فیلم‌های محافظ به عنوان لایه‌های نازک جهت حفاظت از سطوح حساس در برابر خراش، گردوغبار و آسیب‌های محیطی به‌کار می‌روند. کاربرد این فیلم‌ها بسیار گسترده است و طیف آن از محافظت موقت رنگ بدنه خودرو و قطعات الکترونیکی تا پوشش‌دهی سطوح در ساخت‌وساز (مانند شیشه‌ها و پنل‌های فلزی) را شامل می‌شود. این فیلم‌ها معمولاً با استفاده از یک لایه چسب به سطح موردنظر متصل می‌گردند. چسب مورد استفاده در فیلم‌های محافظ باید دارای عملکرد بالایی باشد؛ به نحوی که ضمن ایجاد چسبندگی کافی به سطح، استحکام درونی مناسبی داشته باشد تا هنگام جدا شدن فیلم، اثری از خود باقی نگذارد. همچنین انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر تنش‌های مکانیکی و عوامل محیطی از دیگر الزامات این چسب‌ها است. در گذشته برای این کاربردها اغلب از چسب‌های بر پایه حلال‌های آلی (مانند انواع اکریلیک حلالی) استفاده می‌شد که مشکلات زیست‌محیطی و ایمنی از جمله انتشار ترکیبات آلی فرّار (VOC) را به همراه داشتند. از این رو، توسعه چسب‌های پایه‌آب سازگار با محیط‌زیست اهمیت روزافزونی یافته است. همچنین با سخت‌گیرانه‌تر شدن استانداردهای زیست‌محیطی و ایمنی، صنایع مختلف ناگزیر به جایگزینی تدریجی چسب‌های حلال‌محور با محصولات آب‌پایه شده‌اند.
چسب‌های اکریلیک پایه‌آب (امولسیونی) به دلیل عدم استفاده از حلال‌های سمی، ایمنی بالاتر، کاهش آثار زیست‌محیطی و سهولت کاربرد، بسیار مورد توجه صنایع قرار گرفته‌اند. با این حال، این چسب‌ها به‌صورت خالص ممکن است از نظر برخی خواص مکانیکی و چسبندگی به اندازه انواع بر پایه حلال قوی نباشند و نیاز به بهبود کارایی در آن‌ها احساس می‌شود. در سال‌های اخیر پژوهش‌های متعددی با هدف ارتقای استحکام و دوام چسب‌های اکریلیک پایه‌آب انجام گرفته است. راهبردهای گوناگونی نظیر اصلاح ترکیب پلیمری چسب، افزودن رزین‌های کمکی، به‌کارگیری نانوذرات تقویت‌کننده و ایجاد شبکه‌های پلیمری در ساختار چسب به کار گرفته شده‌اند تا فیلم‌های حاصل عملکرد بهتری از خود نشان دهند. لازم به ذکر است که فیلم‌های محافظ عمدتاً از چسب‌های حساس به فشار (PSA) بهره می‌گیرند که با اعمال فشار ملایم به سطح می‌چسبند. طراحی چنین چسب‌هایی مستلزم برقراری تعادل میان چسبندگی سطحی برای ایجاد اتصال اولیه قوی و انسجام درونی چسب برای جلوگیری از باقی‌ماندن اثر چسب و پارگی فیلم است. روش‌های بهبود یادشده نیز عمدتاً در راستای دستیابی به همین تعادل عملکردی توسعه یافته‌اند.
یکی از رویکردهای نوین برای دستیابی به چسب‌های اکریلیک پایه‌آب با عملکرد بالا، استفاده هم‌زمان از افزودنی‌های پلیمری و نانوساختار است. در یک پژوهش جدید، برای تقویت یک چسب اکریلیک امولسیونی، از رزین اپوکسی آب‌پایه (EP) در کنار نانوبلورهای سلولز (CNC) به عنوان عوامل تقویت‌کننده استفاده شده است. این چسب از طریق پلیمریزاسیون امولسیونی مونومرهای آکریلیکی تهیه گردیده و مقادیر معینی از امولسیون رزین اپوکسی و نانوبلور سلولز به عنوان اجزای پرکننده به لاتکس حاصل افزوده شده است. حضور این افزودنی‌ها سبب شکل‌گیری ساختار هیبریدی پلیمر و نانومواد در چسب گردیده که به طور چشمگیری خواص مکانیکی و پایداری چسب را بهبود داده است.
افزوده‌شدن فاز اپوکسی در این سامانه نه تنها سختی و استحکام مکانیکی را افزایش می‌دهد، بلکه می‌تواند مقاومت چسب را در برابر رطوبت و مواد شیمیایی نیز ارتقا بخشد؛ چرا که شبکه ایجادشده توسط اپوکسی از نفوذ آب به ماتریس پلیمری جلوگیری کرده و پایداری چسب را در شرایط محیطی سخت افزایش می‌دهد.
در نتیجه این اصلاح ترکیب، استحکام کششی فیلم چسب به حدود ۱٫۷۲ مگاپاسکال و مدول یانگ آن به نزدیکی ۱٫۳۶ مگاپاسکال افزایش یافته است. در عین حال ازدیاد طول نسبی تا نقطه شکست فیلم نیز به سطح بالایی بالغ گردیده که نشان‌دهنده حفظ انعطاف‌پذیری مطلوب چسب علی‌رغم افزایش استحکام است. این بهبود هم‌زمان استحکام و انعطاف‌پذیری بیانگر آن است که با افزودن هم‌زمان نانوبلور سلولز و رزین اپوکسی، یک چسب مستحکم و چقرمه حاصل شده که توانایی تحمل تنش‌های مکانیکی قابل توجه بدون گسیختگی زودهنگام را دارد.
مکانیسم بهبود ایجادشده را می‌توان به نقش هر یک از اجزای تقویت‌کننده مرتبط دانست. رزین اپوکسی پایه آب می‌تواند طی فرآیند خشک‌شدن و فیلم‌شدن چسب، با فاز آکریلیکی درهم‌تنیده شود و از طریق واکنش‌های شبکه‌ای‌کننده یا ایجاد فاز سخت در ماتریس پلیمری، استحکام و مدول را افزایش دهد. به موازات آن، نانوبلورهای سلولز به عنوان ذرات تقویت‌کننده زیست‌پایه با مدول بالا، همچون الیاف بسیار ریزی درون ماتریس پلیمری پراکنده شده و تنش‌های وارده را بین زنجیرهای پلیمر توزیع می‌کنند. برهم‌کنش‌های سطحی مانند پیوندهای هیدروژنی میان CNC و زنجیرهای پلیمر نیز به بهبود چسبندگی درونی و انسجام شبکه پلیمری کمک می‌نماید. به‌این‌ترتیب، ترکیب هم‌زمان یک رزین گرماسخت (اپوکسی) و یک نانوماده زیستی (سلولز) در بستر آکریلیک، تعادلی مطلوب میان سختی و انعطاف‌پذیری ایجاد کرده و چسبی با خواص مکانیکی بهینه برای کاربرد در فیلم‌های محافظ فراهم می‌آورد.
چسب اکریلیک تقویت‌شده حاصل می‌تواند نیازهای کاربردی فیلم‌های محافظ پیشرفته را به خوبی برآورده کند. به عنوان نمونه، در اتصال و شکل‌دهی ورق‌های سرامیکی نازک و انعطاف‌پذیر (نوعی چینی نرم) استفاده از چنین چسب مستحکمی بسیار مؤثر خواهد بود. حضور رزین اپوکسی که دارای گروه‌های شیمیایی فعال است، به بهبود چسبندگی این سامانه به سطح سرامیکی و سایر بسترهای قطبی (مانند شیشه یا فلز) کمک می‌کند و اتصال پایدار فیلم محافظ به سطح را تضمین می‌نماید. این چسب ضمن تأمین چسبندگی کافی به سطح سرامیکی، به دلیل استحکام داخلی بالا و ساختار بهبود‌یافته خود، انسجام ورق پوششی را حفظ کرده و از گسیختگی یا جداشدن آن حین فرآیند قالب‌گیری و بهره‌برداری جلوگیری می‌کند. به طور کلی، توانایی تحمل تنش‌های مکانیکی قابل توجه بدون جدا شدن یا ترک خوردن فیلم، برای چسب‌های فیلم‌های محافظ یک مزیت اساسی به شمار می‌رود زیرا در حین نصب و جداسازی فیلم و نیز تحت خمش‌ها و خراش‌های سطحی احتمالی، از آسیب به پوشش محافظ ممانعت به عمل می‌آورد.
روش دیگری که برای بهبود خواص چسب‌های اکریلیک پایه‌آب به کار گرفته شده، ایجاد اتصالات عرضی (شبکه‌ای) در ساختار پلیمر چسب است. در یک مطالعه، پژوهشگران با بهره‌گیری از نانوبلورهای سلولز عامل‌دار، موفق به تهیه چسب اکریلیک به صورت شبکه‌ای‌شونده در حین پلیمریزاسیون امولسیونی شده‌اند. در این روش، نانوبلور سلولز که سطح آن با گروه‌های واکنش‌گر مناسب اصلاح شده بود، طی فرایند ساخت لاتکس اکریلیک به محیط واکنش اضافه گردید. این نانوماده در حین تشکیل پلیمر به صورت درجا در شبکه پلیمر جای گرفته و به عنوان پل اتصال‌دهنده میان زنجیرهای پلیمری عمل نموده است.
نتیجه حضور CNC عامل‌دار در شبکه پلیمری، تشکیل ساختاری سه‌بعدی و شبکه‌ای در چسب است که استحکام درونی و مقاومت حرارتی آن را افزایش می‌دهد. به بیان دیگر، نانوبلورهای سلولزی عامل‌دار همانند عامل شبکه‌کننده عمل کرده و با ایجاد پیوندهای شیمیایی بین زنجیره‌های آکریلیک، انسجام ماتریس پلیمری را تقویت می‌کنند؛ بی‌آن‌که نیاز به افزودن شبکه‌کننده‌های کلاسیک (نظیر عوامل شیمیایی جداگانه) باشد. گزارش شده است که افزودن درصد اندکی از این نوع CNC اصلاح‌شده می‌تواند استحکام برشی و مقاومت چسب در برابر تنش‌ها را به شکل معناداری افزایش دهد، بدون آن‌که تأثیر منفی قابل توجهی بر چسبندگی اولیه (چسبناکی) یا شفافیت فیلم چسب بگذارد. بدین ترتیب، از طریق شبکه‌ای کردن در مقیاس نانو، چسب اکریلیک پایه‌آب به محصولی تبدیل می‌شود که ضمن حفظ ویژگی‌های مثبت خود (مانند انعطاف‌پذیری و شفافیت)، دوام مکانیکی و حرارتی بالاتری از خود نشان می‌دهد. علاوه بر این، چسب شبکه‌ای‌شده در دماهای بالاتر دچار افت خواص کمتری می‌گردد و پایداری ابعادی و عملکردی خود را در شرایط گرم حفظ می‌کند. این امر برای فیلم‌های محافظی که ممکن است در معرض حرارت یا نور خورشید قرار گیرند بسیار سودمند است.
علاوه بر نانوسلولز، استفاده از نانوذرات معدنی اصلاح‌شده نیز رویکردی مؤثر در تقویت چسب‌های اکریلیک محسوب می‌شود. در یک نمونه، برای ارتقای هم‌زمان استحکام مکانیکی و قدرت چسبندگی، از نانوذرات سیلیکا با پوشش سطحی پلیمری استفاده شده است. پوشش یک لایه پلی‌دوپامین بر سطح سیلیکا موجب بهبود سازگاری این نانوذرات با ماتریس آکریلیکی و پراکندگی یکنواخت آن‌ها در ساختار چسب گردیده است. نتایج نشان می‌دهد فیلم چسب حاوی سیلیکای پوشش‌دار، افزایشی در حدود ۱۸۰٪ در استحکام کششی از خود نشان می‌دهد، بی‌آن‌که کاهش محسوسی در چسبندگی نهایی آن مشاهده شود. این دستاورد حاکی از آن است که با مهندسی نانوذرات و سطح آن‌ها می‌توان تناقض معمول بین استحکام و چسبندگی در چسب‌های حساس به فشار اکریلیک را تا حد زیادی برطرف نمود و چسبی با هر دو خاصیت عالی تولید کرد.
با توجه به مطالب فوق، می‌توان دریافت که چسب‌های اکریلیک پایه‌آب با بهره‌گیری از اصلاحات فرمولاسیون و فناوری‌های نانو به سطح عملکردی بسیار بالا و قابل رقابت با انواع حلالی دست یافته‌اند. استفاده از رزین‌های کمکی نظیر اپوکسی، نانوساختارهای تقویت‌کننده‌ای چون نانوبلورهای سلولزی، و نانوذرات معدنی اصلاح‌شده، از مؤثرترین روش‌ها برای بهبود هم‌زمان استحکام، دوام و کارایی چسب‌های اکریلیک امولسیونی است. بدین ترتیب می‌توان چسب‌هایی پایه‌آب تولید کرد که الزامات سخت‌گیرانه فیلم‌های محافظ پیشرفته را از نظر چسبندگی به سطح، استحکام درونی, انعطاف‌پذیری و پایداری برآورده سازند. این دستاورد علاوه بر مزایای زیست‌محیطی(مانند کاهش انتشار VOC)، به صنعت امکان می‌دهد از پوشش‌های محافظ با کیفیت و پایدارتر بهره گیرد و جایگزین‌های سالم‌تری برای چسب‌های سنتی فراهم سازد.
