внутренних отделочных работ, но и для внешних работ. Широкое применение красок данной категории получено благодаря ряду преимуществ.

  • хорошие эксплуатационные характеристики: плотная пленка, хорошая укрывная способность.
  • устойчивость к механическим воздействиям;
  • атмосферостойкость и водостойкость краски
  • довольно быстрое высыхание покрытия
  • низкая цена и большой выбор эмалей
  • широкий спектр применения, как для наружных, так и для внутренних работ на деревянных и металлических поверхностях.

Несмотря на большой спектр возможностей, у этих красок так же имеются и недостатки:

  • резкий, неприятный и стойкий запах. В применении этих красок всегда необходимо использовать респиратор и, если есть возможность, проветривать обязательно помещение;
  • пожароопасность;
  • неустойчивость к воздействию ультрафиолета;
  • не долгий срок службы покрытия

Применение алкидных эмалей не вызовет у вас большого затруднения. Даже без инструкции вы сможете выполнить все работы самостоятельно, при помощи кисточки, валика. Время высыхания быстрое, но до полного отверждения пленки необходимо ждать сутки.

В ассортименте алкидных красок возможны варианты глянцевой, матовой пленки. Для металлической поверхности наиболее удобно использовать глянцевую краску, так как она меньше загрязняется. Матовая краска лучше подвергается химическим бытовым средствам.

Акриловые краски

Основу акриловых красок составляют полиакриловые полимеры, которые в свою очередь улучшают такие свойства, как эластичность, степень высыхания, устойчивость к различным факторам среды.

Важным достоинством акриловых красок является высокая адгезия и долгий срок службы покрытия. Краска способна схватываться с чужеродными поверхностями и при этом на протяжении долгого времени сохранять свои свойства. На оштукатуренных поверхностях срок службы доходит до 20 лет.

Акриловые краски устойчивы к ультрафиолетовому излучение. Это свойство краски дает возможность использовать ее для фасадных работ, сохраняя внешний вид долгое время.

Еще одним из важных достоинств акриловых лакокрасочных ЛКМ является отсутствие резкого и неприятного запаха, они не токсичны и подходят для внутренних работ. Поскольку в краске отсутствуют растворители, работая с ней, вам не потребуется специальная защита в одежде и респираторе.

Время высыхания акриловых красок является важным моментом в выборе того или иного вида краски. В зависимости от условий и состава краски, до полного высыхания пленки вам потребуется от 30 минут до пары часов.

Неоспоримым преимуществом акриловых ЛКМ, в отличии от алкидных, является простое использование и возможность в любой момент исправить недочеты при нанесении краски. Она легко удаляется с поверхности, без каких либо следов, пятен.

Полиакриловая краска чем отличается от акриловой

Обычный потребитель, далекий от строительства, при выборе краски может столкнутся с определенными трудностями. Современный рынок предлагает большой выбор лакокрасочных материалов – что из них предпочесть? Одни из самых популярных ЛКМ – это алкидные и акриловые красители. Многие их пугают. Узнаем, чем алкидная краска отличается от акриловой, и что нужно выбирать для качественного результата.

Состав красок

Алкидные краски – это современная версия классической масляной краски. И алкидные, и масляные материалы имеют похожий процесс затвердевания. Краска изготавливается на основе алкидной смолы, которые получают обработкой растительных масел под воздействием высокой температуры с добавлением различных многоатомным спиртов. Состав алкидной краски понятен уже из её названия. Алкид – это спирт или алкоголь, а «acid» – кислота.

Для продажи эти материалы поставляются уже с содержанием растворителей. В зависимости от разновидности спирта краски можно разделить на пентафталевые, а также глифталевые. В качестве растворителей для данных красок можно использовать традиционные уайт-спирит, ортоксилол, нефрас.

Акриловая краска производится на основе полиакриловых полимеров. Акрил – это оргстекло, которое производится методом гидролиза молочных кислот. Акриловые краски могут быть на водной основе, или на лаковой. Для получения высокой эластичности и устойчивости к внешним воздействиям среды и к механическим воздействиям, в состав включаются различные добавки и наполнители.

Как видно, обе краски отличаются друг от друга по составу. Но есть и другие отличия.

Характеристики и особенности применения

Самая большая разница между акриловой и алкидной краской в том, что первая является материалом природного происхождения, а вторая – продукт полностью синтетический.

Алкидную краску можно использовать как угодно – это универсальные краситель, который можно наносить на поверхности из металлов, дерева, камня. Можно использовать или не использовать грунт.

Эти красители создают значительно более твердую, но менее эластичную пленку, если сравнивать с масляными аналогами. Чаще такой вид ЛКП применяют дня внутренних отделочных работ, когда необходимо получить прочную поверхность с выразительными и насыщенными цветами и глянцевым блеском. Нередко алкидный краситель применяется, как краска для дерева.

Акриловая краска характеризуется меньшей яркостью, а также эффектом матовости. Рынок предлагает огромный ассортимент этих ЛКМ. Они пригодны как для художественных работ, так и для работ по внутренней и наружной отделке. Акрил хорошо ложится даже на ржавчину. Отличия в устойчивости к воздействию внешней среды – акриловые материалы широко применяется для отделочных работ фасадов. Нередко можно встретить акриловую автоэмаль, грунт.

На видео: акриловые краски.

Достоинства и недостатки

Среди преимуществ красящих материалов на основе алкидов выделяют:

  • Быструю скорость засыхания;
  • Устойчивость к воздействию влаги и бытовой химии;
  • Простоту нанесения;
  • Доступную стоимость;
  • Большой выбор цветов и оттенков.

Полимеризация начинается через 60 мин после окончания покрасочных работ. Покрытие достигнет максимальной твердости за несколько суток. Чтобы нанести краски на основе алкидов, не нужно быть профессиональным маляром и иметь в наличии профессиональные инструменты и приспособления. Среди минусов можно выделить невысокую долговечность – если поверхность эксплуатируется очень интенсивно, а также на слой воздействует ультрафиолетовое излучения, то за несколько лет покрытие начнет желтеть. В момент испарения компоненты издают довольно специфический запах. Для получения качественного результата нужны подготовительные работы, грунтовка.

Группа акриловых красителей способна значительно лучше сохранять прочностные, а также эстетические характеристики даже при воздействии высоких температур. За счет этого свойства акрила краски широко используют для окрашивания радиаторов отопления и других конструкций, подверженных нагреву. За счет того, что материал обладает хорошей адгезией, краска отлично держится на древесине – срок составляет до 8 лет. При окрашивании металла или отштукатуренной стены срок службы составляет до 10 лет. Также среди плюсов можно выделить:

  • Устойчивость к УФ-излучению, что очень важно при наружной отделке;
  • Прозрачность;
  • Хорошая укрывистость и небольшой расход;
  • Паропроницаемость.

Эти красители полностью высыхают от 30 минут до 2 часов. Но на набор конечной плотности понадобится значительно больше времени. Если в составе содержатся добавки, защищающие от коррозии, то можно красить металл даже по ржавчине. Среди минусов – стоимость, необходимость использования растворителей, а в некоторых случаях нужен грунт.

Несмотря на минусы, акриловые материалы лучше алкидных. Выше срок эксплуатации, покрытие более устойчивое к различным воздействиям.

Различие в том, что алкидные продукты слабо подходят для наружных работ, в то время как акрил идеально подойдет для наружных работ.

Совместимость

Зная отличия алкидной краски от акриловой, следует узнать также о совместимости этих двух красок. Многих интересует вопрос – можно ли на акриловую краску сверху нанести слой алкидной.

Нужно сказать, что совместимость двух продуктов не слишком хороша. Это обуславливается составом материалов. Если их совмещать, есть риск получить вздутие поверхности. Если наносить акрил на алкид, результат не будет хорошим – покрытие начнет расслаиваются. Но если есть серьезная необходимость сочетать эти отличающиеся между собой продукты, тогда нужно максимально очистить поверхности, затем тщательно отшлифовать, положить грунт. Это поможет улучшить сцепление с снизить риск отслаивания, однако срок эксплуатации снижается примерно в два раза.

Итак. Акриловые, алкидные краски имеют разный состав, разные свойства. Попробуем выяснить, какая из них лучше. На самом деле все зависит от использования. Если необходимо выполнить отделку фасада, то акрил. Для покраски автомобиля также стоит отдать предпочтение эмалям на основе акрила. При небольшом бюджете на внутреннюю отделку можно остановится и на алкидных красках.

Советы по выбору краски (1 видео)

Аэрозольные краски: акриловые или алкидные и какой тип выбрать

Рынок автохимии представляет широкий выбор красок для автомобиля и бытового использования. Новичку в этой теме разобраться непросто. Приходится искать кучу информации и сравнивать между собой. Мы подготовили статью, из которой вы узнаете все, что необходимо: основные типы аэрозольных красок, для чего они используются, чем отличается акриловая от алкидной, их плюсы и минусы, можно ли совмещать их друг с другом.

Алкидная – это бюджетный вариант

Алкидные лакокрасочные материалы (ЛКМ) отличаются по составу от акриловых. В них используют многоатомный спирт и ортофталевую кислоту. При высыхании образуется неэластичная пленка. Чтобы это исправить, в состав добавляют натуральные масла.

Состав алкидных – многоатомные спирты и ортофталевая кислота. Спиртовая составляющая бывает разная, поэтому краска делится на пентафталевую и глифталевую.

Достоинства

Основное преимущество – невысокая цена. Благодаря ей можно покрасить большую площадь при небольшом бюджете. Также не нужно обладать какими-то специальными навыками, чтобы использовать этот тип.

Сохнет быстро – за несколько суток. Причем спустя 60 минут уже можно наносить второй слой. Поверхность, окрашенная алкидной краской устойчива к химическим веществам и неблагоприятной среде.

Недостатки

При том, что данная разновидность устойчива к химическому воздействию, она недостаточно стойкая к механическим повреждениям. Поэтому недолговечная. Это становится видно, когда краска через полтора года желтеет и трескается. Эта неустойчивость распространяется и на солнечное воздействие. Из-за ультрафиолета со временем краска выцветает. Поэтому использовать ее для покраски фасадов – нежелательно. Также она вредная для здоровья и имеет резкий запах. Помещение нужно проветривать и запах полностью уйдет через сутки.

Акриловые краски – оптимальное решение

Основа такого вида – полиакриловые полимеры. Такой полимер еще называют оргстеклом. Также добавляют дополнительные вещества, которые улучшают эластичность, устойчивость или скорость высыхания. Это основные отличия акриловой краски от алкидной.

Она хорошо схватывается с поверхностью, сохраняет внешний вид и не меняет цвет при высоких температурах. Устойчивость к высоким температурам позволяет наносить ее на радиаторы и другие места с высоким нагревом. Со временем она не потрескается и сохранить естественный цвет. Также годится для фасадных работ. Акрил не выгорает и не трескается под солнцем. Срок эксплуатации более 8 лет.

Помимо того, что написано выше акрил, устойчив к солнечным лучам и имеет высокую пожаробезопасность. Не трескается и сохраняет цвет. Ее используют для покрытия металлических и деревянных изделий. Совместима с морилками пастельных тонов. При окрашивании акрилом изделие продолжает «дышать» за счет естественной вентиляции. Наличие специальных добавок позволяет красить покрытия со ржавчиной и в дальнейшем защищать от коррозии.

Давайте выделим основные два преимущества – не токсична, так как в ней нет органических растворителей. При высыхании в ней испаряется вода, а не химический состав. Поэтому и запаха нет, что важно при работах внутри помещения.Сколько сохнет такая автокраска? В зависимости от окружающей среды – от 30 минут до нескольких часов. Если попала «не туда», то легко можно стереть, без повреждения поверхности. Недостков у акрилового вида практически нет, единственное что она дороже стоит. Но цена оправдана качеством и брендами, которые ее изготавливают. Вывод напрашивается сам собой – акриловая краска безопаснее для здоровья и устойчивей, чем алкидная.

Что еще необходимо знать

Совместимость

Акриловая и алкидная — не совместимы друг с другом. Нанесение одной на другую может привести к непредсказуемым последствиям. Алкидная краска и эмаль может просто не лечь на акриловую поверхность и будет отслаиваться. Акриловая, нанесенная на алкидную поверхность, может повести себя хорошо (в исключительных случаях) или плохо. Во втором случае произойдет вздутие. Поэтому мы не рекомендуем мешать разные виды.

Цветовой стандарт RAL

Цветовой стандарт RAL на примере акриловых красок Nowax

Разработан в Германии в 1927 году. Изначально состоял из 40 цветов. Сейчас их 213, в том числе 2 железных, 5 люминесцентных и 15 перламутровых цвета. RAL – популярный цветовой стандарт, который используют во всех отраслях, где нужно четкое определение цвета.

Название цвета находится в таблице RAL CLASSIC и состоит из префикса RAL и цифр. Первая цифра – код оттенка, остальные три – последовательность. Разобравшись с цветовым стандартом, давайте ознакомимся с самым популярным видом покраски.

Аэрозольная покраска: эффективность и удобство

Аэрозольная покраска (краски в баллончиках) широко применяется при декоративных и реставрационных работах. Она проникает в труднодоступные места, куда не добраться кисточкой или валиком. Если говорить об автомобильном применении, то в основном используется, при подкраске частей, а не полной окраске машины.

Преимущества аэрозольной краски

Баллончик устроен просто: внутри газ и красящее вещество под давлением. Первое преимущество – аэрозолями просто пользоваться. Достаточно встряхнуть баллон и распылить на поверхность. Быстро сохнет — высыхает примерно за пять часов.

Недостатки

Новичку будет тяжело справиться с баллончиком. Краска наносится на поверхность без особых усилий, охватывая большие объемы. Недостаток опыта, в этом случае может привести к подтекам. Это испортит внешний вид поверхности. Также ее нельзя смешивать и невозможно сделать более густой.

В работе может понадобится дополнительные средства. Например, если вам нужна четкая граница, придется купить малярную ленту или трафарет. Нужно еще учитывать погоду. Сильный ветер не даст краске ровно лечь на поверхность.

Алкидная или акриловая: выводы

Итак, какой вид выбрать для покраски автомобиля? Алкидная имеет ряд серьезных недостатков: недостаточно стойкая к внешней среде и химически небезопасная для человека. При этом стоит недорого, что может быть решающим фактором при ограниченном бюджете.

Акриловая краска, несмотря на высокую цену, более надежная и безопасная для человека. Она не меняет цвет под воздействием солнца и устойчива к внешней среде. Теперь вы знаете, как подобрать краску для авто.

А что можно сказать о способе покраски? – аэрозольные краски это эффективный и удобный способ, быстро и без особых усилий окрасить практически любую поверхность. Несмотря на это, новичкам стоит обращать внимание на некоторые нюансы, такие как: погодные условия и четкая окраска.

Romax Group представляет продукцию от американского бренда NOWAX

Американская компания Nowax с 2000 года производит высококачественную автомобильную химию и автокосметику. Качество подтверждено европейским стандартом ISO. Мы предлагаем сертифицированную продукцию, среди которой: универсальные краски, грунтовки и лак. Сейчас же познакомим вас по ближе с линейкой универсальных красок Decor Lux.

Поставляется представленная продукция в баллончиках. А значит, что при покраске используется аэрозольная технология (спрей-краски). Линейка красок Decor Lux – является универсальной продукцией, которая применяется для покраски разных поверхностей из металла, древесины, стекла, пластика, ткани, керамики и других материалов.

Может использоваться для подкраски мотоциклов, велосипедов, различного типа оборудования, в том числе кухонного. Может применяться в быту, когда необходимо окрасить большой объем поверхности. Nowax соединяет в себе параметры «цена-качество». Широкий ассортимент основных цветов и оттенков позволяет выбрать средство на свой вкус и делать плавный переход от цвета к цвету. Помимо цвета есть множество эффектов: перламутровый, светящиеся в темноте, металлический, текстурный и так далее. Все это позволяет добиться нужного эффекта при покраске. Стоимость средств колеблется от 90 до 160 грн за 450 мл.

Обращаем ваше внимание — линейка красок Decor Lux подходит для подкраски некоторых частей автомобиля, а не для полной окраски.

Сополимер акриловой и малеиновой кислот

MA/AA

Сополимер акриловой и малеиновой кислот

CAS-номер: 26677-99-6

Свойства
Сополимер акриловой и малеиновой кислот является низкомолекулярным полиэлектролитом, обладающим высокой эффективностью при ингибировании и диспергировании карбонатов и фосфатов кальция. Он термически стабилен, и может использоваться при температуре до 300℃. Сополимер данных кислот используется в бойлерах низкого давления, системах центрального отопления, централизованного кондиционирования воздуха и циркуляционного водоснабжения. Он также может выступать в качестве комплексообразующего агента и диспергатора в текстильной промышленности и при производстве красителей.

Характеристики
Параметры Показатели
Внешний вид Коричневая прозрачная жидкость
Содержание твердого вещества, % мин. 48
Свободный мономер (MA), % макс. 9,0
Плотность при температуре 20℃, г/см3 мин. 1,18
Уровень pH (раствор 1%) 2,0~3,0

Применение
Сополимер акриловой и малеиновой кислот нашел широкое применение в системах циркуляционного водоснабжения, бойлерах низкого и среднего давления, системах дистилляции и других отраслях, где присутствуют высокие температуры. Он может использоваться как отдельно, так и вместе с другими органическими фосфатами. При использовании с другими элементами рекомендуемая дозировка составляет 2-10 мг/л. При использовании в качестве вспомогательного вещества или основного компонента для красителей дозировка должна быть определена экспериментально.

Упаковка и хранение
Пластиковые бочки объемом 200 литров, IBC-контейнеры (1000 литров) или в соответствии с требованиями заказчика. Рекомендуется хранить в сухом, защищенном от света месте. Срок хранения — 12 месяцев.

Требования безопасности
Сополимер MA/AA — это кислота. Следует избегать попадания в глаза и на кожу. В случае попадания — обильно промыть чистой водой.

Что такое акрил? (с иллюстрациями)

Термин «акрил» используется для продуктов, которые содержат вещество, полученное из акриловой кислоты или родственного соединения. Чаще всего он используется для описания прозрачного, похожего на стекло пластика, известного как поли (метил) метакрилат (ПММА). ПММА, также называемый акриловым стеклом, обладает свойствами, которые делают его лучшим выбором для многих продуктов, которые в противном случае могли бы быть сделаны из стекла. Есть два основных типа: экструдированные и литые.

Акриловая коробка.
Типы

Экструдированный акрил производится посредством процесса, в котором жидкий пластик проталкивается через ролики, которые при охлаждении вдавливают его в листы.Это сравнительно недорогой процесс, но получаемые листы мягче, чем литой акрил, легче поцарапываются и могут содержать загрязнения. Экструдированный акрил по-прежнему считается хорошего качества и обычно является наиболее распространенным типом, доступным на рынке.

Пластиковая трубка.

Ячеистый акрил, как правило, более высокого качества, чем экструдированный, но и более дорогой. При литье ячеек отдельные листы изготавливаются путем вдавливания жидкого пластика между кусками формы, часто сделанной из стекла, которая затем подвергается процессу постепенного нагрева. Полученный лист прочнее экструдированного акрила. Этот тип часто используется для аквариумов, наград и других продуктов, которые требуют формовки или механической обработки конечного продукта.

полимер | Описание, примеры и типы

Полимер , любой из класса природных или синтетических веществ, состоящих из очень больших молекул, называемых макромолекулами, которые кратны более простым химическим единицам, называемым мономерами.Полимеры составляют многие материалы в живых организмах, включая, например, белки, целлюлозу и нуклеиновые кислоты. Более того, они составляют основу таких минералов, как алмаз, кварц и полевой шпат, а также таких искусственных материалов, как бетон, стекло, бумага, пластмассы и каучуки.

химическая структура поливинилхлорида (ПВХ)

Промышленные полимеры синтезируются из простых соединений, соединенных вместе в длинные цепи. Например, поливинилхлорид — это промышленный гомополимер, синтезированный из повторяющихся звеньев винилхлорида.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Подробнее по этой теме

life: Производство полимеров

Образование полимеров, длинноцепочечных молекул, состоящих из повторяющихся звеньев мономеров (основных строительных блоков, упомянутых выше), составляет …

Слово полимер обозначает неопределенное количество мономерных звеньев. Когда количество мономеров очень велико, соединение иногда называют высокополимером.Полимеры не ограничиваются мономерами того же химического состава или молекулярной массы и структуры. Некоторые природные полимеры состоят из одного вида мономеров. Однако большинство природных и синтетических полимеров состоит из двух или более различных типов мономеров; такие полимеры известны как сополимеры.

Органические полимеры играют решающую роль в живых организмах, обеспечивая основные конструкционные материалы и участвуя в жизненно важных процессах. Например, твердые части всех растений состоят из полимеров.К ним относятся целлюлоза, лигнин и различные смолы. Целлюлоза — это полисахарид, полимер, состоящий из молекул сахара. Лигнин состоит из сложной трехмерной сети полимеров. Смолы для дерева — это полимеры простого углеводорода изопрена. Другой известный изопреновый полимер — это каучук.

натуральный каучук

Латекс, изготовленный из каучукового дерева ( Hevea brasiliensis ) в Малайзии.

© Стюарт Тейлор / Fotolia

К другим важным природным полимерам относятся белки, которые являются полимерами аминокислот, и нуклеиновые кислоты, которые представляют собой полимеры нуклеотидов — сложных молекул, состоящих из азотсодержащих оснований, сахаров и фосфорной кислоты.Нуклеиновые кислоты несут генетическую информацию в клетке. Крахмалы, важные источники пищевой энергии, получаемые из растений, представляют собой натуральные полимеры, состоящие из глюкозы.

полинуклеотидная цепь дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК)

Часть полинуклеотидной цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). На вставке показаны соответствующие пентозный сахар и пиримидиновое основание в рибонуклеиновой кислоте (РНК).

Encyclopædia Britannica, Inc. Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.Подпишитесь сегодня

Многие неорганические полимеры также встречаются в природе, включая алмаз и графит. Оба состоят из углерода. В алмазе атомы углерода связаны в трехмерную сеть, которая придает материалу твердость. В графите, который используется в качестве смазки и в «грифелях» карандашей, атомы углерода соединяются в плоскостях, которые могут скользить друг по другу.

Синтетические полимеры получают с помощью различных типов реакций. Многие простые углеводороды, такие как этилен и пропилен, можно превратить в полимеры, добавляя один мономер за другим к растущей цепи.Полиэтилен, состоящий из повторяющихся мономеров этилена, является аддитивным полимером. Он может иметь до 10 000 мономеров, соединенных в длинные спиральные цепи. Полиэтилен кристаллический, полупрозрачный и термопластичный, то есть он размягчается при нагревании. Он используется для покрытий, упаковки, формованных деталей, а также для изготовления бутылок и контейнеров. Полипропилен также кристаллический и термопластичный, но тверже полиэтилена. Его молекулы могут состоять из 50 000–200 000 мономеров. Этот состав используется в текстильной промышленности и для изготовления лепных изделий.

Другие аддитивные полимеры включают полибутадиен, полиизопрен и полихлоропрен, которые играют важную роль в производстве синтетических каучуков. Некоторые полимеры, такие как полистирол, являются стеклообразными и прозрачными при комнатной температуре, а также термопластичными. Полистирол может быть окрашен в любой оттенок и используется при изготовлении игрушек и других пластиковых предметов.

полистирол

Упаковка из полистирола.

Acdx

Если один атом водорода в этилене заменить на атом хлора, образуется винилхлорид.Он полимеризуется в поливинилхлорид (ПВХ), бесцветный, твердый, прочный термопластический материал, который можно производить в различных формах, включая пену, пленки и волокна. Винилацетат, полученный в результате реакции этилена и уксусной кислоты, полимеризуется с образованием аморфных мягких смол, используемых в качестве покрытий и клеев. Он сополимеризуется с винилхлоридом с образованием большого семейства термопластичных материалов.

Трубы из ПВХ

Трубы из поливинилхлорида (ПВХ).

AdstockRF

Многие важные полимеры содержат атомы кислорода или азота наряду с атомами углерода в основной цепи.К таким макромолекулярным материалам с атомами кислорода относятся полиацетали. Самый простой полиацеталь — это полиформальдегид. Он имеет высокую температуру плавления, кристаллический и устойчив к истиранию и действию растворителей. Ацеталевые смолы больше похожи на металл, чем на любые другие пластмассы, и используются при производстве деталей машин, таких как шестерни и подшипники.

Линейный полимер, для которого характерно повторение сложноэфирных групп вдоль основной цепи, называется полиэфиром. Сложные полиэфиры с открытой цепью представляют собой бесцветные кристаллические термопластичные материалы.Те с высоким молекулярным весом (от 10 000 до 15 000 молекул) используются в производстве пленок, формованных изделий и волокон, таких как дакрон.

Полиамиды включают встречающийся в природе белки казеин, содержащийся в молоке, и зеин, содержащийся в кукурузе (кукурузе), из которой изготавливаются пластмассы, волокна, клеи и покрытия. К синтетическим полиамидам относятся карбамидоформальдегидные смолы, которые являются термореактивными. Они используются для изготовления формованных изделий, а также в качестве клеев и покрытий для текстиля и бумаги.Также важны полиамидные смолы, известные как нейлон. Они прочные, устойчивые к нагреванию и истиранию, негорючие и нетоксичные, их можно окрашивать. Наиболее известно их использование в качестве текстильных волокон, но у них есть много других применений.

нейлон

Образование нейлона, полимера.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Еще одно важное семейство синтетических органических полимеров образовано из линейных повторов уретановой группы. Полиуретаны используются в производстве эластомерных волокон, известных как спандекс, и в производстве основ покрытий, а также мягких и жестких пен.

Другой класс полимеров — это смешанные органические и неорганические соединения. Наиболее важными представителями этого семейства полимеров являются силиконы. Их основа состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода с органическими группами, присоединенными к каждому из атомов кремния. Силиконы с низкой молекулярной массой — это масла и смазки. Соединения с более высокой молекулярной массой представляют собой универсальные эластичные материалы, которые остаются мягкими и эластичными при очень низких температурах. Они также относительно стабильны при высоких температурах.

герметик

Силиконовый герметик выходит из пистолета для уплотнения.

Achim Hering

Фторуглеродосодержащие полимеры, известные как фторполимеры, состоят из углеродно-фторных связей, которые обладают высокой стабильностью и делают соединение устойчивым к растворителям. Природа углеродно-фторной связи дополнительно придает фторполимерам антипригарные свойства; это наиболее широко проявляется в тефлоне из политетрафторэтилена (PFTE).

Свойства акрила — изоляционного термопласта

Характеристики акрила

Этот легкий термопласт — эффективная альтернатива стеклу с теплоизоляционными свойствами.Он известен своей привлекательной глянцевой поверхностью, которая доступна в прозрачном или почти любом цвете, а также в прозрачных, полупрозрачных и непрозрачных вариантах. Большинство цветов могут быть составлены таким образом, чтобы обеспечить долговечность при использовании на открытом воздухе.

Акрил выдерживает годы воздействия элементов и даже агрессивной атмосферы, не теряя своей прозрачности, блеска или размерной формы. Он также не потемнеет и не испортится от флуоресцентного света.

Акрил обладает хорошей стойкостью к ударам и химическим воздействиям.Он может выдерживать высокие нагрузки в течение коротких периодов времени и является одним из самых устойчивых к царапинам термопластов.

Термопластический материал представляет собой полимеризацию сложных эфиров акриловой кислоты.

  • Отличная четкость
  • Легкий
  • Хорошая ударопрочность
  • Превосходный теплоизолятор
  • Устойчив к ультрафиолетовому излучению
  • Форма для легкого нагрева

См. Таблицу ниже для получения подробной информации о свойствах акрила.

Приложения для акриловых деталей

  • Окна самолетов
  • Знаки
  • Небесные огни
  • Прицелы
  • Комплектующие медицинские
  • Дисплеи в местах продажи

Свяжитесь со специалистом по производству диэлектриков, чтобы обсудить использование акрилового материала для изготовления пластиковых деталей.3 Механический Предел текучести 2,86e7 — 7,24e7 Па 7,05 — 10,5 тыс. Фунтов / кв. Дюйм Прочность на разрыв 6e7 — 8.96e7 Па 8,7 — 13 тысяч фунтов / кв. Дюйм Удлинение 0,1 — 0,75 % деформации 10,0 — 75.6 фунтов на кв. Дюйм Тепловой Максимальная рабочая температура 76,9 — 96,9 ° C 170-206 ° F Температура плавления 160-184 ° C 320-363 ° F Изолятор или проводник Изолятор Изолятор Удельная теплоемкость 1.36e3 — 1,43e3 Дж / кг ° C 0,326 — 0,342 БТЕ / фунт. ° F Коэффициент теплового расширения 7,57e-5 — 2,02e-4 деформация / ° C 42,1 — 112 мк деформация / ° F Эко Уровень выбросов CO2 3,8 — 4,2 кг / кг 3,8 — 4,2 фунтов / фунт Вторичное использование Да Да

Ультратонкие плазменно-полимеризованные функциональные покрытия для биочувствительности: полиакриловая кислота, полистирол и их сополимер

1.Введение

В последние десятилетия одной из наиболее важных проблем в биосенсорных устройствах была правильная химическая модификация поверхности, направленная на ковалентную иммобилизацию биорецептора (например, захватывающего антитела) или зонда (одноцепочечной ДНК, ss-ДНК), способного для избирательного связывания мишени путем сопоставления антигена или олигонуклеотидной последовательности (фрагмента ДНК или РНК), представляющих интерес для биодиагностики, соответственно [1–3]. Полимерные тонкие покрытия, такие как полиакриловая кислота, моновиниловый эфир полиди (этиленгликоля), малеиновый ангидрид, полученные плазменно-химическим осаждением из паровой фазы (PECVD) [4–8], в условиях низкого давления, вполне подходят для химической промышленности. функционализация чувствительной поверхности [9, 10] по следующим причинам: (i) они не изменяют химические свойства громоздкого материала чувствительного устройства, не влияя на принцип его работы; (ii) они конформны и (iii) не требуют особого химического воздействия на поверхность сенсора для адгезии; и (iv) они могут демонстрировать различные характеристики с точки зрения плотности функциональных групп, смачиваемости (гидрофильность / гидрофобность) и химической стабильности за счет простого изменения параметров процесса (модуляция плазменного разряда, мономера или смеси мономеров / технологического газа, пара реагента парциальное давление и др.), хотя в качестве прекурсора используется тот же реагент (акриловая кислота, винилуксусная кислота, аллиловый спирт, аллиламин) [11–13].

Химическая стабильность в водном растворе или других растворителях (в соответствии с биологическим протоколом / технологической процедурой) является одной из обязательных целей для достижения, имея дело с полимерами плазмы, открывающими монотипные функциональные группы, подходящие для ковалентного связывания, как сообщается для полиакрилов кислота и полиаллиламин [14–19]. Чтобы улучшить этот последний аспект, можно использовать плазменную сополимеризацию, чтобы лучше настроить распределение и плотность функциональных групп путем смешивания мономера, содержащего функциональные группы (например,г. акриловая кислота, аллиламин, аллиловый спирт) с предшественником, который не содержит определенных функциональных групп (например, этилен, стирол) и имеет функцию разбавления реакционноспособных групп на поверхности [20]. Этот последний вид мономеров можно использовать отдельно для получения полимера плазмы со свойствами биообрастания, что позволяет для справочных целей обнаружение холостого отклика, на который не влияет неспецифическая адгезия биологических материалов, как показано Sardella et al. для поверхностных микродоменов полиакриловой кислоты и полиэтиленоксида, полимеризованных в плазме [21].Описанные полимеры также совместимы с микромасштабным латеральным рисунком на основе фотолитографии в сочетании с несколькими последующими этапами плазменного осаждения. [22]

Что касается высокопроизводительных датчиков, таких как гравиметрические (микрокантилеверы) [23] или оптические (одномерные фотонные кристаллы на основе поверхностных волн Блоха (BSW)) [24–27], ограниченная толщина функционализирующего Покрытие представляет собой важную задачу, которую необходимо решить, чтобы избежать потери чувствительности при биодетектировании, поскольку для первого типа необходимо минимизировать дополнительные массы, а для второго типа — возмущение показателя преломления на поверхности чувствительного устройства. должен быть точно настроен.

В этой работе будут представлены исследование, оптимизация и характеристика ультратонких плазменных полимеров и сополимеров, полученных из паров акриловой кислоты, содержащих карбоксильную (-COOH) группу, и стирола (ароматическая молекула с винилом в качестве заместителя при кольцо). Особое внимание будет уделено соответствию особым и важным требованиям, таким как низкая толщина и показатель преломления, высокая поверхностная плотность реактивных групп, свойства биообрастания, где это необходимо, воспроизводимость, химическая стойкость и стабильность.

Были рассмотрены несколько условий плазменного процесса, соотношение количества двух видов прекурсоров и толщины в диапазоне от 10 до 50 нм, а соответствующие покрытия были охарактеризованы с помощью OCA, ATR-FTIR, XPS и AFM. С помощью этих методов можно было оценить химический состав полученных пленок, гидрофильность и гидрофобность, влияние растворителей на химическую структуру и толщину покрытий из-за возможного растворения.

Поверхностная плотность -COOH полимеризованной плазмой акриловой кислоты (PPAA) и сополимера (PPAA-ST), полученных смешиванием стирольных фрагментов с парами акриловой кислоты во время плазменного процесса, была количественно определена с помощью колориметрического титрования через толуидиновый синий O (TBO) [28, 29].

Наконец, с помощью флуоресцентной микроскопии изучали поверхностную активность в отношении тестируемых белков, меченных флуорофором, в сравнении со связывающими или противообрастающими свойствами трех выбранных полимеров (PPAA, PPST и их сополимер).

2. Экспериментальная

2.1. Химические вещества

Чистая безводная акриловая кислота, 99% (давление паров = 3,1 Торр при 20 ° C и 1 атм) и чистый стирол, ≥99% (давление паров = 5 Торр при 20 ° C и 1 атм) жидкие мономеры, ацетон , Реагент ACS, ≥99,5% и уксусная кислота (ледяная, ≥99%) были приобретены Sigma Aldrich.ТВО (технический) и гидроксид натрия были получены от Fluka. Конъюгированный с AlexaFluor546 протеин А (PtA-AF546) был приобретен у Invitrogen. 1 × раствор фосфатного буферного солевого раствора (PBS) был от GIBCO ® . Все водные растворы были приготовлены на воде сорта Milli-Q ™ (Merk-Millipore, Милан).

2.2. Система плазменной полимеризации

Плазменную обработку проводили при комнатной температуре в реакторе CVD с плазменным усилением низкого давления (базовое давление камеры = 28 мТорр; RF = 13.56 МГц), приобретенные у IONVAC s.r.l., Рим, Италия [30]. Система оборудована подающей рамой, подходящей для нагнетания органических паров, поступающих из жидких реагентов (мономерных предшественников), хранящихся в резервуарах, перекрывающих линии газа-носителя.

Параметры плазменных процессов будут представлены и обсуждены по тексту в параграфе «Выводы».

2.3. Методы характеризации

Измерения

OCA были использованы для исследования свойств поверхности образцов с различной функционализацией с точки зрения гидрофильности и гидрофобности. Прибор OCAH 200 (DataPhysics Instruments GmbH), используемый для характеристики, оснащен устройством с зарядовой связью (CCD). камера и автоматическая система дозирования жидкостей.Выбранными для метода лежащих капель в статическом режиме анализа (объем капли = 1,5 мкл) были деионизированная вода MilliQ (H 2 O) и дииодметан (CH 2 I 2 , Sigma Aldrich). Метод Юнга – Лапласа применялся для подгонки профилей капель, а программное обеспечение SCA20 использовалось для расчета углов смачивания между подобранной функцией и базовой линией. Набор данных по крайней мере из трех капель для каждой жидкости использовался для оценки стандартного отклонения для каждого типа образца.

ATR-FTIR спектры были получены в диапазоне 4000-600 см, -1 , при разрешении 4 см -1 . Шестьдесят четыре сканирования были собраны для каждого спектра на спектрометре Nicolet 5700 FTIR (ThermoFisher), оборудованном детектором дейтерированного триглицинсульфата (DTGS), работающим при комнатной температуре, и приставкой НПВО с кристаллами алмаза.

Сканирующий рентгеновский фотоэлектронный спектрометр PHI 5000 Versaprobe (монохроматический источник рентгеновского излучения Al Kalpha с энергией 1486,6 эВ) был использован для проверки химического состава поверхности материала.Высокое разрешение (энергия прохождения: 23,5 эВ) и обзорные спектры (энергия прохождения: 187,85 эВ) были получены с использованием луча размером 100 мкм. Комбинация электронной пушки и ионной пушки Ar использовалась в качестве системы нейтрализатора для компенсации эффекта положительной зарядки во время анализа из-за неидеально проводящих поверхностей. Процедура подгонки и анализ деконволюции были выполнены с использованием специального программного обеспечения Multipak 9.6. Энергии всех пиков остовных уровней были отнесены к пику C1s при 284,5 эВ (связи C – C / C – H sp 2 ).

АСМ-измерения были выполнены системой WiTec AlphaSNOM, которая реализует комбинированную АСМ и сканирующую ближнепольную оптическую микроскопию (СБОМ) в режимах сбора / освещения и рассеяния с использованием микроизготовленных полых пирамидальных зондов. Измерения ступенек профиля нанесенных плазменных полимеров с помощью модуля АСМ проводились в режиме постукивания.

Флуоресцентная микроскопия с широким полем была выполнена с помощью микроскопа LEICA DM-LM (объектив 20 ×), оснащенного дуговой лампой на парах ртути (50 Вт) и комбинированными фильтрами типа L5, подходящими для флуоресцеиноподобного флуорофора.Образцы с покрытием (Si и SiO 2 ) инкубировали с 0,1 мг / мл белка A, водным раствором Alexa Fluor 546 (распределенный объем = 10 мкл) и промывали PBS, pH 7,3 + H 2 O для удаления несвязанного белка. .

Колориметрическое титрование –COOH-функциональностей пленок PPAA и PPAA – ST проводили методом ТВО. Аминогруппа, содержащаяся в молекуле ТВО, специфически реагирует с поверхностной карбоксильной группой в соотношении 1: 1 [28]. Функционализированные образцы (использовались подложки c-Si) контактировали с 3 мл 0.Водный раствор 5 мМ ТВО (pH = 10) при 37 ° C в течение 5 ч в темноте. Затем образцы обильно промывали 0,1 мМ раствором NaOH для удаления непрореагировавшего красителя. После этого образцы переносили в 1,5 мл 50% об. / Об. Раствора уксусной кислоты и встряхивали в течение 10 мин, чтобы полностью высвободить ТВО, связанный с карбоксильными функциональными группами. Колориметрическое дозирование ТВО (и, следовательно, карбоксильных групп) выполняли с использованием считывающего устройства для микропланшетов 2100-C (Ivymen Optic System), регистрируя оптические плотности (OD) растворов, восстановленных после реакции с образцами при 630 нм.Раствор 50% об. / Об. Уксусной кислоты использовали в качестве контрольного фона. Применяя закон Ламберта-Бера к ОП, зарегистрированному для различных образцов, на основе сравнения с внутренней калибровкой, полученной с растворами ТВО (при известных концентрациях и объемах), и путем нормализации геометрической поверхности исследуемых образцов. может быть выполнена оценка плотности карбоксильных функциональных групп (в единицах групп / см 2 ).

Для получения информации о химических характеристиках пленок PPAA, PPST и PPAA – ST, плоских подложек, то есть кремния (CZ / 1-0-0, бор / P-тип), стекла Corning (Danville) и полиэтилена. (ПЭ низкой плотности; толщина 2.3 мм; Good Fellow) использовались для большинства характеристик. Для ОСА использовались разные подложки, чтобы убедиться, что покрытие имеет одинаковые свойства без какой-либо зависимости от химического состава подложки, даже для небольших толщин. Для спектроскопии FTIR-ATR кремний не использовался из-за его показателя преломления выше, чем у кристалла алмаза модуля ATR. Подложки из полиэтилена и стекла Corning обладают поглощениями в разных спектральных диапазонах, что скрывает особенности тонкопленочного поглощения колебаний в различных дополнительных частях выбранного диапазона сбора спектров.Использование обеих подложек позволяет исследовать колебательные моды плазменного полимера в целом 400–4000 см –t . Для XPS и AFM использовался только кремний.

3. Выводы

3.1. Акриловая кислота, полученная плазменной полимеризацией

Преимуществами использования акриловой кислоты в качестве прекурсора для плазменной полимеризации являются довольно низкое давление паров, которое позволяет контролировать поток паров с помощью ручного дозирующего клапана (расчетный расход паров АА составлял примерно 3 см3 / см3), почти отсутствует токсичность реагентов, наличие ненасыщенности (виниловая двойная связь), обеспечивающая механизм радикальной полимеризации, и карбоксильная функциональность (-COOH).

Эта химическая группа особенно подходит для приложений биочувствительности, поскольку она легко образует амидные мостики путем реакции с аминогруппами биомолекул (например, рецепторных антител) с (эффективность связывания повышается) или без дальнейшей химической активации.

В предыдущих работах авторов [4, 26, 30, 31] пленки толщиной от 80 до 120 нм (процессы, выполняемые с помощью T Dep между 10 и 20 мин) и полученные с помощью как непрерывных волновой (CW) и модулированный волновой (MW) плазменный разряд широко изучались.Было показано, что покрытие, полученное непрерывным разрядом, не сохраняет достаточное количество карбоксильных функций, в то время как среди МВ-покрытий только пленка, полученная с пусковой мощностью ВЧ 200 Вт, рабочим циклом 0,1 с t на 10 мс и t off 90 мс с Ar в качестве газа-носителя были оптимальными с точки зрения стабильности и воспроизводимости. После плазменного синтеза требуется стадия погружения в d-H 2 O для удаления поверхностных олигомеров (оставшихся в конце плазменного процесса), чтобы сделать пленку химически стабильной для следующих стадий взаимодействия (биосенсор) в водной среде.Более того, чтобы улучшить адгезию между подложкой и осажденной пленкой, перед осаждением пленки требовалась обработка аргоновой плазмой. Толстые пленки позволили получить полную и надежную характеристику поверхности, которая включала OCA, FTIR-ATR спектроскопию, XPS-анализ, флуоресцентную микроскопию, систему кварцевых микровесов и колориметрическое титрование. С помощью последнего было найдено исключительное значение 1,15 ± 0,35 × 10 16 групп / см 2 . Более того, из эллипсометрических характеристик также выяснилось, что оптимальная пленка имеет показатель преломления 1.51, измеренный на слоях толщиной 40 нм, после промывки dH 2 O и электрокинетической характеризации на основе измерений дзета (ζ) потенциала, который позволяет оценить кислотно-основные свойства, пришел к выводу, что изоэлектрическая точка PPAA находится при pH = 2,1 . Это указывает на то, что поверхностный заряд возникает из-за диссоциации групп карбоновых кислот цепей PPAA и, следовательно, из-за депротонирования частиц –COOH [4].

Далее описываются характеристики ультратонких пленок PPAA для определения минимальной толщины, которая может быть достигнута без влияния на химическую стойкость, в основном в водных средах, а также количество функциональных групп и реакционную способность.

Для этих процессов аргон (Ar) является паром-носителем АК (расход = 20 см3 / см3). Он сделан пузырчатым в жидкой АА для того, чтобы способствовать образованию паров и транспортировке их в камеру. Общее внутрикамерное давление в присутствии смеси Ar – AA составляет около 220–240 мТорр, с парциальным давлением паров AA около 25 мТорр. Параметры плазмы: стартовая ВЧ-мощность 200 Вт, рабочий цикл 0,1 при t на 10 мс и t при выключении 90 мс.

После осаждения пленки характеристики были выполнены до и после промывки подложек в деионизированной воде (d-H 2 O) в течение 20 мин.

Углы ОСА, выполненные на голом кремнии (Si) и стекле Corning с dH 2 O и CH 2 I 2 (дииодметан) и соответствующий расчет поверхностной энергии (SE, W sl ) разделенные на его дисперсные ( W d sl ) и полярные ( W h sl ) компоненты, представлены в таблице 1.

9055 9045 9045 (мН / м) 9055 9055 (Вт)
Подложка OCA H₂O (град.) OCA CH₂I₂ (град.) W sl (мН / м) Вт h sl (мин)
Si 47 ± 1 46 ± 3 53,24 25,29 27,95
Corning 54 ± 1.5 38 ± 2 50,88 30,94 19,94

Таблица 1.

Углы ОСА и данные SE для голых подложек.

5 5
Время (мин) OCA H₂O (град.) OCA CH₂I₂ (град.) W sl (мН / м) 9034 d 904 (мН / м) W h sl (мН / м)
2.5 15 ± 1 34 ± 2 70,89 27,17 43,72
4 11,3 ± 0,9 35 ± 1 71,80 6
26,56 17,1 ± 0,8 32,3 ± 0,5 70,41 28,24 42,17
7,5 15,6 ± 0,2 31,2 ± 0,4 70,98 70,98 2 15 ± 1 34 ± 2 70.94 27,20 43,74

Таблица 2.

Углы ОСА и данные SE для различных пленок PPAA, осажденных при увеличении T Dep на c-Si.

Время (мин) OCA H₂O (градус) OCA CH₂I₂ (градус) W sl (мН / м)
9034 d 904 (мН / м) 2 2
W h sl (мН / м)
2.5 16,7 ± 0,4 36 ± 0 70,27 26,63 43,64
4 14,2 ± 0,6 35,0 ± 0,9 71,09 26,8 17,4 ± 0,9 35 ± 2 70,09 26,99 43,10
7,5 17,2 ± 0,1 34,9 ± 0,4 70,18 27,14 70,18 27,14 6 .6 ± 0,6 36 ± 2 70,26 26,33 43,92

Таблица 3.

Углы ОСА и данные SE для различных пленок PPAA, нанесенных при увеличении T Dep на стекле Corning.

Пример аналогичного химического состава поверхности PPAA при более низком уровне T Dep как для c-Si, так и для стекла Corning приведен на рисунке 1. Он также показывает, что отсутствует какое-либо влияние химического состава подложки. Высокополярный компонент поверхностной энергии (см. Таблицы 2 и 3) подтверждает, что поверхность тестируемых субстратов гомогенно покрыта полярными гидрофильными частицами.

Рисунок 1.

Пример OCAH₂O на пленке PPAA-2,5 мин на c-Si и на Corning.

Спектры FTIR-ATR на Рисунке 2, собранные как на полиэтилене, осажденном PPAA, так и на стекле Corning, подтверждают, что частицы, экспонируемые на поверхности, представляют собой карбоксильные группы и что они также видны для более тонкой пленки.

Эффект увеличения толщины очевиден. Характеристики поглощения групп –COOH увеличиваются в зависимости от длины T Dep : полоса между 3750 и 3200 см -1 , относящаяся к огибающей поглощения валентной моды O – H, валентной моды C – H при 2980– 2870 см −1 видно на стеклянной подложке Corning, при 1730–1710 см −1 поглощение, связанное с растяжением C = O, соответствующее как карбоксильной, так и карбонильной функциональности, режим изгиба C – H при 1460–1370 см −1 и мода растяжения C – O при 1200 см −1 , видимые на подложках из полиэтилена.Эффект от ополаскивания водой также виден (пунктирные кривые) в виде небольшого уменьшения характеристик поглощения –COOH для большей толщины.

Рис. 2.

Спектры FTIR-ATR, измеренные на подложках из полиэтилена (а) и стекла Corning (b), покрытых пленками PPAA, полученных при увеличении TDep.

XPS-анализ (спектр HR – C1s, приведенный на рисунке 3) покрытия PPAA, нанесенного на c-Si, показывает пик C – C / C – H при 284,5 эВ, второй интенсивный компонент при 285,4 эВ, относящийся к C – O виды, третий — 287.3 эВ, относящиеся к группам C = O, и третий компонент при 288,7 эВ, связанный с частицами (C = O) O – H / C. Все характеристики соответствуют наличию карбоксильных химических групп, и они будут использованы для сравнения в параграфе, посвященном анализу XPS пленок PPAA – ST.

Рис. 3.

Анализ XPS на PPAA, полученный TDep 10 мин (спектр C1s HR).

Далее корреляция между T Dep и толщиной пленки в диапазоне 0–50 нм была выполнена с помощью АСМ для профилометрических целей, чтобы получить калибровку выбранного процесса и информацию о скорости осаждения.

Из таблицы 4 следует, что скорость наплавки не имеет линейного поведения. Для малых времен осаждения скорость не воспроизводится (было выполнено несколько процессов за одно и то же время осаждения) из-за того, что начальный этап стабилизации импульсного разряда не является управляемым.

Рис. 4.

PPAA (TDep = 5 мин) АСМ-характеристика.

По этой причине минимальное время осаждения, обеспечивающее воспроизводимые толщины, составляет 4 мин, то есть толщину 40 нм.

АСМ профилометрия: значения толщины PPAA при разном времени наплавки.

3.2. Плазменно-полимеризованный стирол

Стирол представляет собой ароматическую молекулу (C 6 H 6 –CH = CH 4 ), которая путем разложения во время плазменного процесса и повторной сборки в виде сшитых цепей позволяет получить полимер с механической прочностью, термической стабильностью, диэлектрическими свойствами и химической стойкостью / инертностью. Эти свойства делают его хорошей биологической необрастающей поверхностью.Более того, его можно использовать для разбавления других функциональных мономеров, что позволяет вводить алифатические фрагменты / ароматические кольца среди карбоксильных групп, возникающих из химически функционального мономера, такого как акриловая кислота. Таким образом может быть получен плазменный сополимер, как описано в следующем абзаце.

Исследуемые процессы, путем изменения различных параметров, таких как режим разряда (CW и MW), выполнялись при времени осаждения 2 и 10 мин. Что касается AA, поток мономера, измеряемый при открытом ручном клапане, перекрывающем резервуар, нелегко контролировать, и он очень чувствителен к изменениям внешней температуры.Это может создать проблемы для воспроизводимости процессов и не позволяет измерить поток пара стирола, как в случае акриловой кислоты.

Время (мин) Время (с) Толщина (нм) Глубина (нм / с) Глубина (нм / мин)
2.5 150,0 25,0 0,17 10
4 240,0 40,0 0,17 10
5 (рис. 9
7,5 450,0 60,0 0,13 8
10 600,0 85,0 0,14 8,5
905 905 905 905 905 905
Тип процесса P RF (Вт) DC t вкл. (мс) t выкл.
PPST_1 60 CW
PPST_2 200 0.1 20 180 20
PPST_3 200 0,1 50 450 20
PPST_4 200
PPST_5 200 0,5 50 50 100

Анализ XPS проводился на выбранных спектрах, полученных при времени осаждения 10 мин, для подтверждения наличия в неповрежденном бензольном кольце и для оценки содержания кислорода, который, даже если он нежелателен, кажется, внедрен в покрытия (из-за довольно низкого вакуума, создаваемого системой откачки камеры).Этот побочный эффект подтверждается данными, приведенными в литературе.

Анализ проводился только на покрытиях, полученных в МВ. На фиг.5 показан спектр HR C1s (а) и спектр HR O1s (b) процесса PPST_2 из таблицы 5, полученные при P = 200 Вт; DC = 0,1; t on / t off = 20 мс / 180 мс. Пики были деконволютированы с использованием функций Гаусса – Лоренца, а фоны были удалены с помощью функций Тугара. Подходящие пики:

  • нижний пик энергии (284.3 эВ) был отнесен к кольцевым атомам углерода;

  • пик при 284,5 эВ был приписан присутствию атомов C, связанных как C – C / C – H,

  • пик при 285,5 эВ обычно приписывается C – O – C,

  • , более высокий пик энергии (~ 291 эВ) обусловлен переходами π – π * , возникающими из-за присутствия ароматических колец. Его называют спутником «встряски», потому что он связан с возбуждением «встряски», происходящим на π-орбиталях бензольных колец.

Что касается спектра O1s HR, был обнаружен только один аппроксимирующий пик, связанный с химическими связями C – O – C.

Рис. 5.

Спектр C1s HR (а) и спектр O1s HR (б) PPST_2.

Процессы типа PPST_2 являются наиболее воспроизводимыми, вне зависимости от времени осаждения, поэтому наиболее представительным является выделение особенностей спектров HR C1s и O1s всех процессов PPST.

Для всех процессов пики РФЭС в диапазоне энергий, соответствующих фотоэлектронам валентной зоны, аналогичны пикам стандартного полистирола.Фактически, обширный объем информации также доступен из области валентной зоны. Это связано с тем, что сдвиги в этой области возникают из-за изменений химической связи, а не из-за химических сдвигов, вызванных окружающей средой в центральной области.

9013 9016 9016 9016 9016 9016 0,02
Тип процесса Время глубин (мин) Атомарное процентное отношение O / C
PPST_1 10 0,07
PPST_2 5
PPST_2 10 0,04
PPST_3 10 0,04
PPST_4 10 10 0,02 Таблица 6. Атомное отношение O / C

относительно процентного содержания элементов, полученное из обзорных спектров пленок PPST.

Из таблицы 6 следует, что для всех процессов содержание кислорода весьма незначительно.Рисунок 6a показывает, что для наиболее стабильного процесса с точки зрения водостойкости, энергетическая полоса, на которую влияет промывка в воде, относится к кольцевым атомам углерода, что позволяет предположить, что химическая слабость PPST заключается в сшивании бензольных колец. . Однако этот эффект не влияет на гидрофобные / противообрастающие свойства покрытия PPST.

На рис. 6б показано распределение интенсивности компонентов спектра C1s трех выбранных процессов (таблица 6). Сравнение показывает, что процесс при т на / т при = 20/180 дает большее количество кольцевых атомов углерода по сравнению с другими.

Рис. 6.

(a) Влияние промывки водой на пики соответствия компонентов спектра HR-C1s покрытия PPST_2 (пунктирная линия для образца, инкубированного в воде, прямая линия для необработанного образца). (b) Распределение интенсивности компонентов HR C1s для образцов PPST_2, PPST_4 и PPST_5.

Процесс PPST_2 10 мин; P = 200Вт; DC = 0,1; 20 мс / 180 мс является наиболее эффективным с точки зрения низкой степени окисления, хорошего сохранения химического состава ароматических соединений, что обеспечивает инертность и препятствует электростатическому взаимодействию.

Для исследования его биообрастающих свойств его наносили на поверхность из кварца (SiO 2 ) стеклянной подложки (сектор образца был замаскирован) и инкубировали в течение 30 мин с раствором PtA, меченным с флуоресцентным маркером (Alexa Fluor 546). После промывки и сушки под флюсом N 2 , согласно разделу «Экспериментальная часть», образец исследовали с помощью флуоресцентной микроскопии.

Рис. 7.

Флуоресцентные микрофотографии адгезии PtA-Alexa Fluor 546: (а) сравнение пленки PPST и чистого SiO2, (b) сравнение пленок PPST и PPAA.

Из рисунка 7a видно, что выбранное покрытие PPST сильно ограничивает неспецифическую адсорбцию биомолекул, поскольку флуоресцентное излучение от PPST ниже или почти отсутствует по сравнению с излучением SiO 2 . Более того, что касается латерального формирования паттерна с участием PPST и PPAA, из рисунка 7b видно, что PPAA в высокой степени хемосорбирует PtA, а PPST является биообрастающим.

Также для PPST, такого как PPAA, обязательно проверять, сохраняются ли композиционные характеристики также и для тонкого слоя.По этой причине измерения ОСА проводились на покрытиях, полученных при разном времени осаждения на стандартные тестовые подложки: Si и стекло Corning.

Измеренные углы и соответствующие поверхностные энергии для подложек из Si и Corning с покрытием приведены в таблицах 7 и 8 соответственно. OCA H₂O довольно высокие и подтверждают гидрофобные свойства всех пленок. Но при увеличении времени осаждения (здесь выражено в секундах) наблюдается небольшое его уменьшение.Эта тенденция предполагает, что чем больше время осаждения, тем больше побочный эффект окисления, вызываемый процессом, и это подтверждается спектрами FTIR-ATR. Более того, это подтверждается увеличением полярной составляющей поверхностной энергии W h sl .

902 902
Время (с) OCA H₂O (градусы) OCA CH₂I₂ (градусы) W sl 3 (мН / м) 9015 d2 4 9055 sl (мН / м) W h sl (мН / м)
15 77.2 ± 1,9 9,6 ± 0,8 50,15 47,11 3,04
120 77,3 ± 1 14,6 ± 0,8 49,27 46,1 3,17 46,1 3,17 46,1 3,17 0,8 19,5 ± 1 48,15 44,43 3,72
600 72,8 ± 1,7 20,4 ± 0,9 48,52 Таблица 5,66

Измерения OCA и SE, выполненные на подложках Si, покрытых пленками PPST в соответствии с процессом PPST_2, при разном времени осаждения.

902
Время (с) OCA H₂O (град.) OCA CH₂I₂ (град.) W sl (мН / м) 9034 d 904 (мН / м) W h sl (мН / м)
15 78.3 ± 0,9 21,4 ± 1,3 47,47 44,29 3,18
120 77,0 ± 1 14,2 ± 1,5 49,37 46,1 5 3,25 1,3 16,3 ± 1,3 48,97 45,29 3,68
600 70,3 ± 1,7 17,1 ± 1,4 49,69 43,38 3 3

Измерения OCA и SE, выполненные на стеклянных подложках Corning, покрытых пленками PPST в соответствии с процессом PPST_2, при разном времени осаждения.

Измерения ОСА проводились также на пленках после промывки ацетоном, с учетом фотолитографических подходов к латеральному формированию рисунка, которые включают получение чередующихся химических доменов PPAA / PPST. OCA H₂O немного увеличивается (см. Рис. 8), но пленки химически устойчивы к обработке.

Рисунок 8.

Сравнение OCAH₂O на Si-PPST_2; P = 200 Вт; DC = 0,1; 20 мс / 180 мс — 600 с (10 мин) процесс до (слева) и после (справа) промывки в ацетоне.

Спектры FTIR-ATR на Фигуре 9, собранные на образцах, охарактеризованных OCA, как на ПЭ, осажденном PPST, так и на Corning, показывают полосу, связанную с растяжением C = C в ароматическом кольце при 1600 см -1 и ниже 1200 см −1 , особенности, связанные с модами поглощения алифатической основной цепи. Большинство спектров присутствует между 1730 и 1645 см. -1 Поглощение из-за небольшого окисления, происходящего во время процесса, и только для более толстых пленок, при 2980-2870 см -1 , сигналы, относящиеся к алифатическому C – H-растяжению. режим видны.Наблюдается эффект увеличения толщины в виде небольшого увеличения всех описанных отпечатков пальцев. Наконец, эффект увеличения абсорбции алифатических C – H растяжек за счет промывки ацетоном наблюдается на покрытии PPST_2-600s (10 мин) (розовая пунктирная кривая) в соответствии с результатами ОСА (увеличение гидрофобности). Ополаскивание водой, кажется, не влияет на покрытие PSST (соответствующие спектры представлены пунктирными кривыми).

Рис. 9.

Спектры FTIR-ATR, измеренные на подложках Corning (a) PE (b), покрытых пленками PPST, полученные при увеличении времени осаждения и по сравнению со спектрами стандартного атактического полистирола и жидкого стирола.

Чтобы получить калибровку толщины PPST в более низком диапазоне, в зависимости от времени осаждения, использовался AFM с профилометрическим подходом, и измеренные толщины представлены в таблице 9.

Зависимость от времени (с) Толщина (нм) Скорость глубины (нм / с) Скорость глубины (нм / мин)
120 25,0 0,21 12,6
420 113 .0 0,27 16,2

Таблица 9.

АСМ профилометрия: значения толщины PPST при разном времени осаждения.

Для T Dep менее 2 мин, скорость не воспроизводится из-за неуправляемого начального этапа стабилизации импульсного разряда. По этой причине минимальное время наплавки, позволяющее воспроизводить толщину, составляет 120 с (2 мин).

3.3. Сополимер

Плазменная сополимеризация основана на активации плазменного процесса в газовой смеси, когда пары мономера, содержащего химически активные функциональные группы (акриловая кислота), смешиваются в реакционной камере с парами химически инертной алифатической цепи / мономер ароматических колец, стирол, для достижения своего рода контролируемого «разбавления» первого вторым.

Таким образом, этот механизм позволяет повысить стабильность пленки за счет снижения количества карбоксильных групп на поверхности и увеличения степени сшивки полимера в отношении основной цепи. Из-за более высокой ретикуляции пленка становится более подходящей для биологических применений, где образец должен находиться в контакте с водными биологическими жидкостями в течение длительного времени. Некоторые предварительные результаты были получены [4] из эллипсометрических и электрокинетических измерений. Для первого сополимеризованное покрытие с высокой T Dep показывает толщину, вдвое превышающую толщину, оцененную для покрытия PPAA, полученного при тех же параметрах разряда и продолжительности включения.Для последнего изоэлектрическая точка толстой пленки ( T Dep = 7,5 мин), полученной в тех же рабочих условиях PPAA – ST-1 (таблица 10), была близка к pH = 4, типичному для инертных поверхностей.

Четыре вида процессов (три в режиме MW и один в режиме CW), выполняемые на одном и том же T Dep (5 мин), описаны ниже и охарактеризованы с помощью анализа OCA, ATR-FTIR и XPS. в соответствии с параметрами, оптимизированными для PPAA и PPST, и с использованием преимуществ предыдущих предварительных попыток сополимеризации.

905 13 10 Таблица

Параметры процесса плазменной сополимеризации акриловой кислоты и стирола.

Что касается определения характеристик ОСА, результаты ОСА пленок PPAA-PPST, нанесенных на подложки Corning и кремний, представлены, соответственно, в таблицах 11 и 12.

Тип процесса P вперед (Вт) DC t вкл. (мс) t выкл. (мс) AA (mTorr) P STY (mTorr) P pro (mTorr) Ar AA (sccm) Ar STY
PPAA – ST_1 200 0,1 10 90 25 3 141–150 10 10
0,599 PPAA – ST_2 200 50 50 24 4 141–154 10 10
PPAA – ST_3 200 0,1 20 20 20 139–149 9 0172 10 10
PPAA – ST_4 50 \ \ \ 25 4 139–150 5 10
43,6169

Измерения ОСА, выполненные на стеклянных подложках Corning, покрытых пленками PPAA – ST, полученными с помощью процессов плазменной сополимеризации.

Тип процесса OCA H₂O (град.) OCA CH₂I₂ (град.) W sl (мН / м) W d sl (мН / м) W h sl (мН / м)
PPAA – ST_1 63 ± 2 28.6 ± 0,5 49,15 37,12 12,03
PPAA – ST_2 65 ± 0,5 28,1 ± 0,8 48,37 38 10,37
10,37 32,9 ± 0,6 69,98 28,10 41,87
PPAA – ST_4 70,2 ± 0,9 16 ± 2 49,92 43,6169 43,6169
902 906

Измерения ОСА на подложках Si, покрытых пленками PPAA – ST, полученными в процессе плазменной сополимеризации.

Значения ОСА подчеркивают гидрофобное поведение: сравнивая результаты ОСА сополимеров PPAA-ST с результатами таблиц 2 и 3, относящимися к PPAA на кремнии и стекле Corning, соответственно, становится ясно, что значения OCA h3O для PPAA – ST пленки выше за счет наличия стирольной составляющей. Единственное исключение — процесс PPAA – ST_3. На рисунке 10 показаны изображения основного угла смачивания OCA H₂O , относящиеся к процессам PPAA – ST_1, PPAA – ST_2 и PPAA – ST_3 из таблицы 10.

Рис. 10.

Образы OCAH₂O для первых трех процессов, перечисленных в Таблице 12, на Si.

FTIR-ATR спектры, относящиеся к процессам, перечисленным в таблице 10, представлены на рисунке 11.

Как видно на рисунке 11, спектры, относящиеся к плазменным сополимерам, демонстрируют сумму характеристик обоих эталонных полимеров (PPAA и PPST). В частности, спектр пленки, полученной с t на / t с = 50/50, показывает характеристики, аналогичные чистому PPST.Остальные, за исключением меньшей интенсивности сигналов, относящихся к валентным колебаниям O – H и C = O, демонстрируют все спектральные особенности карбоксильных функциональных групп чистого PPAA.

При ополаскивании водой наиболее устойчивы к химическому воздействию (кроме PPAA – ST_4). При промывке ацетоном не растворяется только т в процессе / т выкл = 50/50 (PPAA – ST_2) (не показано).

Рис. 11.

НПВО ИК-Фурье-спектры, измеренные на полиэтиленовых подложках, покрытых сополимеризованными пленками PPAA-ST, полученные с помощью 7.5 мин осаждения.

Наконец, был проведен XPS-анализ, чтобы оценить химическую природу полученных сополимеров (PPAA – ST): чтобы получить доказательства наличия как бензольных колец / алифатических цепей, так и карбоксильных функциональностей при разной степени соотношения. Анализ проводился только на покрытиях, полученных в результате СВЧ-излучения, перечисленных в Таблице 10.

На рисунке 12 показаны спектр HR C1s (a) и спектр O1s HR (b) процесса PPAA – ST_2. Пики были деконволютированы с использованием функций Гаусса – Лоренца, а фоны были удалены с помощью функций Тугара.Подгоночные пики:

  • Нижний пик энергии (284,3 эВ) был отнесен к кольцевым атомам углерода,

  • Пик при 284,5 эВ был отнесен к присутствию атомов C, связанных как C – C / C – H ,

  • Пик при 285,9 эВ обычно приписывается C – O – C / C – O – H,

  • Пик при 288,6 обычно приписывается COOH, O – C = O,

  • Пик с более высокой энергией (~ 291 эВ) обусловлен переходами π – π * , возникающими из-за присутствия ароматических колец,

  • Пик при 532.2 эВ приписывается C – O – C,

  • Пик 533,5 эВ обычно приписывается COOH / C = O.

Рис. 12.

Спектр C1s HR (a) и спектр O1s HR (b) процесса PPAA – ST_2 (DC = 0,5 и соотношение тонна / масса = 50/50).

Для процесса PPAA – ST_2 компонент C1s, связанный с переходом π – π * , выше, чем в спектре, связанном с процессом PPAA – ST_3, выполняемым другим DC и t на / t off соотношение (0.1 и 20/180). В последнем (Рис. 13) все компоненты, как HR C1s, так и HR O1s, связаны с более высокой степенью внедрения акриловой кислоты во время роста цепи.

Рис. 13.

Спектр C1s HR (a) и спектр O1s HR (b) процесса PPAA – ST (PPAA – ST_3) при P = 200 Вт; DC = 0,1; 20 мс / 180 мс.

Сравнение всех спектров HR-C1s (рис. 14) показывает, что содержание углерода и связанных компонентов различаются между собой в зависимости от параметров процесса.В частности, после промывки образца PPAA – ST_2 в ацетоне (спектр PPAA – ST_2I) теряется небольшая часть переходной составляющей π – π * и увеличивается карбоксильная составляющая, но это единственный вид испытанного покрытия, который достаточно устойчива к обработке ацетоном (ввиду фотолитографического процесса латерального рисунка).

Рисунок 14.

Сравнение спектров HR C1s для первых трех процессов, перечисленных в таблице 10.

Рисунок 15.

Сравнение между всеми процессами PPAA – ST валентная зона (слева) HR-спектры и эталонные спектры валентных полос полистирола и акриловая кислота, полимеризованная в плазме, описанная в литературе [32, 33] (правое изображение перерисовано авторами).

Несмотря на очевидные различия между спектрами, все они вполне согласуются в низкоэнергетическом диапазоне валентной полосы с литературными ссылками на плазменно-полимеризованную акриловую кислоту, как показано на рисунке 15 (красный спектр на графике слева ).

Тенденция отношения O / C (таблица 13) подтверждает, что процесс, производящий большее количество кислородсодержащих частиц (группы -COOH), представляет собой PPAA – ST_3, а наиболее похожий на PPST процесс — PP PPAA– ST_2 процесс.

Тип процесса OCA H₂O (град.) OCA CH₂I₂ (град.) W sl (мН / м) W d d 9044 900 мН / м) W h sl (мН / м)
PPAA – ST_1 63 ± 1 26.3 ± 0,8 49,7 38,17 11,53
PPAA – ST_2 66,4 ± 0,3 29 ± 2 47,77 38,16 9,61 38,16 9,61 0,75 30,4 ± 0,2 71,14 28,92 42,21
PPAA – ST_4 66 ± 1 25,5 ± 0,6 48,79 39,14 9014
Тип процесса Dep time PPST пленки Атомное процентное отношение O / C
PPAA-ST_1 7.5 мин. P = 200Вт; ОКРУГ КОЛУМБИЯ. 0,1; 10 мс / 90 мс 0,16
PPAA-ST_2 7,5 мин P = 200 Вт; ОКРУГ КОЛУМБИЯ. 0,1; 50 мс / 50 мс 0,11
PPAA-ST_2I 7,5 мин P = 200 Вт; ОКРУГ КОЛУМБИЯ. 0,1; 50 мс / 50 мс + 5 ’в ацетоне 0,10
PPAA-ST_3 7,5 мин P = 200 Вт; ОКРУГ КОЛУМБИЯ. 0,1; 20 мс / 180 мс 0,25

Таблица 13.

Атомное отношение O / C, относящееся к процентному содержанию элементов, полученному из обзорных спектров пленок PPAA – ST.

Колориметрическое титрование с ТВО было выполнено на покрытиях PPAA – ST, нанесенных на Si в соответствии с различными параметрами процесса после промывки H 2 O. С помощью этого подхода можно количественно оценить поверхностную плотность групп –COOH, экспонированных на поверхности пленки и доступных для прививки биомолекул.

В таблице 14 приведены данные по поверхностной плотности, полученные для нескольких процессов, выполняемых в непрерывном и СВЧ режимах на подложках Si. Результаты совпадают с результатами предыдущих характеристик: для DC = 0.5, содержание карбоксильных реагирующих групп находится ниже технического предела обнаружения, в то время как для DC = 0,1 и процесса CW содержание сравнимо с плотностью карбоксильных групп PPAA и, таким образом, перспективно для прививки биомолекул.

Тип процесса Параметры процесса N ° COOH / см 2
PPAA – ST_1 Si-MW P ave = 20 Вт; DC = 10%; t вкл. = 10 мс, t выкл. = 90 мс; Ar Etch ~ 5 × 10 15
PP AA-ST_2 Si-MW P пр. = 4 Вт; DC = 50%; t вкл. = 50 мс, T выкл. = 50 мс; Ar Etch 0
PP AA-ST_3 Si-MW P пр. = 20 Вт; DC = 10%; t на = 20 мс, t выкл = 180 мс; Ar Etch ~ 3 × 10 15
PP AA-ST_4 Si-50 W; Ar Etch ~ 4 × 10 15

Таблица 14.

Плотность карбоксильных групп для плазменных процессов в таблице 10.

Чтобы получить калибровку толщины PPAA – ST в более низком возможном диапазоне, уже сообщенном для PPAA (10–50 нм) в зависимости от времени осаждения, использовалось AFM. с профилометрическим подходом.

Рисунок 16.

PPAA – ST_2 (Tdep = 30 с) АСМ-характеристика.

Рис. 17.

PPAA – ST_2 (Tdep = 5 мин) АСМ-характеристика.

PPAA – ST_2: DC 50% ( тонн 50 мс toff 50 мс) P = 200 Вт
Время (мин) Время (с) Толщина ( нм) Скорость глубины (нм / с) Скорость глубины (нм / мин)
0.5 (Рисунок 16) 30,0 45,0 1,50 90
1 60,0 80,0 1,33 80
9017 2 0.60 36

Таблица 15.

АСМ-измерение: значения толщины PPAA – PPST при разном времени осаждения.

Из Таблицы 15 следует, что скорость осаждения не имеет линейного поведения и резко велика по сравнению с другими плазменными полимерами.Такое же поведение наблюдается для других процессов в таблице 10.

Для PPAA – ST минимально возможное время осаждения, обеспечивающее покрытие толщиной около 40 нм, составляет 30 с, но это совершенно неконтролируемо из-за начальной стадии стабилизации. возникающий при включении импульсного плазменного разряда.

4. Выводы

В данной работе надежность получения с помощью методического подхода ультратонких покрытий, полимеризованных в плазме, толщиной около 40 нм, способных сохранять химические свойства исходного прекурсора для PPAA и PPST, с точки зрения связывания и биообрастания, соответственно, несмотря на довольно низкую толщину и, следовательно, короткое распространение макромолекулярного поперечного сшивания в Z-направлении.Покрытия PPAA открывают доступные карбоксильные группы с различной степенью поверхностной плотности (примерно до 10 16 –COOH групп / см 2 ) и стабильны в нескольких водных средах. Наиболее эффективное покрытие PPST, обладающее гидрофобными и противообрастающими свойствами (препятствующими адсорбции белков), устойчиво также к погружению в растворитель, например, ацетон.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.