Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-30200
Title: Use of ionic crosslinking for pressure-sensitive adhesives
Author(s): Tavera, Justine
Language: English
Year of Publication: 2019
Free key words: PSA
adhesives
ionic crosslinking
Pressure-Sensitive Adhesives
polyampholytes
DDC notations: 540 Chemistry
Publikation type: Doctoral Thesis
Abstract: Pressure Sensitive Adhesives (PSA) need to integrate viscous and elastic properties to ensure tackiness and resistance to strain in the application. The use of physical interactions as crosslinks has been proposed as a design strategy to solve these apparently contradictory requirements. In this context, this PhD Thesis proposes synthesis routes to obtain PSA formulations with physical crosslinks based on oppositely charged moieties. The derived materials present improved adhesion performance based on stress dissipation by the remodeling of the ionic bonds during deformation. In a first approach, the emulsion polymerization of n-butylacrylate (n-BA) and styrene with ionic comonomers methacrylic acid and 2-(Methacryloyloxy)ethyl trimethylammonium chloride (MAETAC) was studied. The hydrophilicity of the cationic monomer led to homopolymerization in the water phase and hindered the formulation of adhesive mixtures. In a second alternative, the synthesis of acrylate-based polyampholytes was attempted by polymerization of n-BA, Methyl methacrylate, MAETAC and 2-hydroxyethyl methacrylate ester phosphoric acid in isopropanol. The adhesive performance could be tuned by the content, the stoichiometry and the nature of ionic monomers. Finally, secondary water-borne dispersions were developed from these copolymers to avoid the presence of organic solvent in the final product. The polymer networks showed high adhesion-cohesion balance and competed with commercialized products.
Haftklebstoffe müssen Viskosität und Elastizität in die gleiche Formulierung integrieren, um Klebrigkeit und Beständigkeit gegen Dehnung in den Anwendungen zu gewährleisten. Um diesen Konflikt zu lösen, könnten die physikalischer Wechselwirkungen als Vernetzungspunkte verwendet werden. Dadurch werden in dieser Arbeit Synthesewege vorgeschlagen, um Haftklebemassen Formulierungen mit physikalischen Vernetzungen auf der Basis von entgegengesetzt geladenen Einheiten zu erhalten. Die Produkte zeigen eine verbesserte Haftung bei gutem Spannungsabbau während der Verformung. Zunächst wurde die Emulsionspolymerisation von n-Butylacrylat (n-BA) und Styrol mit ionische Comonomere Methacrylsäure und 2-(Methacryloyloxy)ethyltrimethylammoniumchlorid (MAETAC) untersucht. Durch hohe Hydrophilie, neigte das kationische Monomer allerdings zu einer Homopolymerisation und behinderte die Formulierung von Klebstoffen. Daraufhin wurden Polyampholyte auf Acrylatbasis durch die Polymerisation von n-BA, Methylmethacrylat, MAETAC und Phosphorsäure 2-hydroxyethyl Methacrylester in Isopropanol hergestellt. Das Adhäsionsverhalten konnte durch Änderung des Gehalts, der Stöchiometrie und der Art der ionischen Monomere eingestellt werden. Schließlich wurden aus diesen Copolymeren sekundäre Dispersionen auf Wasserbasis entwickelt, um organische Lösungsmittel im Endprodukt zu vermeiden. Es wurde ein gutes Adhäsions-Kohäsions Verhältnis gefunden, sogar konkurrenzfähig zu bestehenden kommerziellen Produkten.
Link to this record: urn:nbn:de:bsz:291--ds-302000
hdl:20.500.11880/28698
http://dx.doi.org/10.22028/D291-30200
Advisor: Kraus, Tobias
Date of oral examination: 19-Nov-2019
Date of registration: 17-Feb-2020
Third-party funds sponsorship: The BioSmartTrainee project has received funding from the European Union‘s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement No. 642861. The last half century has seen a tremendous advancement in adhesives technology and has led to widespread replacement of mechanical fasteners with adhesive bonds (e.g. aircraft, automobile, construction, etc.). Bonding to wet, rough and fouled surfaces, however, remains challenging and adhesive technology is rarely applied for bonding in wet conditions, such as in (orthopaedic) medicine. Therefore, a need exists to educate young researchers in this interdisciplinary research field of controlling adhesion under wet conditions and to bridge the gap between the fundamentals of underwater adhesives and their practice.
Sponsorship ID: EC/H2020/642861/EU//BioSmartTrainee
Faculty: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Department: NT - Chemie
Professorship: NT - Prof. Dr. Aránzazu del Campo
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