4. Chemical Reactions in EPI Adhesives
The reactivity of different isocyanates varies widely, and the most reactive NCO
groups can react with almost any compound that contains an active hydrogen [1,
2, 16]. The reactivity of the nucleophilic groups also varies; primary amines are
more reactive towards NCO than primary alcohols, followed by water, secondary
and tertiary alcohols, other urethanes, carboxylic acids, and carboxylic acid amides
in that order [16]. The isocyanate will, of course, react with the water present in the
EPI formulation to form amines followed by further reactions producing urea and
biuret. The mechanism of this reaction is shown in Fig. 5. As can be seen from the
reaction mechanism CO2 is a byproduct of this reactionTheisocyanate will also react with hydroxyl groups in the EPI adhesive as shown
in Fig. 6. The reaction between isocyanate and hydroxyl gives urethane linkage.
The main source of hydroxyl groups in the adhesive is usually the PVA, but
hydroxyl and other functional groups such as carboxyl groups and amines on the
emulsion polymer chain can also react with the isocyanate, provided that they are
physically available. In addition, the hydroxyl groups in the wood may take part in
the reaction with isocyanate to some degree [1, 2, 12]. Most of the reactions taking
place in the EPI adhesive mixture are irreversible.
The reaction mechanism of isocyanate in EPI glue mixes has been studied by
Raman spectroscopy. This showed that the reaction with water to give urea was
the most dominant reaction [17]. However, biuret and urethane were formed in
higher amounts than expected. The reaction rate over time was investigated by FTIR
analysis and during the first 12 h of reaction large amounts of urea and biuret
were formed. In this step there was still sufficient water in the system to enable the
NCO to react with water instead of with hydroxyl. After 12 h the glueline was solid
and the samples had constant weight. Monitoring of the reaction showed that the
extent of reaction between isocyanate and hydroxyl groups to form urethane groups
increased as seen by a gradual reduction of the amount of NCO groups.
Due to the large number of competing reactions between components of widely
different concentrations, it is difficult to predict to what extent the different reactions
occur in an EPI adhesive mixture. Due to the large amount of water in the adhesive
mix, it is clear, however, that there is extensive reaction between the isocyanate and
water.
5. Gluing Process and Glueline Properties of EPI Adhesives
Since the EPI adhesives are emulsion based but cross-linked with isocyanate, they
share characteristics with both thermosetting and thermoplastic adhesives. The ad-hesives are multi-phase systems comprising emulsion particles, polymer solution,
cross-linker droplets and filler particles. Just as for other emulsion adhesives, the
coalescence of the emulsion particles [18, 19] and the distribution of these in the
glue film is important for the bond quality. The cross-linking in the adhesive film is
also of great importance for the bond quality as well as for the moisture resistance
and heat resistance of the adhesive.
During gluing with an EPI adhesive a number of potential reactions and
processes can occur simultaneously. These are:
•Water transport away from the glueline;
•Coalescence of the emulsion particles to form a glue film;
•Reaction of –NCO groups with water;
•Reaction of –NCO groups with other –NCO groups;
•Reaction of –NCO groups with –OH groups present in PVA or with other
hydroxyl-functional groups in the water phase;
ขวัญ
•Reaction of the –NCO groups with functional groups available in/on the emulsion
polymer;
•Reaction of –NCO groups with hydroxyl groups on the wood cell walls.
These processes/reactions occur in parallel to each other and at different rates.
The rate and extent of each of these depend on the composition of the EPI adhesive
and the actual gluing conditions (temperature, gluespread, wood moisture
content (MC), etc.). Hence, it is virtually impossible to accurately describe what is
occurring at any given time during the gluing process. An attempt to discuss the
individual processes and what may affect them will, however, be made
The initial film formation to obtain a glue film may take from minutes up to one
hour, depending on factors such as temperature, emulsion type(s), solids content,
gluespread, wood species and wood moisture content. The coalescence of the emulsion
particles may, however, continue for days after the gluing is performed [16].
Although the film formation process is relatively fast even at room temperature,
higher temperature will increase the water transport away from the glueline and result
in faster film formation. The effect of the increasing temperature is, however,
small in this physical process compared to the effect the increased temperature has
on the reactivity and chemical processes of thermosetting adhesives. How fast the
initial strength of the glueline builds up depends, to a large extent, on the time taken
for removal of water from the glueline and how quickly the coalescence process
proceeds [2, 6].
The chemical cross-linking reactions between the isocyanate and the adhesive
components occur before, during and after the film formation process and may continue
for days after the gluing has been performed [16]. The choice of type(s) andamount of PVA polymer is important for the isocyanate cross-linking reactions occurring
in the water phase. If the EPI is not formulated correctly with respect to this,
the cross-link density will suffer, resulting in inferior moisture resistance. Reaction
with hydroxyl functional groups in or on the emulsion polymer is also possible,
provided that the functional groups are physically and sterically available for reaction.
Even reaction between the isocyanate and the hydroxyl groups in the wood
substrate has been reported [1, 2, 12] although recent research indicates that this is
still open for debate [20, 21]. The contents of water and hydroxyl groups are very
high in EPI adhesive gluelines, hence the probability of reaction between isocyanate
and hydroxyl groups in the wood is most likely very low. The adhesion between the
glue and the wood will, however, be improved by ionic interactions and mechanical
and chemical bonds, e.g., hydrogen bonds [4, 6].
The glueline will have very good mechanical properties if the coalescence of the
emulsion particles is optimal. However, if the isocyanate reaction proceeds too far
before the glue film is formed, i.e., the glue mix is too old before it is used (cf.
‘pot-life’ Section 6.1), adequate coalescence will not be possible and the glueline
will have a more rubbery consistency [2]. Hence, a good balance between these
processes is essential.
By cross-linking with isocyanate [3] the glueline properties change from those
of a typical thermoplastic to those similar to thermosetting adhesives. The EPI
adhesives are unique in that the emulsion-based component can be formulated to
have low glass transition temperature (Tg) and minimum film forming temperature
(MFFT) to facilitate formation of a good glue film at room temperature. The final
glueline will still have low creep, high heat and moisture resistance, and high Tg
due to the isocyanate cross-linking reactions. Unfortunately, there is little information
available on how the Tgof the different emulsions influences the Tgof the final
glueline [2]. Qiaoet al. describe the variation in Tgfor EPI adhesives based on
4 . ปฏิกิริยาเคมีในกาว EPI
ปฏิกิริยาของไอโซไซยาเนตที่แตกต่างกันจะแตกต่างกันอย่างกว้างขวาง และส่วนใหญ่ปฏิกิริยา NCO
กลุ่มสามารถทำปฏิกิริยากับสารประกอบเกือบใด ๆที่มีใช้งานไฮโดรเจน [ 1
2 , 16 ) ปฏิกิริยาของกลุ่ม nucleophilic ยังแตกต่างกัน ; เอมีนปฐมภูมิ
มากขึ้นปฏิกิริยาต่อ NCO กว่าแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ ตามด้วยน้ำ มัธยมและอุดมศึกษา urethanes
แอลกอฮอล์อื่น ๆกรดอินทรีย์และกรดคาร์บอกซิลิกในการสั่งซื้อสาร
[ 16 ] ส่วน ไอโซไซยาเนต แน่นอน ทำปฏิกริยากับน้ำที่มีอยู่ในการกำหนดรูปแบบ
EPI เอมีนตามด้วยปฏิกิริยาการผลิตเพิ่มเติมและยูเรีย
ไบยูเรต . กลไกของปฏิกิริยานี้จะแสดงในรูปที่ 5 ที่สามารถเห็นได้จาก
CO2 เกิดจากกลไกปฏิกิริยา reactiontheisocyanate นี้จะทำปฏิกิริยากับหมู่ไฮดรอกซิลใน EPI กาวดังแสดงในรูปที่ 6
. ปฏิกิริยาระหว่างไอโซไซยาเนต ( ให้ยูรีเทนและการเชื่อมโยง .
แหล่งหลักของกลุ่มไฮดรอกซิลในกาวมักจะเป็น PVA , แต่
( และกลุ่มการทำงานอื่น ๆ เช่น กลุ่มหมู่คาร์บอกซิลและเอมีนใน
โซ่พอลิเมอร์อิมัลชันสามารถทำปฏิกิริยากับไอโซไซยาเนต , ระบุว่าพวกเขา
ร่างกายพร้อม นอกจากนี้ หมู่ไฮดรอกซิลในไม้อาจมีส่วนร่วมในปฏิกิริยากับ
ไอโซไซยาเนตบางครั้ง [ 1 , 2 , 12 ] ส่วนใหญ่ของปฏิกิริยาการ
สถานที่ใน EPI กาวผสมอยู่ได้ กลไกการเกิดปฏิกิริยาของ
กาวไอโซไซยาเนตใน EPI ผสมได้ถูกศึกษา โดย
รามันสเปกโทรสโกปีนี้พบว่าปฏิกิริยากับน้ำให้ยูเรียเป็นปฏิกิริยาเด่นที่สุด
[ 17 ] อย่างไรก็ตาม ไบยูเร็ตและยูรีเทนมีจํานวนเงิน
ที่สูงกว่าที่คาดไว้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาตลอดเวลาถูกตรวจสอบโดยการวิเคราะห์ FTIR
ตอนแรก 12 ชั่วโมง ปฏิกิริยาของจำนวนมากของยูเรียและไบยูเร็ต
ถูกสร้างขึ้น ในขั้นตอนนี้จะมีน้ำยังเพียงพอในระบบเพื่อให้
มายด์จะทำปฏิกิริยากับน้ำแทนด้วยไฮดรอกซิล . หลังจาก 12 ชั่วโมง glueline คือของแข็ง
และตัวอย่างมีน้ำหนักคงที่ การตรวจสอบของปฏิกิริยาพบว่าขอบเขตของปฏิกิริยาระหว่างกลุ่มไอโซไซยาเนต
ยูรีเทนและแบบฟอร์มกลุ่มไฮดรอกซิลเพิ่มขึ้นเห็นได้จากการลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปของจํานวนของกลุ่ม NCO .
เนื่องจากจำนวนมากของการแข่งขันปฏิกิริยาระหว่างส่วนประกอบของ
อย่างกว้างขวางความเข้มข้นต่างกัน มันเป็นเรื่องยากที่จะทำนายสิ่งที่ขอบเขต
ปฏิกิริยาแตกต่างกันเกิดขึ้นใน EPI กาวที่ผสม เนื่องจากการจำนวนมากของน้ำในการผสมกาว
เป็นที่ชัดเจน แต่ที่ไม่มีปฏิกิริยาระหว่างน้ำกว้างขวางไอโซไซยาเนตและ
.
5 กระบวนการและคุณสมบัติของกาว glueline Epi กาว
ตั้งแต่ Epi กาวเป็นอิมัลชันตาม แต่เชื่อมโยงกับทำให้พวกเขา
ลักษณะแบ่งปันกับเทอร์โมเซตติงพลาสติกและกาว . โฆษณา hesives เป็น multi-phase ระบบประกอบด้วยอนุภาคอิมัลชั่นสารละลายโพลิเมอร์
ข้ามสนามกอล์ฟหยดอนุภาคสารเติมแต่ง แค่เป็นกาวอิมัลชัน อื่น ๆ ,
การรวมตัวของอนุภาคอิมัลชั่น [ 1819 ] และการกระจายของเหล่านี้ใน
กาวฟิล์มเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคุณภาพ บอนด์ มีการเชื่อมโยงในกาวฟิล์ม
ยังสำคัญสำหรับคุณภาพของพันธบัตรรวมทั้งความชื้นและทนความร้อนต้านทาน
ช่วงของกาว กาวติดกาวกับ Adrenaline จำนวนของปฏิกิริยาที่อาจเกิดขึ้นและ
กระบวนการสามารถเกิดขึ้นพร้อมกัน เหล่านี้คือ :
บริการขนส่งทางน้ำ ห่างจาก glueline ;
- การรวมตัวของอนุภาคสารในรูปแบบกาวฟิล์ม ;
- ปฏิกิริยาของผู้บริโภคกลุ่ม NCO ด้วยน้ำ ;
- ปฏิกิริยาของผู้บริโภคกลุ่ม NCO กลุ่ม NCO ) อื่น ๆ ;
- ปฏิกิริยาของผู้บริโภคกลุ่ม–โอ้กลุ่ม NCO ปัจจุบันใน PVA หรือกับคนอื่น ๆ
( ทํางาน กลุ่มในเฟสขวัญน้ำ
;- ปฏิกิริยาของ–มายด์กลุ่มที่มีหมู่ฟังก์ชันที่มีอยู่ใน / บนโพลิเมอร์อิมัลชัน
;
- ปฏิกิริยาของผู้บริโภคกลุ่มที่มีกลุ่ม NCO ไฮดรอกซิลบนผนังเซลล์ไม้ .
ปฏิกิริยา / กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นในขนานกับแต่ละอื่น ๆและในอัตราที่แตกต่างกัน .
อัตราและขอบเขตของแต่ละเหล่านี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ของ EPI กาว
และจริงติดกาวเงื่อนไข ( gluespread , อุณหภูมิความชื้น
ไม้ ( MC ) ฯลฯ ) ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายได้อย่างถูกต้อง สิ่งที่จะเกิดขึ้นในเวลาใดก็ตาม
ตอนติดกาว กระบวนการ ความพยายามที่จะกล่าวถึงกระบวนการ
บุคคลและสิ่งที่อาจส่งผลกระทบต่อพวกเขาจะ , อย่างไรก็ตาม , จะทำ
ฟิล์มเริ่มต้นเพื่อให้ได้กาวฟิล์ม อาจใช้เวลาตั้งแต่นาทีถึงหนึ่ง
ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ , ชนิดอิมัลชัน ( s )กรองเนื้อหา ,
gluespread , ชนิดไม้ และ ความชื้นในไม้ การรวมตัวของอิมัลชัน
อนุภาคอาจ แต่ยังคงวันหลังติดกาว ) [ 16 ] .
ถึงแม้ว่าภาพยนตร์การพัฒนากระบวนการค่อนข้างรวดเร็วแม้ในอุณหภูมิห้อง อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเพิ่ม
น้ำการขนส่งห่างจาก glueline และผล
ในฟิล์มได้เร็วขึ้นผลกระทบของการเพิ่มอุณหภูมิเป็นอย่างไร
ขนาดเล็กในกระบวนการทางกายภาพเมื่อเทียบกับผลกระทบของอุณหภูมิเพิ่มขึ้น มี
กระบวนการความว่องไวและเคมีกาวเทอร์มอเซต . วิธีการที่รวดเร็ว
พลังเริ่มต้นของ glueline สร้างขึ้นเพื่อขอบเขตขนาดใหญ่ในเวลาที่ถ่าย
สำหรับการกำจัดน้ำจาก glueline และวิธีการได้อย่างรวดเร็วกระบวนการรวมตัว
2 ) [ 6 ] .
สารเคมีโมเลกุลปฏิกิริยาระหว่างไอโซไซยาเนตและกาว
ส่วนประกอบเกิดขึ้นก่อน ระหว่าง และหลังจากภาพยนตร์การพัฒนากระบวนการและอาจยังคง
วันหลังจากได้รับการติดกาว [ 16 ] เลือกประเภท ( s ) andamount ของ PVA พอลิเมอร์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับไอโซไซยาเนตแรง ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น
ในน้ำขั้นตอนถ้าไม่ได้กำหนดอย่างถูกต้อง Epi เป็นด้วยความเคารพนี้
ข้ามเชื่อมโยงความหนาแน่นจะประสบผลในการต้านทานความชื้น ด้อยกว่า ปฏิกิริยา
กับไฮดรอกซิลหมู่ฟังก์ชันในหรือบนพอลิเมอร์อิมัลชันยังเป็นไปได้
ที่มีหมู่ฟังก์ชันเป็นทางกายภาพ และ sterically ใช้ได้สำหรับปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาแม้ระหว่างไอโซไซยาเนตและหมู่ไฮดรอกซิลในไม้
เมื่อได้รับรายงาน [ 1 , 2 , 12 ] แม้ว่าการวิจัยล่าสุดบ่งชี้ว่านี่คือ
ยังคงเปิดสำหรับการอภิปราย [ 20 , 21 ) เนื้อหาของน้ำและกลุ่มไฮดรอกซิลมาก
สูงใน EPI gluelines กาว ดังนั้นความน่าจะเป็นของปฏิกิริยาระหว่างไอโซไซยาเนต
และกลุ่มไฮดรอกซิลในไม้ที่น่าจะต่ำมาก การยึดเกาะระหว่าง
กาวและไม้จะ อย่างไรก็ตามการปรับปรุงการโต้ตอบไอออนและพันธบัตรเครื่องจักรกล
และเคมีเช่น พันธะไฮโดรเจน [ 4 , 5 ] .
glueline จะมีสมบัติเชิงกลที่ดีมากหากการรวมตัวของอนุภาค
อิมัลชันที่สุด . แต่ถ้าทำให้ปฏิกิริยาไกล
ก่อนที่กาวฟิล์มจะเกิดขึ้น เช่น กาวผสมเก่ามากเกินไปก่อนที่จะใช้ ( โฆษณา
'pot-life ' 6.1 )การรวมตัวที่เพียงพอจะไม่เป็นไปได้และ glueline
จะมีความสอดคล้องยางมากขึ้น [ 2 ] ดังนั้น สมดุลที่ดีระหว่างกระบวนการเหล่านี้
เป็นสิ่งจำเป็น โดยการเชื่อมโยงกับไอโซไซยาเนต [ 3 ] glueline คุณสมบัติเปลี่ยนจาก
ของทั่วไปที่คล้ายกับกาวพลาสติกเทอร์มอเซต . Epi
กาวที่เป็นเอกลักษณ์ในอิมัลชันตามองค์ประกอบสามารถสูตร
มีอุณหภูมิคล้ายแก้ว ( Tg ) และภาพยนตร์ขั้นต่ำเป็นอุณหภูมิ
( mfft ) เพื่ออำนวยความสะดวกการก่อตัวของฟิล์มกาวที่ดีที่อุณหภูมิห้อง การ glueline สุดท้าย
จะยังคลานต่ำ ความร้อนสูง และความชื้นสูง ต้านทาน และ TG
เนื่องจากการทำให้โมเลกุลปฏิกิริยา ขออภัยมีข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการ tgof
ใช้ได้ที่แตกต่างกันมีผลใน tgof
glueline สุดท้าย [ 2 ] qiaoet อัล อธิบายการเปลี่ยนแปลงใน tgfor EPI กาวยึด
การแปล กรุณารอสักครู่..