ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетическая теория адгезионного разрушения полимеров из "Структура и прочность полимеров Издание третье" Адгезией (или прилипанием) называют сцепление двух приведенных в контакт поверхностей различных по своей природе материалов [385]. [c.128] При склеивании поверхностей различных полимерных тел возникают связи, природа которых может быть различной [385— 390]. Возникновение связей между склеиваемыми или свариваемыми поверхностями происходит во времени и определяется механизмом адгезии. [c.128] В процессе склеивания двух полимерных поверхностей с течением времени происходит увеличение истинной поверхности контакта и числа связей, соединяющих контактируемые поверхности. Связи, обеспечивающие адгезию полимерного тела с другим (полимерным, металлическим и т. д.) телом, могут быть обусловлены как межмолекулярным взаимодействием, так и силами главных химических валентностей. [c.128] После приведения тела в контакт одновременно начинают развиваться три процесса увеличение размеров истинной поверхности контакта, диффузия и возникновение адгезионных связей. Увеличение истинной поверхности контакта может происходить в силу ряда различных причин таких, как затекание одного тела, находящегося в жидком состоянии, в поры и микродефекты другого 1389, с. 134 390, с. 203], развитие высокоэластической или вынужденноэластической деформации [390, с. 203]. [c.129] Обозначив истинную поверхность контакта через S , которая существенно отличается от номинального значения поверхности контакта S, представим эту величину в виде функции времени. Вид функции — f (4) (где — время контакта) определяется механизмом формирования истиной поверхности контакта, формой пор и дефектов [389, с. 134 390, с. 203]. [c.129] Адгезионная прочность может быть определена с помощью механических испытаний, достаточно точно тогда, когда возможно избежать неравномерного распределения напряжений при адгезионном разрушении образца. Обычно характеристики адгезионной прочности, определяемые при разрушении адгезионных соединений, не являются физическими константами, не зависящими от метода испытания [392 393, с. 976]. Так, например, адгезия может оцениваться при одновременном отрыве всей площади контакта и при постепенном расслаивании склейки. [c.130] В первом случае разрушающая нагрузка может прикладываться как перпендикулярно плоскости контакта поверхностей, так и параллельной ей (при этом определяется не отрывающее, а сдвиговое усилие). Силу или работу, необходимую для разрушения склейки, относят к 1 см склейки. [c.130] Если образец представляет собой две сдублированные полоски полимерного материала, то обычно определяется сила, необходимая для расслаивания склейки. Эту силу относят к 1 см ширины склейки, и она численно равна удельной работе адгезии сила/длина = работа/площадь. [c.130] В последнее время адгезию стали оценивать временем Тр с начала нагружения до момента отрыва. Понятно, что Тр возрастает с уменьшением напряжения. С увеличением скорости отслаивания работа адгезии возрастает. При этом часто меняется характер разрушения склейки [385—391, 393, 394]. [c.130] Изучение зависимости адгезионной прочности (работы отрыва) Ad (хирургического пластыря от стекла) от скорости отрыва [386] показало, что все результаты описываются кривой типа параболы. Кривая Ad = f (у) выходит из начала координат. Значение Ad возрастает с увеличением и сначала быстро, а затем медленнее и при значениях v 10 м/с практически не изменяется с ростом V. [c.130] При медленном расслаивании со скоростью 3-ТО м/с наблюдалось образование тяжей пластыря в месте его отслаивания от стекла. В центральной части тяжей образовывалась перетяжка, и они разрывались. На поверхности стекла оставались следы этих тяжей. При скорости расслаивания от 3-10 до 6-10 м/с перетяжек у тяжей не образовывалось. Тяжи не разрывались, а просто отставали от поверхности. При скорости расслаивания выше 6-10 м/с наблюдался чисто адгезионный тип расслаивания. Аналогичную картину наблюдали и при отслаивании стекла от гуттаперчи. [c.130] Следует различать температуру, при которой осуществляется контакт Гц, и температуру, при которой происходит разрушение склейки Тр. Как правило, увеличение 7 сопровождается возрастанием значений Ай, а увеличение 7р — наоборот. [c.131] Детальное изучение температурной зависимости адгезионной прочности при различных скоростях расслаивания было проведено на комбинированном полимерном пленочном материале, полученном нанесением расплава полиэтилена с помощью экструзионной машины на целлофан [397, с. 1109]. [c.131] Экспериментальные данные приведены на рис. И.60 и П.61. Как видно из рисунков, удельная работа адгезионного расслаивания при всех исследованных скоростях расслаивания уменьшается с повышением температуры. [c.131] Последний процесс предшествует возникновению межмолекулярных связей (в некоторых случаях возможно образование химических связей между субстратом и адгезивом). Процес заполнения полимером микродефектов, имеющихся на поверхности стекла, должен протекать тем полнее, чем больше время контакта, чем выше температура и чем больше давление контактирования. Поэтому на величину адгезии при наличии микрореологического процесса должны влиять те же факторы, которые влияют на адгезию, обусловленную диффузионным механизмом. [c.132] Была предпринята попытка количественно описать микрорео-логический механизм в тех случаях, когда один из полимеров находится в стеклообразном состоянии и реализация диффузионного механизма представляется маловероятной [389, с. 134]. Примером такой адгезии может служить адгезия пленки полиэтилена, наносимого из расплава, к целлофану. В этом случае формирование адгезионного шва вследствие диффузии концов макромолекул полимера в стеклообразный целлофан мало вероятно. Диффузионный механизм мало вероятен также при адгезии полимера, наносимого в виде расплава или раствора на силикатное стекло. [c.132] По мере того как будет реализовываться способность полимера заполнять микродефекты, роль факторов, влияющих на адгезию в процессе формирования адгезионного шва, будет уменьшаться. Наступит момент, когда увеличение 7ц, Р я ве будет сопровождаться ростом (Тр. При развитии обратимой деформации такое насыщение логически вытекает из стремления высокоэластической деформации 63 , развиться до равновесного значения. При деформации только вязкого течения пределом упрочнения адгезионного шва является максимальное заполнение микродефектов. Таким образом, уравнение (П.27) справедливо только в определенном интервале 7, , Р, 4- В дальнейшем в результате заполнения микродефектов противодействие субстрата внешнему давлению приводит к уменьшению силы, вызывающей течение. Таким образом, на последней стадии давление Р становится убывающей функцией времени Р = / (4) что и обусловливает стремление адгезионной прочности со временем к предельному значению. [c.134] При адгезии полиэтилена к целлофану (когда расплав полиэтилена наносится на целлофан, не размягчающийся при температуре контакта) затекание полиэтилена в микродефекты целлофана обусловливает увеличение числа контактов активных групп полиэтилена с активными группами целлофана. Развитие реологических процессов происходит во времени и интенсифицируется с повышением температуры и давления контакта. По мере заполнения микродефектов процесс затекания замедляется и затем прекращается. Повышение давления должно сопровождаться увеличением числа контактов по мере затекания до известного предела. При большом давлении наблюдается так называемое механическое стеклование адгезива, затрудняющее развитие реологических процессов. [c.134] Вернуться к основной статье