Акриловые смолы Находят чрезвычайно широкое применение в различных отраслях промышленности, включая покрытия, химические волокна, текстиль, клеи, кожу, бумагопроизводство, чернила, резину и пластмассы.

Акриловые клеи

(1) Органическое стекло (ПММА)

Наиболее распространенной разновидностью акриловых пластмасс является полиметилметакрилат (ПММА), представляющий собой гомополимеры или сополимеры метилметакрилата. Сокращенно обозначаемый как ПММА, он также часто называется «органическим стеклом», «акриловым листом» или «акрилатным листом». В зависимости от своей физической формы ПММА можно разделить на формовочные компаунды, порошки и листы (включая литые и экструдированные листы). Благодаря высокой светопроницаемости (до 92%), превосходной атмосферостойкости, легкости окрашивания путем добавления пигментов в суспензии или гранулы преполимеров, легкости модификации и формования, а также — по сравнению с силикатным стеклом — превосходной ударопрочности и устойчивости к разрушению, ПММА широко используется во многих областях. К ним относятся строительные материалы и предметы домашнего обихода (окна, вывески, декоративные светильники, звукоизоляционные материалы для высокоскоростных железных дорог/автомагистралей/мостов, мебель, сантехника и т. д.), автомобильная промышленность (крышки фар, крышки приборных панелей и т. д.), аэрокосмическая отрасль (капоты самолетов, иллюминаторы, лобовые стекла и т. д.), оптические дисплеи (оптические компоненты, такие как линзы и призмы, поляризационные материалы, линзы для очков) и передача информации (световодные пластины, оптические волокна). Поликарбонат, как еще один высокопрозрачный пластик, благодаря своему ценовому преимуществу, привел к частичному замещению спроса на ПММА в ряде этих секторов.

(2) Смола АСА

Смола ASA представляет собой терполимер стирола, акрилонитрила и бутилакрилата; ее механические свойства сопоставимы со свойствами терполимера акрилонитрил-бутадиен-стирола (смолы ABS). Заменив полибутадиеновый каучук, содержащийся в ABS, на акрилатный каучук с насыщенной основной структурой, ASA обеспечивает устойчивость к атмосферным воздействиям примерно в десять раз выше, чем у ABS. Кроме того, даже после длительного воздействия окружающей среды она сохраняет отличную ударопрочность. Будучи важным конструкционным пластиком, она также демонстрирует заметное превосходство над смолами ABS с точки зрения устойчивости к растворителям и возможности окрашивания. Кроме того, ASA является антистатическим материалом, что помогает минимизировать накопление пыли на поверхности смолы. ASA выполняет две основные функции: во-первых, она действует как модификатор упрочнения, улучшая свойства таких материалов, как поливинилхлорид (ПВХ), поликарбонат (ПК), полиэтилентерефталат (ПЭТ) и нейлон; Во-вторых, его смешивают с сополимерами акрилонитрила и стирола (SAN) для получения самой смолы ASA. Эта смола ASA преимущественно используется в автомобильных компонентах интерьера и экстерьера, строительных материалах для наружной отделки, бытовой технике, спортивном и развлекательном оборудовании, а также потребительской электронике, при этом автомобильный сектор является крупнейшим рынком ее применения.

(3) Жидкие акриловые смолы

Жидкие акриловые смолы представляют собой класс новых материалов, которые в последние годы привлекли значительное внимание. По сравнению с традиционными твердыми смолами или предполимерными системами, они обладают явными преимуществами: жидкие акриловые смолы могут перерабатываться при комнатной температуре без использования растворителей, демонстрируя превосходные свойства текучести и легкость обработки. Более того, даже после отверждения они сохраняют высокую прозрачность, превосходную атмосферостойкость и выдающиеся механические свойства. Эти характеристики наделяют жидкие акриловые смолы огромным потенциалом в области экологически чистых высокоэффективных композитных материалов, оптических материалов, архитектурных покрытий и 3D-печати. (3) Электроника, полиграфическая промышленность и фоточувствительные материалы

Акриловые смолы находят применение в таких областях, как электроника и полиграфия, а также в светочувствительных материалах, главным образом благодаря своей характерной способности к свободнорадикальному отверждению (радиационному отверждению). Благодаря быстрому развитию технологии радиационного отверждения, материалы на основе акрилатов быстро распространились в такие области, как производство микроэлектроники (чипы, печатные платы, фоторезисты, инкапсуляция жидкокристаллических дисплеев, высокоизносостойкие покрытия для сенсорных экранов, упаковка микроэлектронной продукции и т. д.), 3D-производство, УФ-струйная печать и поверхностные покрытия для автомобилей, бытовой техники и изделий из дерева.

В системах УФ/ЭБ-отверждения олигомеры обычно представляют собой преполимеры, содержащие полимеризуемые функциональные группы, в первую очередь акрилатные группы (CH₂=CH-C(=O)-O-). Они составляют наибольшую долю в составе (часто от 30% до 70%) и являются основными факторами, определяющими физико-химические свойства отвержденной пленки. В зависимости от химической структуры основных цепей, УФ/ЭБ-отверждаемые олигомеры подразделяются на следующие категории: полиуретанакрилаты, полиэфиракрилаты, эпоксиакрилаты, полиэфиракрилаты и чистые акрилаты; среди них наиболее широко используются первые три.

① Полиуретанакрилаты (ПУА)

Полиуретановый акрилат (ПУА) состоит из трех различных компонентов: «мягкого сегмента», полученного из полиолов (придающего гибкость), «жесткого сегмента», полученного из диизоцианатов (таких как TDI, HDI или IPDI, обеспечивающего прочность и твердость), и концевых акрилатных групп (обеспечивающих реакционную способность в процессе фотоотверждения). Универсальность структурного дизайна ПУА исключительно высока. К его преимуществам относятся: превосходные общие эксплуатационные характеристики. Тщательно подбирая различные полиолы (например, полиэфиры, полиэфиры, поликарбонаты, полибутадиены) и диизоцианаты, можно точно настроить специфические свойства, такие как гибкость, эластичность, износостойкость, химическая стойкость, термическая стабильность (устойчивость к высоким и низким температурам) и адгезия. Как правило, ПУА демонстрирует выдающуюся гибкость и износостойкость. К его недостаткам относятся: относительно высокая стоимость сырья; обычно высокая вязкость (особенно в вариантах с низкой функциональностью), что иногда требует использования реактивных разбавителей для регулирования вязкости; а также потенциальная возможность того, что некоторые виды сырья (например, ароматические изоцианаты) могут вызывать пожелтение.

② Полиэфиракрилаты (ПЭА)

Основная цепь ПЭА образуется в результате поликонденсации многоосновных кислот (таких как фталевый ангидрид, адипиновая кислота или изофталевая кислота) и полиолов (таких как неопентилгликоль или триметилолпропан), содержащих акрилатные группы, расположенные на концах цепи или на боковых цепях. Его молекулярная структура содержит большое количество сложноэфирных связей. Преимущества включают: относительно низкую стоимость; широкий диапазон вязкости, позволяющий выбирать низковязкие марки; отличную адгезию к различным субстратам (особенно к металлам и пластмассам); высокую скорость отверждения; хорошую твердость и химическую стойкость (в частности, устойчивость к растворителям и маслам). Недостатки включают: сложноэфирные связи подвержены гидролизу сильными основаниями или кислотами, что означает, что их устойчивость к гидролизу, как правило, ниже, чем у ПУА и ЭК; гибкость обычно ниже, чем у ПУА (хотя это можно улучшить, выбрав длинноцепочечные двуосновные кислоты или диолы); Кроме того, устойчивость к атмосферным воздействиям (в частности, устойчивость к пожелтению) может быть ниже, чем у алифатических полиуретановых адсорбентов или модифицированных эпоксидных акрилатов.

③ Эпоксидные акрилаты (ЭА)

ЭА синтезируется путем реакции эпоксидных смол (чаще всего эпоксидных смол типа бисфенола А) с акриловой кислотой; этот процесс включает этерификацию с раскрытием кольца эпоксидных групп, тем самым вводя акрилатные группы в молекулярную цепь. Основная цепь состоит из жестких бензольных колец и эфирных связей, а акрилатные группы расположены на концах цепи. Преимущества включают: чрезвычайно высокую скорость отверждения; высокую твердость и высокий блеск; отличную химическую стойкость (к кислотам, щелочам и растворителям) и коррозионную стойкость; сильную адгезию к полярным субстратам (таким как металлы); и низкую стоимость. Недостатки включают: высокую хрупкость, приводящую к низкой гибкости и ударопрочности; относительно высокую усадку при отверждении; низкую атмосферостойкость (из-за склонности ароматической структуры к пожелтению); и, как правило, высокую вязкость. Методы модификации ЭА и эксплуатационные характеристики:

Модификация жирных кислот — улучшает гибкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, а также снижает вязкость; однако при этом ухудшаются твердость и химическая стойкость.

Аминная модификация — улучшает хрупкость, адгезию и смачиваемость пигмента, одновременно повышая скорость отверждения.

Модификация полиуретаном — улучшает износостойкость, термостойкость и эластичность.

Модификация фосфорной кислотой — повышает огнестойкость и улучшает адгезию к металлам.

Модификация кислотным ангидридом — позволяет получить щелочерастворимые смолы, пригодные для использования в качестве материалов для фотоизображений; после нейтрализации аминами или основаниями они служат в качестве водорастворимых УФ-отверждаемых материалов.

Модификация силиконом — улучшает устойчивость к атмосферным воздействиям, термостойкость, износостойкость, огнестойкость и противообрастающие свойства.

Фенольная модификация — улучшает термостойкость и упрощает применение щелочерастворимых фоточувствительных смол.