تتميز المواد اللاصقة الأكريليكية الحساسة للضغط (PSA) بقدرة التصاق جيدة على الأسطح عالية الطاقة السطحية، لكنها تواجه صعوبة في التعامل مع المواد منخفضة الطاقة السطحية. تستكشف هذه الدراسة تخليق وتطبيق ثنائي ميثاكريلات يوريثان السيليكون (SiUDMAs) لتحسين أداء التصاقها على الأسطح منخفضة الطاقة السطحية. من خلال التحكم في نسبة ثنائي إيزوسيانات إلى بولي دايميثيل سيلوكسان (PDMS)، تم تخليق أنواع مختلفة من SiUDMAs. تشير النتائج إلى أن إضافة SiUDMA يعزز بشكل كبير من قوة التصاق وقوة تقشير PSA على الأسطح الصعبة، مما يوفر حلاً عمليًا للتطبيقات الصناعية التي تتطلب روابط لاصقة قوية.
تُستخدم المواد اللاصقة الأكريليكية الحساسة للضغط (PSAs) على نطاق واسع في تطبيقات متنوعة نظرًا لخصائص التصاقها الممتازة، وشفافيتها، ومقاومتها للشيخوخة. ومع ذلك، لا يزال التصاق هذه المواد اللاصقة الأكريليكية الحساسة للضغط بالركائز منخفضة الطاقة السطحية، مثل البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) والبولي دايميثيل سيلوكسان (PDMS)، يُمثل تحديًا كبيرًا. يُعيق هذا القيد أداء هذه المواد في العديد من التطبيقات الحيوية، بما في ذلك التعبئة والتغليف، وصناعة السيارات، والمجالات الطبية.
لتعزيز الالتصاق بالركائز منخفضة الطاقة السطحية، استُخدمت استراتيجيات متنوعة، منها دمج عوامل نشطة سطحيًا ومُعدِّلات كيميائية. تُركز هذه الدراسة على ثنائي ميثاكريلات يوريثان السيليكون (SiUDMAs) كمُعدِّلات محتملة لتحسين الالتصاق. الهدف هو تحليل تركيب وتطبيق ثنائي ميثاكريلات يوريثان السيليكون للتغلب على قيود التصاق مركبات PSAs الأكريليكية.
تتميز راتنجات PSAs الأكريليكية بقدرتها على تكوين رابطة عند ملامستها للركيزة دون الحاجة إلى حرارة أو ضغط. تُعزى آلية التصاقها بشكل أساسي إلى الخصائص اللزجة المرنة لمصفوفة البوليمر، مما يسمح بامتصاص الطاقة أثناء عملية التقشير. في حين تُظهر راتنجات PSAs الأكريليكية التصاقًا عاليًا بالركائز ذات طاقة السطح العالية، مثل الزجاج والمعادن، فإن أداءها على المواد منخفضة طاقة السطح يكون أقل بكثير.
تُشكل الركائز منخفضة الطاقة السطحية، بما في ذلك البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) وثنائي ميثيل ميثيل سلفوكسيد (PDMS)، تحديات فريدة في الالتصاق نظرًا لطبيعتها غير القطبية، مما يُقلل من قابلية المادة اللاصقة للبلل. وينتج عن ذلك روابط لاصقة ضعيفة قد تؤدي إلى فشلها في التطبيقات العملية. ولمعالجة هذه التحديات، أصبح تعديل التركيب الكيميائي لـPSAs باستخدام إضافات تُعزز التفاعل السطحي محورًا رئيسيًا للبحث.
استُخدم ثنائي ميثاكريلات السيليكون (SiDMA) كمُعدِّل لتقليل الطاقة السطحية لـ PSA الأكريليكية. على الرغم من أن SiDMA يُحسِّن التوافق مع الركائز منخفضة الطاقة السطحية، إلا أنه غالبًا ما يُسبب مشاكل مثل التلدين ومشاكل الامتزاج، مما يُؤدي إلى انخفاض قوة التقشير. لذلك، ثمة حاجة إلى مُعدّلات بديلة قائمة على السيليكون تُعزز الالتصاق بفعالية دون المساس بالخواص الميكانيكية لـ PSA.
في هذه الدراسة، تم تصنيع أنواع مختلفة من SiUDMAs عن طريق التحكم في نسبة ثنائي إيزوسيانات إلى PDMS. تضمنت عملية التصنيع تفاعل PDMS مع ثنائي إيزوسيانات، متبوعًا بإضافة مونومرات ثنائي ميثاكريلات. وُصفت المنتجات الناتجة من حيث الوزن الجزيئي واللزوجة وطاقة السطح.
مع زيادة نسبة ثنائي إيزوسيانات إلى PDMS، انخفض الوزن الجزيئي ولزوجة SiUDMAs المُصنّعة. وفي المقابل، زادت طاقة سطح SiUDMAs نتيجة انخفاض محتوى PDMS. سمح هذا التعديل بتعزيز التوافق مع مركبات PSAs الأكريلية، مما حسّن التصاقها بالركائز منخفضة الطاقة السطحية.
تم تقييم أداء التصاق مواد PSAs المعدلة من خلال اختبارات الالتصاق الحلقي وقوة التقشير على ركائز PDMS. أدت إضافة SiUDMA2.0، الذي يشبه وزنه الجزيئي وزن SiDMA، إلى تحسينات ملحوظة في خصائص الالتصاق. وبشكل أكثر تحديدًا، زادت قوة الالتصاق الحلقي بمقدار أربعة أضعاف، بينما زادت قوة التقشير بمقدار ستة أضعاف مقارنةً بـ PSA الضابطة.
وُجد أن جميع أنواع SiUDMAs تُخفّض طاقة سطح ركائز PSAs، مما يُحسّن بشكل ملحوظ الالتصاق بركائز PE وPP وPDMS. على سبيل المثال، أظهرت PSA المُعدّلة بنسبة 20% وزناً من SiUDMA2.0 والمُعالَجة عند 200 مللي جول/سم² قوة تقشير تبلغ 520 gf/25 mm على ركيزة PDMS، أي أكثر من ثلاثة أضعاف قوة PSA المُعايرة (138 gf/25 mm).
تم تقييم الاستقرار الحراري لـ PSAs المعدلة بـ SiUDMA باستخدام اختبارات فشل الالتصاق القصي. أظهرت النتائج أن PSA المعدلة بـ SiUDMA2.0 تتحمل درجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية، متجاوزةً الاستقرار الحراري لـ PSA القياسي، والذي كان محدودًا بـ 46.5 درجة مئوية. يشير هذا الأداء الحراري المعزز إلى إمكانات PSAs المعدلة بـ SiUDMA في التطبيقات عالية الحرارة.
يمكن إرجاع التحسن الملحوظ في قوة الالتصاق إلى عدة عوامل. أولًا، يُعزز التركيب الكيميائي لـ SiUDMAs تفاعلًا أفضل مع الركائز منخفضة الطاقة السطحية، مما يزيد من قابلية المادة اللاصقة للبلل. ثانيًا، يُمكّن التركيب المُتحكم به لـ SiUDMAs من ضبط وزنها الجزيئي ولزوجتها بدقة، مما يُحسّن التوازن بين المرونة والقوة.
مقارنةً بالمُعدِّلات التقليدية القائمة على السيليكون، تُوفِّر SiUDMAs حلاً أكثر فعالية لتحديات الالتصاق التي تُشكِّلها الركائز منخفضة الطاقة السطحية. وتُميِّزها قدرتها على تعزيز الالتصاق دون المساس بالخواص الميكانيكية عن التعديلات السابقة، مثل SiDMA، التي غالبًا ما كانت تُؤدِّي إلى اختلالات في الأداء.
لنتائج هذه الدراسة آثارٌ بالغة الأهمية على الصناعات التي تعتمد على روابط لاصقة قوية مع ركائز منخفضة الطاقة السطحية. إن القدرة على تحسين أداء مُحسِّنات الضغط الضاغط الأكريليكية باستخدام مُحسِّنات الضغط الضاغط (SiUDMAs) تفتح آفاقًا جديدة للتطبيقات في قطاعات التعبئة والتغليف والسيارات والطب، حيث يُعدّ الالتصاق الموثوق أمرًا بالغ الأهمية.
يُمثل دمج ثنائي ميثاكريلات يوريثان السيليكون (SiUDMAs) في المواد اللاصقة الأكريليكية الحساسة للضغط استراتيجيةً واعدةً لتعزيز الالتصاق بالركائز منخفضة الطاقة السطحية. ويُعدّ تخليق ثنائي ميثاكريلات يوريثان السيليكون (SiUDMAs)، إلى جانب قدرته على تحسين التصاق الحلقات وقوة التقشير، بدائلَ متفوقةً على مُعدّلات السيليكون التقليدية. وينبغي أن تُركز الأبحاث المستقبلية على تحسين عملية التخليق بشكل أكبر واستكشاف تطبيقات إضافية لثنائي ميثاكريلات يوريثان السيليكون في تركيبات لاصقة متنوعة.
