2. Обзор повысителей клейкости, применяемых в резиновой промышленности

2.1. Основные термины и определения

Повысители клейкости (tackifiers) полимерных композиций применяются с целью обеспечения определенного уровня конфекционной клейкости полуфабрикатов (каркасных, брекерных слоев, заготовок беговой дорожки, боковины и др. [-]), клеевых пленок [] или иных материалов, которые должны обладать высокой адгезией.

Следует отметить, что понятие клейкость, на настоящий момент, не имеет четкого определения. Это затрудняет описание и формулировку требований к клейким покрытиям и поверхностям. Очевидно, что без четкого определения понятия «клейкость» довольно сложно судить об эффективности используемых для повышения этой характеристики продуктов. Ситуацию усложняет наличие довольно сходного по смыслу понятия «липкость». Согласно Толковому словарю Ожегова эти два понятия являются синонимами, что, по-видимому, в какой-то мере может быть справедливым¹. Учитывая общепринятые представления о том, что такое клейкий (липкий) материал можно попытаться сформулировать само понятие.

Таким образом, под клейкостью (липкостью) будем понимать обеспечение практически мгновенного адгезионного контакта, характеризуемого прочностью, достаточной для обеспечения монолитности адгезионного соединения при малых скоростях деформирования. Ключевым в данном понятии выглядит необходимость:

• обеспечения практически мгновенного адгезионного контакта;

• обеспечения относительно высокой адгезионной прочности соединения в условиях малых скоростей деформирования;

• высокие скорости деформирования в данном аспекте не представляют интереса, поскольку на практике либо не реализуются, либо проявляются только при целенаправленном разрушении адгезионного соединения.

На основании современных представлений о механизмах, лежащих в основе формирования адгезионных соединений, можно сформулировать условия, в которых реализуется высокая клейкость:

• облегчение смачивания поверхности субстрата адгезивом², достигаемое при увеличении сродства (полярности) адгезива и субстрата;

• низкая вязкость адгезива, за счет высокой подвижности макромолекул полимерного адгезива, способствующая затеканию адгезива в микрополости и шероховатости субстрата;

• обеспечение относительно высокой адгезионной прочности после завершения контакта.

С учетом термодинамической трактовки адгезии и реологических требований к обеспечению хорошего адгезионного контакта, можно сформулировать требования к повысителям клейкости, используемым в резиновых смесях:

• хорошая совместимость с каучуком;

• малая или умеренная полярность;

• способность облегчать движение макромолекул каучука;

• температура стеклования в диапазоне переработки резиновых смесей;

• малая летучесть;

• минимальное влияние на эксплуатационные свойства резин и кинетику вулканизации резиновых смесей;

• доступность, дешевизна.

В целом, подобный комплекс требований характерен также и для пластификаторов []. Общая закономерность выглядит следующим образом: практически любой повыситель клейкости является хорошим пластификатором, но далеко не каждый пластификатор способен выступать в роли повысителя клейкости. Основным отличием пластификаторов и повысителей клейкости является цель введения этих компонентов. Пластификаторы вводят, в первую очередь, для регулирования температурных диапазонов переработки и эксплуатации, а также для снижения вязкости полимерных композиций. Для увеличения же клейкости основным требованием является облегчение смачивания поверхности с которой контактирует адгезив. Немаловажным является и то, что жидкие пластификаторы, как правило, снижают прочностные характеристики, как смесей, так и вулканизатов. Повысители же клейкости не должны отрицательно влиять на прочностные характеристики.

С учетом сформулированных требований, промышленно применяемые повысители клейкости представляют собой относительно низкомолекулярные (олигомерные) углеводородные соединения с относительно высокой температурой размягчения – порядка 80-150 °С [] – которая является одной из важнейших характеристик компонента и, как правило, указывается производителем. Указанное сочетание свойств описано в литературе, где также отмечается важность уровня совместимости повысителя клейкости и полимера, который образует основу композиции []. Сочетание малой молекулярной массы и соответствующие значения температуры размягчения (выше температуры эксплуатации резин) повысителей клейкости, позволяет обеспечивать определенный уровень соотношения вязких и упругих характеристик конечных полимерных материалов. Для увеличения адгезии эффективно использовать вещества, содержащие адгезионно активные группы в молекуле (гидроксильные, карбоксильные и т.д.), избыток которых, впрочем, может негативно сказаться на совместимости с каучуком. Для снижения влияния на окислительную стойкость конечного материала повысители клейкости должны содержать преимущественно предельные С-С связи.

Таким образом, для повышения клейкости эластомерных материалов характерно применение различных олигомерных, смолообразных продуктов. Эти продукты используются в промышленности в виде либо нелетучих (твердых или реже жидких) продуктов, либо в виде их водных дисперсий. Поскольку для шинной промышленности использование смоляных дисперсий совершенно не характерно, то данная группа продуктов в настоящем обзоре не рассматривается.