Attualmente, sul mercato sono disponibili molti tipi comuni di sigillanti elastici reattivi monocomponenti, principalmente a base di silicone e poliuretano. I diversi tipi di sigillanti elastici si distinguono per i gruppi funzionali attivi e le strutture della catena principale polimerizzata. Di conseguenza, le loro applicazioni presentano limitazioni più o meno marcate in termini di parti e campi di applicazione. In questo articolo, introduciamo i meccanismi di polimerizzazione di alcuni comuni sigillanti elastici reattivi monocomponenti e confrontiamo i vantaggi e gli svantaggi dei diversi tipi, al fine di approfondire la nostra comprensione e consentire scelte appropriate nelle applicazioni pratiche.
1. Meccanismo di indurimento comune dei sigillanti elastici reattivi monocomponenti
I sigillanti elastici reattivi monocomponenti più comuni includono principalmente: silicone (SR), poliuretano (PU), poliuretano modificato con terminazione sililica (SPU), polieteri con terminazione sililica (MS). Il prepolimero ha diversi gruppi funzionali attivi e diversi meccanismi di reazione di reticolazione.
1.1Meccanismo di indurimento del sigillante elastomerico siliconico
Figura 1. Meccanismo di indurimento del sigillante siliconico
Quando si utilizzano sigillanti siliconici, il prepolimero reagisce con tracce di umidità presenti nell'aria e successivamente solidifica o vulcanizza sotto l'azione di un catalizzatore. I sottoprodotti sono sostanze a basso peso molecolare. Il meccanismo è illustrato nella Figura 1. In base alle diverse sostanze a basso peso molecolare rilasciate durante la polimerizzazione, i sigillanti siliconici possono essere suddivisi in sigillanti a deacidificazione, a dechetossima e a dealalcolizzazione. I vantaggi e gli svantaggi di queste tipologie di colla siliconica sono riassunti nella Tabella 1.
Tabella 1. Confronto tra vantaggi e svantaggi di diversi tipi di adesivi siliconici
1.2 Meccanismo di indurimento del sigillante elastico poliuretanico
Il sigillante poliuretanico monocomponente (PU) è un tipo di polimero contenente segmenti uretanici ripetuti (-NHCOO-) nella catena principale della molecola. Il meccanismo di reticolazione prevede che l'isocianato reagisca con l'acqua per formare un carbammato intermedio instabile, che si decompone rapidamente generando CO2 e ammina. Successivamente, l'ammina reagisce con l'eccesso di isocianato presente nel sistema, formando infine un elastomero con una struttura reticolata. La sua formula di reazione di reticolazione è la seguente:
Figura 1. Meccanismo di reazione di indurimento del sigillante poliuretanico
1.3 Meccanismo di indurimento del sigillante poliuretanico modificato con silano
Figura 3. Meccanismo della reazione di reticolazione del sigillante poliuretanico modificato con silano.
Considerati alcuni inconvenienti dei sigillanti poliuretanici, recentemente il poliuretano è stato modificato con silano per la preparazione di adesivi, dando origine a un nuovo tipo di adesivo sigillante con una catena principale di struttura poliuretanica e un gruppo terminale alcossisilano, denominato sigillante poliuretanico modificato con silano (SPU). La reazione di reticolazione di questo tipo di sigillante è simile a quella del silicone, ovvero i gruppi alcossilici reagiscono con l'umidità subendo idrolisi e policondensazione per formare una stabile struttura reticolare tridimensionale Si-O-Si (Figura 3). I punti di reticolazione della rete e gli spazi tra i punti di reticolazione sono costituiti da segmenti flessibili di poliuretano.
1.4 Meccanismo di indurimento dei sigillanti polieterici terminati con gruppi sililici
Il sigillante polieterico sililato (MS) è un adesivo elastico monocomponente a base di silano modificato. Combina i vantaggi sia del poliuretano che del silicone, rappresentando una nuova generazione di prodotti sigillanti adesivi, privi di PVC, olio di silicone, isocianato e solvente. L'adesivo MS reagisce con l'umidità dell'aria a temperatura ambiente, in modo che il polimero silanizzato con struttura -Si(OR) OR -SIR (OR)- venga idrolizzato all'estremità della catena e reticolato in un elastomero con struttura reticolare Si-O-Si per ottenere un effetto sigillante e adesivo. Il processo di reazione di polimerizzazione è il seguente:
Figura 4. Meccanismo di reticolazione del sigillante polieterico terminato con gruppi sililici.
2. Confronto tra vantaggi e svantaggi dei comuni sigillanti elastici reattivi monocomponenti
2.1 Vantaggi e svantaggi dei sigillanti siliconici
⑴Vantaggi del sigillante siliconico:
① Eccellente resistenza agli agenti atmosferici, all'ossigeno, all'ozono e ai raggi ultravioletti; ② Buona flessibilità alle basse temperature.
⑵Svantaggi del sigillante siliconico:
① Scarsa possibilità di ridipingere e non verniciabile; ② Bassa resistenza allo strappo; ③ Insufficiente resistenza all'olio; ④ Non resistente alla foratura; ⑤ Lo strato adesivo produce facilmente un percolato oleoso che contamina calcestruzzo, pietra e altri substrati sfusi.
2.2 Vantaggi e svantaggi dei sigillanti poliuretanici
⑴Vantaggi del sigillante poliuretanico:
① Buona adesione a una varietà di substrati; ② Eccellente flessibilità a basse temperature; ③ Buona elasticità ed eccellenti proprietà di recupero, adatto per giunti dinamici; ④ Elevata resistenza meccanica, eccellente resistenza all'usura, resistenza agli oli e resistenza all'invecchiamento biologico; ⑤ La maggior parte dei sigillanti poliuretanici monocomponenti a polimerizzazione per umidità sono privi di solventi e non inquinano il substrato e l'ambiente; ⑥ La superficie del sigillante può essere verniciata ed è facile da usare.
⑵Svantaggi del sigillante poliuretanico:
① Quando si polimerizza in un ambiente ad alta temperatura e umidità a una velocità relativamente elevata, si generano facilmente bolle, il che influisce sulle prestazioni del sigillante; ② Quando si incollano e sigillano componenti di substrati non porosi (come vetro, metallo, ecc.), è generalmente necessario un primer; ③ La formula di colore tenue è soggetta all'invecchiamento UV e la stabilità di conservazione della colla è fortemente influenzata dall'imballaggio e dalle condizioni esterne; ④ La resistenza al calore e all'invecchiamento è leggermente insufficiente.
2.3 Vantaggi e svantaggi dei sigillanti poliuretanici modificati con silano
⑴Vantaggi del sigillante poliuretanico modificato con silano:
① La polimerizzazione non produce bolle; ② Possiede una buona flessibilità, resistenza all'idrolisi e stabilità chimica; ③ Eccellente resistenza agli agenti atmosferici, al calore, all'invecchiamento e stabilità di conservazione del prodotto; ④ Ampia adattabilità ai substrati, in genere non è necessario il primer durante l'incollaggio; ⑤ La superficie è verniciabile.
⑵Svantaggi del sigillante poliuretanico modificato con silano:
① La resistenza ai raggi UV non è buona come quella del sigillante siliconico; ② La resistenza allo strappo è leggermente inferiore a quella del sigillante poliuretanico.
2.4 Vantaggi e svantaggi dei sigillanti polieterici con terminazione sililica
⑴Vantaggi del sigillante polieterico terminato con gruppi sililici:
① Presenta eccellenti proprietà di adesione alla maggior parte dei substrati e consente un'adesione attiva senza primer; ② Ha una migliore resistenza al calore e all'invecchiamento UV rispetto al poliuretano ordinario; ③ Può essere verniciato in superficie.
⑵Svantaggi del sigillante polieterico terminato con gruppi sililici:
① La resistenza agli agenti atmosferici non è buona come quella del silicone e, dopo l'invecchiamento, compaiono delle crepe sulla superficie; ② L'adesione al vetro è scarsa.
Attraverso l'introduzione di cui sopra, abbiamo acquisito una comprensione preliminare dei meccanismi di indurimento di diverse tipologie di sigillanti elastici reattivi monocomponenti di uso comune e, confrontandone vantaggi e svantaggi, possiamo giungere a una comprensione generale di ciascun prodotto. Nelle applicazioni pratiche, il sigillante può essere selezionato in base alle effettive condizioni di applicazione della parte da incollare per ottenere una buona sigillatura o adesione della parte stessa.
Data di pubblicazione: 15 novembre 2023