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Klebstoffsynthese-Technologie

Klebstoffe bestehen entweder aus natürlichen Materialien oder künstlich hergestellten Polymeren. Acrylatklebstoffe sind typische Beispiele für künstlich hergestellte Klebstoffe.

Rohmaterialien für Acrylatklebstoff

Acrylmonomere sind Rohmaterialien, die in Acrylatklebstoffen verwendet werden. Acrylmonomere werden darüber hinaus auch in Kontaktlinsen, Kunststoffglas und wasserabsorbierenden Polymeren verwendet. Durch die Auswahl und Polymerisation dieser Acrylmonomere ist es möglich, Acrylpolymere für bestimmte Funktionen zu synthetisieren und als Klebstoffe zu verwenden. Acrylatklebstoffe werden vor allem für LCD-Bildschirme, Mobiltelefone und Automobile verwendet, wegen ihrer ausgezeichneten Transparenz und hohen Beständigkeit gegenüber Witterung, Hitze und Chemikalien.

Synthese von Acrylklebstoffen

Verfahren zur Synthetisierung von Acrylpolymeren umfassen die Lösungspolymerisation, Emulsionspolymerisation und UV-Polymerisation. Aufgrund des wachsenden Bewusstseins für den globalen Umweltschutz wurden Emulsionspolymerisation und UV-Polymerisation in den letzten Jahren immer beliebter, da sie ohne die Verwendung organischer Lösungsmittel auskommen. Die verschiedenen Verfahren zur Synthetisierung von Acrylpolymeren werden nachstehend zusammen mit den Vor- und Nachteilen aufgeführt.


Polymerisationsart
VorteileNachteile
Lösungspolymerisation
  • Die Manipulation der Polymerisationskonditionen ist relativ einfach.
  • Zusatzstoffe können leicht verwendet werden und es gibt eine große Reihe von Designmöglichkeiten. (Es können verschiedene Eigenschaften erzielt werden.)
  • Eine dünne Folienbeschichtung ist möglich.
  • Verwendet organische Lösungsmittel.
  • Erfordert die Verwendung von Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlagen.
  • Bei hohen Konzentrationen schwierig zu verwenden.
Emulsionspolymerisation
  • Umweltfreundlich aufgrund der Verwendung von Wasser.
  • Kann bei hohen Konzentrationen verwendet werden (verbessert die Trocknungsleistung).
  • Zusatzstoffe können leicht verwendet werden und es gibt eine große Reihe von Designmöglichkeiten. (Es können verschiedene Eigenschaften erzielt werden.)
  • Eine dünne Folienbeschichtung ist möglich.
  • Geringere Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Wasser.
  • Geringe Haftung auf dem Substrat.
  • Die Klebstoffoberfläche neigt zu Unebenheiten.
  • Geringere Transparenz.
UV-Polymerisation
  • Umweltfreundlich, da keine Lösungsmittel verwendet werden.
  • Einfaches Erzielen hoher Leistung (hohes Molekulargewicht).
    Einfache Herstellung dicker Produkte.
  • Einfache Herstellung von Produkten mit hohen Hafteigenschaften.
  • Erfordert den Einsatz von speziellen Anlagen, was die Polymerisation erschwert.
  • Nur eine limitierte Auswahl an Harzen kann für Klebstoffe genutzt werden.
  • Relativ geringe Beschichtungsgeschwindigkeit.

Lösungspolymerisation
Bei diesem Verfahren wird die radikale Polymerisation der Acrylmonomere in einem organischen Lösungsmittel wie Toluol oder Ethylacetat unter Verwendung eines Azo- oder Peroxidinitiators durchgeführt. Dabei werden Radikale unter Hitze erzeugt, um den Klebstoff zu synthetisieren.
Der Klebstoff mit den gewünschten Eigenschaften wird synthetisiert, indem das Comonomer (zur Kontrolle der Eigenschaften) oder das Monomer der entsprechenden Funktionsgruppe (für den Vernetzungspunkt) ausgewählt wird und die zu mischende Menge zur gleichen Zeit wie das Acrylmonomer (das Hauptmonomer) bestimmt wird.
Bei der Lösungspolymerisation hängt die Molekulargewichtsverteilung und das Molekulargewicht des zu synthetisierenden Acrylklebstoffs stark von den Polymerisationskonditionen (verwendetes Lösungsmittel, Monomerkonzentration, Menge des Initiators, Zugabeverfahren des Initiators, Polymerisationstemperatur, Polymerisationszeit) ab und wirkt sich auf die Eigenschaften des Klebstoffs aus. Wenn die Haftleistung im Vordergrund steht, wird das Molekulargewicht in der Regel gering gehalten (Mw: 200.000–400.000), und wenn die Hitzebeständigkeit Priorität hat, wird das Molekulargewicht relativ hoch gehalten (Mw: 400.000–800.000).

Emulsionspolymerisation
Acrylklebstoffe auf Emulsionsbasis bieten Vorteile gegenüber den Klebstoffen auf Lösungsmittelbasis, haben aber auch einige Nachteile. Da die Polymerisation von Acrylmonomeren in Wasser erfolgt, wird ein Tensid verwendet, sodass die Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Wasser geringer ausfällt. Auf der anderen Seite bietet dieses Verfahren Vorteile in Bezug auf Kosten und Sicherheit. Es können auch Polymere mit hohem Molekulargewicht geschaffen werden, die eine hohe Feststoffkonzentration haben und gleichzeitig ausgezeichnete Trocknungs- und Haftungseigenschaften an den Tag legen.
In den letzten Jahren haben ein erhöhter Schwerpunkt auf Ressourcen- und Energieeinsparungen zusammen mit Umweltschutzmaßnahmen dazu geführt, dass auf Prozesse ohne Lösungsmittelverwendung umgestellt wurde. Die Emulsionspolymerisation bietet ebenfalls Vorteile in Bezug auf Kosten und erforderliche Anlagen.

UV-Polymerisation
Mit diesem Verfahren werden Vorpolymere ohne die Verwendung von Lösungsmitteln oder Wasser produziert, indem ein Initiator hinzugefügt wird, der beim Kontakt von Acrylmonomeren mit Licht Radikale erzeugt und anschließend mit UV-Licht bestrahlt wird. Als Nächstes wird ein Substrat mit diesen Vorpolymeren beschichtet, bevor es erneut belichtet wird, um Acrylpolymere (Klebstoff) zu erzeugen.

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Klebstoff-Komposit-Emulation
Klebstoff-Komposit-UV

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