ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подготовка поверхности субстрата. Модификация субстрата из "Основы адгезии полимеров" Практические рекомендации, вытекающие иа анализа приведенного выше материала с позиций молекулярной теории адгезии, сводятся к следующему. Для направленного воздействия на адгезионную прочность необходимо, во-первых, выбрать оптимальный тип адгезива для данного субстрата и заданных условий эксплуатации адгезионного соединения во-вторых, подготовить поверхность субстрата к нанесению адгезива в-третьих, выбрать оптимальные условия формирования адгезионного соединения. Наконец, часто приходится выбирать оптимальную форму и размеры адгезионного соединения, допустимые пределы нагружения, т. е. решать вопросы, связанные с механикой адгезионного соединения. Подготовка поверхности субстрата включает, естественно, не только ее очистку, но зачастую и модификацию, причем модификация может заключаться в окислении поверхности для повышения ее полярности, в прививке на поверхность соответствующих мономеров, в обработке поверхпостно-активными веществами и т. д. Выбор оптимального адгезива для данного субстрата также может быть решен по-разному изменением дозировки компонентов с активными функциональными группами, введением специальных добавок (с учетом особенности применяемого субстрата), введением в адгезив пластификаторов, подбором растворителя и т. д. Кроме того, выбирая оптимальный тип адгезива, следует постоянно иметь в виду когезионную прочность адгезива. Часто достижение интенсивного взаимодействия адгезива с субстратом и создание возможно более прочного адгезива достигаются компромиссным путем, так как эти проблемы оказываются трудно совместимыми. [c.364] Выбор оптимального типа адгезива для данного субстрата и данных условий работы адгезионного соединения является, по существу, ключевым условием создания адгезионного соединения. С анализа этой проблемы мы начнем рассмотрение методов направленного регулирования прочности адгезионных соединений. [c.364] Выбор оптимального типа адгезива. [c.364] В резинокордных системах наблюдается аналогичная зависимость [107, 108]. Высокая прочность связи в этих системах достигается с помощью латексов на основе полимеров (или сополимеров), содержащих активные функциональные группы карбоксильные, гидроксильные, пиридиновые и другие, способные к взаимодействию с поверхностью одного или обоих субстратов данной системы. Путем хлорирования полиэтилена можно существенно повысить его адгезию к целлофану [109]. [c.365] Количество привитого мономера. [c.366] Подобные примеры [111, 129, 146] убеждают в решающем влиянии процессов, протекающих на границе раздела фаз, на прочность адгезионных соединений. Возникает вопрос, какие виды взаимодействия на границе раздела адгезив — субстрат более предпочтительны. [c.368] Наличие у адгезива и субстрата групп, способных к образованию водородных связей, комплексов с переносом зарядов, ион-дипольных и других взаимодействий, еще не означает, что в этой системе может быть легко достигнута высокая адгезионная прочность. Число функциональных групп адгезива и субстрата, вступивших во взаимодействие, лишь косвенным образом связано с их общим количеством, а иногда эта связь вообще отсутствует. На первый план выступает вопрос о взаимном соответствии структурных параметров адгезива и субстрата, о доступности функциональных групп соединяемых материалов. Химическая инертность таких материалов, как полиэтилентерефталат, полипиро-меллитимид и политетрафторэтилен, также связана, очевидно, в первую очередь со стерическими факторами. В большинстве случаев значительная часть функциональных групп на поверхности раздела адгезив — субстрат по тем или иным причинам не участвует во взаимодействии. Поэтому каждое молекулярное взаимодействие функциональных групп на границе раздела фаз на учете . Нужно стараться не допускать уменьшения числа этих взаимодействий. [c.368] мы видим, что вопрос о взаимодействии функциональных групп адгезивов с соответствующими группами поверхности субстратов достаточно сложен и требует индивидуального подхода при анализе каждой конкретной системы. Следует учитывать не только наличие и тип функциональных групп в макромолекулах адгезива, но и пространственное строение полимера, длину и гибкость макромолекул, характер и прочность надмолекулярных образований. [c.368] При химическом взаимодействии на границе раздела адгезив — субстрат наибольшего эффекта следует ожидать тогда, когда процесс протекает с низкой энергией активации [113]. Чем меньше энергия активации, тем большее число связей возникнет на единице поверхности раздела адгезив — субстрат. Последнее обстоятельство чрезвычайно важно именно для случая адгезионной связи, так как при этом установление молекулярных контактов затруднено., К числу процессов, протекающих с низкими энергиями активации, относятся реакции образования комплексов с переносом заряда (КПЗ). Образование КПЗ в полимерах может происходить более интенсивно, чем в соответствующих низкомолекулярных соединениях. Кроме того, эти процессы протекают без выделения побочных продуктов, что также чрезвычайно важно для достижения высокой адгезионной прочности. [c.369] Адгезионные соединения в процессе эксплуатации могут подвергаться действию высоких температур, растворителей, влаги, ионизирующих излучений и других факторов. Для обеспечения устойчивости к этим воздействиям целесообразно создавать химические связи между молекулами адгезива и субстрата. Даже дальнодействующие электростатические силы, обусловленные взаимным притяжением обкладок двойного электрического слоя, в некоторых случаях не могут конкурировать с химическими связями. Например, в среде с высокой диэлектрической проницаемостью притяжение обкладок двойного электрического слоя может значительно снизиться, а химические связи не нарушаются. [c.369] Подготовка поверхности субстрата. [c.369] Подобные вещества могут образовать зону, показатели механических свойств в которой оказываются низкими в результате резко ухудшается адгезионная прочность. Поэтому удаление подобных слабых слоев — один из эффективных способов повышения адгезионной прочности [148]. Следует упомянуть о таких операциях, как удаление замасливателей с поверхности стеклянного волокна при производстве стеклопластиков и очистка поверхности металлов перед склеиванием и нанесением покрытий. В этой связи напомним также о влиянии авиважных препаратов на прочность связи в резинотканевых системах. Считают, что повышение адгезии к полиэтилену после обработки его поверхности пламенем, коронным разрядом или окислителями обусловлено не только появлением на поверхности активных функциональных групп, но и удалением различных загрязнений, создающих ослабленную зону [110, 132, 148]. [c.370] Возможно, что некоторые из перечисленных методов модификации поверхности инертных субстратов приводят к дополнительному структурированию приповерхностного слоя субстрата и, следовательно, повышению его когезионной прочности, что, в свою очередь, обусловливает повышение прочности адгезионного соединения. [c.371] Наиболее распространенным методом модификации поверхности лолиолефинов является обработка пламенем газовой горелки. [c.371] Чем выше температура пламени, тем быстрее и эффективнее обработка. При такой обработке на поверхности полимера в результате окисления образуются полярные группы, которые способствуют повышению взаимодействия с адгезивом или покрытием. Интересен описанный недавно метод модификации поверхности полимеров с помощью плазменной форсунки [24]. Он имеет существенные преимущества перед методом обработки коронным разрядом в электрическом поле. Коронный разряд концентрируется па дефектах полимерного образца (микроскопических порах, отверстиях, включениях электропроводящих примесей) и увеличивает их в результате пробоя. 11ри обработке плазменной форсункой разряд происходит на некотором удалении от обрабатываемого образца и не разрушает поверхность. [c.372] При обработке в электрическом поле в воздушном пространстве между электродами возникает коронный (тихий) разряд, что сопровождается появлением озона, окисляющего поверхность пленки. Ионизирующие излучения кислород и озон, присутствующие на поверхности полимера, окисляют его образуются карбонильные, карбоксильные и гидроксильные группы. [c.372] Поверхность модифицированного полиэтилена неоднократно изучали спектроскопическим методом [5, 15, 37—40]. В частности, было обнаружено [5, 15] (рис. XI.2), что при окислении поверхности значительно увеличивается интенсивность полос, характерных для карбонильных (1670—1680 см ), спиртовых и эфирных (1020—1070 см ), а также гидроксильных (3400 см ) групп. Одновременно возрастает адгезия полиэтилена к целлофану [5] (рис. XI.3). [c.372] Модификация поверхности полиэтилена фотохимическим хлорированием также приводит к значительному повышению адгезии к нему полярных полимеров [7]. В результате химического хлорирования происходит замещение атомов водорода в цепи и присоединение хлора по двойным связям. [c.373] Эффективна обработка поверхности полиэтилена и других инертных полиолефинов окислителями. Б частности, так удалось повысить адгезию полиэтилена к металлу [41, 42]. Адгезионная прочность в системе полиэтилен — целлофан может быть существенно повышена в результате интенсивной тепловой обработки полиэтиленовой пленки [43, 44] (рис. XI.4). При температуре экструзии (220—250 °С и выше) наблюдается резкое возрастание адгезионной прочности. Механизм взаимодействия на границе раздела адгезив — субстрат в этом случае обусловлен, очевидно, образованием водородных связей между гидроксильными группами целлофана и кислородсодержащими группами окисленного полиэтилена. [c.373] Вернуться к основной статье