تهیه و تقویت استحکام برشی چسب اکریلیکی پایه‌آبی با قابلیت بازپراکنش در آب برای ایجاد مفصل های سلولزی

در سال های اخیر، به دلیل محدودیت منابع فسیلی و افزایش غیرمعمول قیمت محصولات پایه نفتی، تلاش های بسیاری در راستای بهره برداری صنعتی از چسب های مشتق از منابع طبیعی صورت گرفته است. اما استحکام چسبندگی این دسته از چسب ها نیازمند اصلاح است.در مطالعه جاری، استحکام برشی لب به لب پلیمر طبیعی صمغ پارسی (persian gum, pg) تراوش شده از درخت بادام کوهی بر سه زیرآیند شیشه، پلی(اتیلن ترفتالات) و پارچه سلولزی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، به منظور تهیه چسب پودری اکریلیکی و ارزیابی چسبندگی آن بر زیرآیندهای مذکور، آلیاژسازی پراکنه صمغ با لاتکس کوپلیمر پلی(متیل متاکریلات تصادفی بوتیل اکریلات) با 30 درصد وزنی متیل متاکریلات (poly(methyl methacrylatecobutyl acrylate) with 30 wt. % methyl methacrylate, mbc30) انجام شد. برهم کنش های مولکولی pg، mbc30 و آلیاژ حاوی 50 درصد وزنی pg با طیف سنجی فروسرخ شناسایی گردید. همچنین مورفولوژی آلیاژهای حاوی مقادیر مختلف pg با استفاده از میکروسکوپی الکترونی روبشی از سطح مقطع شکست آن ها ارزیابی شد.مفصل سلولزی تهیه شده با پراکنه آبی pg استحکام برشی بالایی برابر با 340 کیلوپاسکال نشان داد؛ در حالی که pg به دلیل عدم توانایی تشکیل فیلم یکپارچه، تردی زیاد و عدم قابلیت نفوذ و درهم تنیدگی مکانیکی با زیرآیندهای شیشه ای و پلی استری، مفصل مناسبی تشکیل نداد. نتایج نشان داد که با افزودن 50 درصد وزنی pg به mbc30، علاوه بر امکان تهیه چسب پودری، استحکام برشی mbc30 بر زیرآیندهای گوناگون از قبیل شیشه، پلی(اتیلن ترفتالات) و پارچه به ترتیب 20، 11 و 14 برابر mbc30 خالص افزایش یافت. به عبارت دیگر، با تقویت برهم کنش اجزای سازنده چسب و در نتیجه افزایش هم چسبی (cohesiveness) آمیزه از یک سو و افزایش چسبندگی آمیزه چسب با زیرآیند از سوی دیگر می توان استحکام برشی چسب را بهبود بخشید. در پژوهش حاضر، صمغ پارسی به عنوان عامل بازپراکنش چسب های فشار حساس اکریلیکی در آب معرفی و سامانه های چسبی جدیدی با قابلیت استفاده در صنایع سلولزی ابداع شد.

Preparation and Improvement of Shear Strength of a Water-Redispersible Waterborne Acrylic Adhesive for Making Cellulose Joints

Research subject: In recent years, many attempts have been devoted to industrial usage of biobased adhesives, as a result of fossil resources shortage and unusual increase in oilbased products prices. Adhesion strength of this category of adhesives, however, needs improvement.Research approach: In the current study, lapshear strength of joints made of a natural polymer, Persian gum (PG), exuded from wild almond tree, and three various substrates, glass, poly(ethylene terephthalate), and cellulose fabric, was investigated. Furthermore, in order to prepare powder acrylic adhesive and evaluate its adhesion to aforementioned substrates, the gum dispersion was blended with synthesized poly(methyl methacrylatecobutyl acrylate) random copolymer containing 30 wt.% methyl methacrylate (MBC30). Molecular interactions in PG, MBC30, and 50 wt. % PGcontaining blend were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy. Moreover, morphology of blends containing various amounts of PG was evaluated using scanning electron microscopy of their fractured cross sections.Main results: The textile joint made with PG dispersion in water showed high shear strength of about 340 kPa. However, PG could not form a suitable joint with glass and polyester substrates, as a consequence of its inability to form a homogeneous film, excessive brittleness, and its inability to diffuse and mechanically interlock with the substrates. Results showed that using an adhesive system containing 50/50 PG/MBC30, besides enabling preparation of powder adhesive, shear strength increased to 20, 11, and 14fold with respect to pristine MBC30 on glass, poly(ethylene terephthalate), and textile substrates, respectively. In other words, shear strength of an adhesive could be improved by promoting the adhesive constituents interactions and subsequent increase in the blend cohesiveness, on the one hand, and increment of its adhesion to substrate, on the other hand. In the current research, Persian gum was introduced as a waterredispersing agent for acrylic pressuresensitive adhesives and new adhesive systems were invented with usability in cellulose industry.