Каким образом добавки для усиления антиадгезионной способности улучшают эффективность антиадгезива силикона?
В силиконовых разделительных системах основная функция тяжёлых разделительных добавок заключается в увеличении усилия, необходимого для отслаивания разделительной плёнки/бумаги от чувствительного к давлению клея (т.е. повышении силы отрыва). Механизм их действия можно подробно описать, выделив следующие четыре ключевых аспекта:
Силиконы, отверждаемые платиновым катализатором, после сшивания и отверждения образуют высокорегулярную и плотную сетчатую структуру Si-O-Si. Эта структура демонстрирует превосходное упругое восстановление: при контакте чувствительного к давлению клея с поверхностью силикона он хорошо смачивается и внедряется в микроструктуру поверхности силикона. При отслаивании регулярная и плотная сетка быстро упруго сокращается, уменьшая площадь контакта и силу взаимодействия с клеем, что приводит к низкому усилию отрыва.
Добавки, повышающие эффективность отверждения, в основном представляют собой силоксановые соединения (такие как гидросиликоновое масло, винилсиликоновое масло или смола MQ), содержащие длинноцепочечные алкильные группы (например, C18) или объемные группы (например, фенильные). Они участвуют в реакции отверждения и изменяют структуру сетки двумя способами:
- Эффект стерического затруднения: Когда длинноцепочечные алкильные или объемные группы присоединяются к сшивающей сетке в качестве боковых цепей, их большой объем и гибкость длинноцепочечных алкильных групп нарушают изначально регулярную сетку Si-O-Si, делая структуру сетки рыхлой и нерегулярной.
- Уменьшение плотности точек сшивки: Эти молекулы добавок обычно содержат только одну или несколько реакционноспособных групп (например, Si-H или Vi). При включении в сетку они действуют как длинные «гибкие спейсеры» или «объемные узлы», уменьшая плотность сшивок, увеличивая среднее расстояние между ними и тем самым относительно снижая общую плотность сшивок в сетке.
Величина силы отрыва тесно связана с механическими свойствами (например, модулем упругости и вязкоупругостью) самого силиконового покрытия. Сильные антиадгезионные добавки изменяют свойства покрытия посредством следующих эффектов:
- Регулировка вязкоупругостиВведение длинноцепочечных алкильных групп придает силиконовой сетке большую гибкость и текучесть (увеличение вязкости). В то же время, низкая плотность сшивок увеличивает подвижность молекулярных сегментов, что приводит к снижению модуля упругости и повышению общей вязкости.
- Улучшение прочности сцепления: Такие добавки, как смола MQ, изначально обладают высокой когезионными свойствами. В сочетании с сеткой они повышают устойчивость всего покрытия к деформации и повреждениям.
Поверхностная энергия (особенно полярная составляющая) и микрошероховатость силикона влияют на его смачиваемость чувствительными к давлению клеями и фактическую площадь контакта. Добавки с высокой степенью антиадгезионной активности изменяют свойства поверхности следующим образом:
- Регулирование поверхностной энергии: Поскольку длинноцепочечные алкильные группы являются сильно неполярными, крупномасштабное введение длинноцепочечных алкильных групп значительно снижает поверхностную энергию силиконового покрытия (в основном дисперсионного компонента), делая его более гидрофобным и олеофобным (реальный эффект относительно сложен).
- Изменение морфологии поверхности: Смола MQ или компоненты с плохой совместимостью могут увеличить микрошероховатость поверхности отвержденного покрытия или образовать специфические микрофазно-разделенные структуры.
Крайне низкая сила отсоединения иногда связана с незначительной миграцией и распространением молекул силикона по клеевому слою или в нём. Сильные антиадгезионные добавки увеличивают «вязкость» сетчатой структуры и ограничивают подвижность молекулярных цепей за счёт переплетения длинноцепочечных алкильных групп или жёсткости смолы MQ, тем самым в определённой степени подавляя миграцию небольших молекул силикона или низкомолекулярных компонентов к адгезивному слою.
Добавки, облегчающие разделение (в основном силоксаны, содержащие длинноцепочечные алкильные или объемные группы, а также смола MQ), участвуют в реакции сшивания, создавая стерические препятствия, снижая регулярность и эффективную плотность сшивок в сшивающей сети. Благодаря этому отвержденное силиконовое покрытие обладает следующими характеристиками:
- Более рыхлая и нерегулярная структура;
- Повышенная вязкость и более медленное упругое восстановление (измененная вязкоупругость);
- Потенциальное улучшение прочности сцепления;
- Возможные изменения поверхностной энергии и/или микроморфологии;
- Снижение молекулярной подвижности.
Проще говоря, изначально регулярная и плотная силиконовая сетка похожа на тугой, высокоэластичный батут (легкое отсоединение). После добавления добавок, улучшающих отсоединение, этот «батут» становится более «липким» и «жёстким», как будто его смешали с пластилином, связали эластичными нитями (длинноцепочечными алкильными группами) и встроили в него жёсткие блоки (смолу MQ). Он теряет свою упругость (уменьшается плотность сшивки) и медленнее восстанавливает первоначальную форму. В этом случае отрыв клейкой ленты от этого модифицированного «батута» требует большего усилия.
