Yapıştırıcıların sınıflandırılması

Yapıştırıcıların sınıflandırılması noktasında çeşitli uygulamalara bağlı olarak oldukça fazla yaklaşım vardır. Hatta şu an endüstride kullanılan yapıştırıcıların spesifik uygulamalar için tasarlanan kombinasyonları bu sınıflandırmayı daha da zorlaştırmaktadır.

En genel anlamda, yapıştırıcılar doğal ve sentetik olmak üzere ikiye ayrılabilir. Sentetik yapıştırıcılar insan eliyle üretilen yapıştırıcılar olarak tarif edilebilir. Doğal yapıştırıcılar ise hayvanlardan veya bitkilerden doğal olarak elde edilen yapıştırıcılardır. Birçok yapıştırıcı organik polimerlerden üretilirken inorganik polimerlerden üretilen yapıştırıcılar da mevcuttur. En eski yapıştırıcılar doğal yapıştırıcılar olsa da mekanik ve termal özelliklerindeki zayıflıklar sebebiyle iyileştirilmesi ya da alternatif yapıştırıcıların kullanılması gerekebilir. Birçok uygulamada ihtiyacı karşılayabilecek sınıflandırma yapıştırıcının,

➢ Fonksiyonuna

➢ Kimyasal kompozisyonuna

➢ Uygulanma şekline ve reaksiyonuna göre ➢ Fiziksel formuna göre

➢ Maliyetine göre

➢ Nihai kullanımına göre yapılmaktadır.

*Termoset Yapıştırıcılar

Termoset (ısıyla katılaşan) yapıştırıcılar ilk kürleşmeden sonra tekrar tekrar ısıtılamayan ve yumuşatılamayan malzemelerdir. İlk kürleşme ve çapraz bağ oluşumundan sonra ısıtılarak tekrar yumuşatılabilir fakat ilk hali gibi sıvı forma geçmesi olanaksızdır. Termoset yapıştırıcıların yapısı ergitilemez ve çözünemez şekildedir. Genellikle yüksek sıcaklıklar altında oksidasyon ve zincir kırılması sebebiyle hasara uğrarlar.

Termoset yapıştırıcılar yapıştırıcı tipine bağlı olarak oda sıcaklığında veya daha yüksek sıcaklıklarda geri dönüşü mümkün olmayan bir kimyasal reaksiyon ile

kürleştirilirler. Bu kimyasal reaksiyon çapraz bağlanma olarak isimlendirilir (Bauer, 1979). Bu bağ yapısı, kürleşme reaksiyonu esnasında iki düzgün polimer zincirinin arasında gerçekleşen bağlantının rijitleşmesi şeklinde gerçekleşir. Bu durum şekil 3.18’de şematik olarak gösterilmektedir.

Şekil 3.18. Polimer zincirinin kürleşme reaksiyonu (Petrie, 1975)

Termoset yapıştırıcılarda güçlü bağlantıların elde edilebilmesi için bazen yüksek basınçlar gerekebilir fakat sadece küçük bir uygulama basıncı ile de güçlü bağlanma sağlayabilen termoset yapıştırıcılar da mevcuttur. Termoset yapıştırıcılar bazen de fırça ya da sprey şeklinde uygulanabilmesi için çözücü içerisinde kullanılabilir. Ancak çoğunlukla sıvı, pasta şeklinde ve katı şekillidirler. Epoksi ve üretan yapıştırıcılar termoset yapıştırıcılara örnek olarak verilebilirler.

*Termoplastik Yapıştırıcılar

Termoplastik yapıştırıcıların termoset yapıştırıcılardan en önemli farkı sıcaklık altında kürleşme reaksiyonu göstermemeleridir. Termoplastik yapıştırıcılar genellikle katıdır ancak ısıtıldıklarına yumuşarlar ve erirler. Isıtıldıklarında eriyebilmelerinin nedeni çapraz bağlanma olmamasıdır (Bartz ve ark., 1975). Moleküler yapıları termosetlerde olduğu gibi lineer zincir şeklinde ya da dallanmış şekilde olabilir.

Termal şartlandırma, eritme için tekrar tekrar sıcaklık uygulanmasına neden olur. Bu da yapıştırıcının oksitlenmesine sebebiyet verir ve yapıştırıcının tekrar

kullanım limitini sınırlar. Termoplastik yapıştırıcılar uygulandıktan sonra bağlantı oluşur ve yapıştırıcı soğudukça sertleşme gerçekleşir. Termoplastik yapıştırıcıları akıcı hale getirilebilmek için çözücü içerisinde çözerek kullanmak mümkündür. Ahşap yapıştırıcıları buna örnek olarak verilebilir.

Termoplastik yapıştırıcılar uygulanacakları yüzeye uygulandıktan sonra bir süre beklenerek yapıştırılırsa uygun bir kürleşme sağlanmış olur. Kürleşme reaksiyonlarını hızlandırmak için hızlandırıcı ile satılan yapıştırıcılar vardır. Su yardımıyla aktive olan zarf yapıştırıcıları bunlara örnek olarak verilebilir. Çapraz bağlanma olmaması sebebiyle, düşük sıcaklıklarda oldukça iyi mekanik özellikler gösterseler de yüksek sıcaklıklarda termoset yapıştırıcılarla kıyaslanamayacak kadar düşük mekanik özelliklere sahiptirler. Bu sebeple düşük sıcaklıklarda sürünme hasarına maruz kalabilirler. Uzun süreli kullanımda ortaya çıkan sürünme hasarı (Zhang ve ark., 2004), (Li ve Dasgupta, 1993) termoplastik yapıştırıcıların yapısal kullanımındaki en önemli engel olarak değerlendirilebilir. Termoplastikler, kimyasal ortamlara ve çözücülere de termosetler kadar dayanıklı değildirler.

*Elastomerik yapıştırıcılar

Elastomer yapıştırıcılar, kendilerine has reolojik özellikleri sebebiyle (Christensen ve McKinley, 1998) ayrı olarak sınıflandırılırlar. Elastomer yapıştırıcıların temeli yüksek tokluk ve uzamaya sahip olan sentetik ya da doğal olarak elde edilen elastomerik polimerlere dayanmaktadır. Bu yapıştırıcılar yüksek derecede genleşme ve sıkışma kapasitesine sahip polimer esaslı reçinelerden imal edilmişlerdir. Uygulanan yük kaldırıldıktan sonra başlangıçta sahip oldukları boyutlarına ve şekillerine hızlı veya zamana bağlı bir şekilde geri döner. Sonuç olarak elastomer yapıştırıcıların en önemli iki özelliğinden birisi büyük bir enerji absorbe edici ve titreşim sönümleyici olması (Deng ve ark., 2006), buna ek olarak ta düzgün olmayan yükleme dağılımlarında bağlantı tasarımlarında yüksek mukavemet sunmasıdır. Elastomer yapıştırıcılar hem termoset hem de termoplastik esaslı olabilir. Termoset bazlı olan elastomer yapıştırıcılar bazı yapısal uygulamalarda kullanılabilirler.

Elastomer yapıştırıcılar sahip oldukları özellikler sebebiyle çok geniş bir uygulama alanına sahiptirler. Elastomerler yüksek viskoelastikliğe sahip malzemeler olduğu için yüksek derecede uzamaya sahiptir, düşük modüllüdür ve yüksek tokluk değerlerine sahiptir. Bu özellikler elastomer reçinelere, yüksek soyulma mukavemeti ve farklı genleşme

katsayılarıyla yüzeylere bağlanarak yüksek esneklik dereceli bağlantılar oluşmasını sağlar. Elastomer reçineler dolgu malzemesi, ses yalıtımı (Haussling, 1991) ve titreşim sönümleyici olarak yaygın biçimde kullanılırlar.

*Hibrit Yapıştırıcılar:

Hibrit yapıştırıcılar termoset, termoplastik veya elastomer reçinelerin tek bir yapıştırıcı şeklinde kombine edilmesiyle oluşturulur. Hibrit reçineler, farklı özelliklere sahip reçinelerin her bir bileşeninin en yararlı özelliklerinden yararlanmak amacıyla geliştirilmişlerdir. Genel olarak yüksek sıcaklıkta mukavemetli ve rijit reçineler, yüksek soyulma mukavemeti ve enerji absorpsiyonu sağlamak için termoplastik veya esnek, yüksek tokluğa sahip elastomerler ile birleştirilirler. Fakat elastomer reçinelerin ilk tasarımları esnasında, bileşen içerisinde yer alan zayıf özelliklerin giderilememesi sebebiyle iyi ve kötü özelliklerin bir arada olması sebebiyle kullanıma sunulamamışlardır.

Hibrit reçinelerde gevrek kırılma ile mücadele edebilmek için esnekliğe sahip reçineler bir başka reçineye karıştırılmışlardır. Böylelikle nitril fenolik epoksi polisülfit reçineler ortaya çıkarılmışlardır. Bunlarında en önemli dezavantajları içlerinde bulunan elastomerik bileşenler sebebiyle düşük camsı geçiş sıcaklığı göstermeleri ve kimyasal ortamlara dirençlerinin zayıf olması sebebiyle erken bozunmalarıdır. Yine de bu reçineler uzay havacılık, ulaşım ve otomotiv sektörlerinde sıkça kullanılmaktadır. Piyasada tek bileşenli ve çift bileşenli olarak temin edilmesi mümkündür.

Son dönemlerde yüksek sıcaklıklarda mukavemet kaybı göstermeden yüksek soyulma mukavemetine ve tokluğuna sahip termoset reçineler aşağıdaki şekilde oluşturulur.

➢ Reaktif hibritler, sadece beraber karıştırılmak yerine birlikte reaksiyona sokulurlar,

➢ Dağılmış faza sahip hibritler, uygun esnekliği kazandırabilecek bir ortamda matris içerisine ayrıca dağıtılırlar.

Bu şekilde formülize edilen ve üretilen reçineler, sıra dışı özellikleri bir arada sunar. Bu reçinelere verilebilecek en önemli örneklerden birisi epoksi-üretan reçinelerdir. Bu özellikleri sağlayacak bir başka metot ise özel mikro yapıya sahip bileşenlerin yapıştırıcı içerisine eklenmesidir. Bahsedilen mikro yapıya sahip bileşenler fiziksel olarak kararlıdır ve kimyasal olarak bağlanmış elastomerlerden oluşur. Vinil ve karboksi akronitril bütadien polimerler epoksi veya akrilik reçine içerisinde dağıtılarak elde edilebilirler. Bu durum şekil 3.19’da gösterilmektedir. Bu yapıştırıcılar yüksek soyulma, kayma ve darbe mukavemetlerinin yanı sıra yağlı yüzeylerde bile oldukça iyi tutunma sağlarlar. Bu

durumun, yapıştırma neticesinde reçine tarafından yağın emilmesi sonucu yağın, reçine içerisinde bir diğer esnek bileşen gibi görev yapmasından kaynaklandığı düşünülmektedir.

Şekil 3.19. Nitril elastomer dağıtılmış ve toklaştırılmış epoksi ve akrilik reçine (Petrie, 1975)