Improvement in adhesive‐free adhesion by the use of electrostatic interactions between polymer chains grafted onto polyethylene plates

Abstract

ABSTRACT:The tensile shear adhesive-free adhesion properties induced by electrostatic interactions between poly(acrylic acid) (PAA) and poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate] (PDMAEMA) chains grafted onto polyethylene (PE) with low-density (LDPE) or high-density (HDPE) plates were studied. PAA-or PDMAEMA-grafted PE plates were immersed in a HCl or NaOH solution or water for 24 h, and their electrostatic properties were changed before they were overlapped with each other and heat-pressed. The breaking of the substrate between the two plates with waterswollen grafted layers was observed in the low range of grafted amounts in comparison with immersion in the acidic and basic solutions. The ability of the two plates with grafted polymer chains swollen in water to strongly bond with each other was a result of electrostatic interactions formed by positively charged PDMAEMA and negatively charged PAA chains. The breaking of the substrate in the case of adhesive-free adhesion between quaternized PD-MAEMA-grafted and PAA-grafted PE plates immersed in the basic solution occurred with lower grafted amounts of PAA. This came from the strong attractive force between dissociated anionic PAA chains and quaternized cationic PDMAEMA chains in the basic solution. In addition, the adhesive-free adhesion strength of HDPE plates with the same grafted polymer chains encountered the breaking of the substrate with lower grafted amounts than that of LDPE plates. It was concluded that the grafting of polymer chains onto HDPE plates with high crystallinity was considerably restricted to the outer surface regions.

Investigación sobre la mejora de la humectabilidad de films poliméricos de polietileno de baja densidad (LDPE) mediante plasma por descarga corona. Optimización de laminados con espumas de polietileno mediante procesos de laminación con adhesivos Hot-Melt para aplicaciones técnicas en el sector de automoción

“…La existencia de una doble capa eléctrica es fundamental para explicar los fenómenos de adhesión, pero no puede considerarse un modelo universal, y sólo se puede aplicar a determinados casos particulares. (Kojima, Yamada et al 2006) Además, la contribución a la adhesión debida a fuerzas de Van der Waals es en algunos casos superior a la procedente de interacciones electrostáticas. En cuanto a los fenómenos químicos de la adhesión se encuentra la teoría de la adsorción termodinámica o mojado superficial que explica muchas de las uniones adhesivas que se realizan habitualmente.…”

“…Los catalizadores usados en la fabricación del HDPE, por lo general, son o del tipo óxido de un metal de transición o del tipo Ziegler -Natta. (Kojima, Yamada et al 2006) a) Características.…”

“…Lo que pone de manifiesto de forma cuantificada que para bajas potencias de trabajo del tratamiento de plasma corona, el factor velocidad de paso no es decisivo respecto a la mejora de la humectabilidad del film de LDPE, y por lo tanto respecto a sus propiedades de adhesión. (Kojima, Yamada et al 2006) Al representar gráficamente los resultados obtenidos tanto en los valores de la energía superficial total, como en sus componentes polar y dispersiva, en función de la velocidad de paso para medias y altas potencias de trabajo de plasma corona, concretamente 400 y 600 W, se observan las mismas particularidades analizadas anteriormente: el factor velocidad de paso presenta muy poca influencia. Del mismo modo que ocurría en el estudio de la valoración de los ángulos de contacto, la velocidad de paso del film a través de los electrodos de descarga que aplican el tratamiento de plasma corona al film de LDPE no es un parámetro decisivo para medias y altas potencias de trabajo.…”