ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм адгезии воднодисперсионных клеев из "Полимерные водные клеи" При оценке специфики адгезионного взаимодействия воднодиспер-сионных клеев с субстратом необ.ходимо учитывать наличие в клеевом шве эмульгатора и других компонентов дисперсии, которые не удаляются из шва вместе с дисперсионной средой (с водой). Если эмульгатор несовместим с полимером, то при коалесценции полимерных латексных частиц он выделяется на их поверхность и мешает образованию сплошной и гомогенной пленки. Правда, если субстрат пористый и может поглощать эмульгаторы, защитные коллоиды и другие вещества, которые при формировании пленки не растворяются в ней, то они могут таким образом удаляться с границы раздела пленка — субстрат. В этом случае обеспечиваются наилучшие условия для адгезионного взаимодействия латексных частиц с субстратом и их полной коалесценции. Так, при нанесении акриловой дисперсии БМ-12 на стекло и бумагу в первом случае покрытие сохраняет глобулярную структуру, характерную для дисперсий, а на бумаге образуется более однородная и гомогенная пленка. [c.72] При нанесении дисперсионного клея на субстрат эмульгаторы на границе раздела клей — субстрат конкурируют за активные центры с полимером, что препятствует адгезионному взаимодействию полимер — субстрат. Это было показано для латекса ДММА-60-2 на основе сополимера бутадиена с метилметакрилатом и метакриламидом, полученного с различными эмульгаторами [83]. Оказалось, что по влиянию на когезионные и адгезионные (прочность при расслаивании соединений стекла, алюминиевой фольги и целлофана) показатели эмульгаторы располагаются в следующем порядке олеат калия рия дрезинат НП-3 некаль. [c.72] Из рис. 3.2 следует, что для латекса ДММА-60-2 максимальные значения прочности клеевых соединений наблюдаются при 50 %-ной насыщенности межфазных слоев эмульгатором. Однако бывают случаи, когда максимум прочности реализуется при 100 %-ной насыщенности (например, для латекса СКД-1). Кроме эмульгаторов на адгезионные свойства влияют защитные коллоиды. [c.73] В табл. 3.4 приведены результаты определения адгезионной прочности и водостойкости соединений керамики на различных пленкообразующих латексах. Наибольшая начальная прочность и наибольшее снижение ее после выдержки в воде характерны для дисперсии ПВА, содержащей поливиниловый спирт. Пластификация 7 % дибутилфталата не изменяет этих показателей, но при введении 15 % пластификатора и прочность, и водостойкость несколько снижаются, как и в соединениях древесины. [c.74] Исходная прочность соединений на бутадиен-стирольных латексах независимо от типа эмульгатора ниже, чем на ПВА с поливиниловым спиртом, однако при введении казеината аммония она повышается. Это объясняется тем, что производные казеина, так же как и поливиниловый спирт, являются хорошими клеями. Казеинат аммония, подобно поливиниловому спирту, практически не влияет на остаточную прочность после действия воды. Этот показатель мало зависит также от типа эмульгатора, хотя адгезионная прочность соединений до увлажнения в случае латекса с С-10 меньше. Однако тот же эмульгатор С-10 обеспечил наибольшую водостойкость соединений керамики на латексе ВХВД-65ПЦ (снижение прочности не более 30 %). Можно предположить, что различное поведение эмульгаторов в адгезионных соединениях, так же как при оценке когезионных показателей, зависит от их совместимости с полимером при коалесценции частиц дисперсии. Прочность соединений почти на всех латексах максимально снижается при действии воды в течение 7 сут, и далее не меняется. [c.75] Из данных табл. 3.4 можно сделать вывод, что тип полимера мало влияет на адгезионную прочность соединений в сухом виде без защитных коллоидов прочность составляет 1,4—1,9 МПа (кроме СКС-65ГП с С-10). Поскольку разрушение имеет (визуально) адгезионный характер, это можно объяснить тем, что все эти полимеры являются термопластами, их адгезионные связи с неорганическими субстратами не химические, а физические, и прочность этих связей невысока. [c.75] Характер изменения когезионной и адгезионной прочности соединений на ненаполненных клеях схож. Правда, когезионная прочность больше, чем адгезионная, зависит от типа полимера, но влияние вида эмульгатора и наличия пластификатора качественно одинаково. [c.75] Сопоставляя данные рис. 3 3 и табл. 3.3, можно видеть, что начальная прочность соединений на всех полимерцементных составах находится примерно на том уровне, который обеспечивает соответствующая пол.ч-мерная дисперсия. Так же как и в соединениях на латексах без наполнителя, резкое снижение прочности происходит в первые сутки увлажнения, однако затем наблюдается тенденция к росту прочности для всех полимерцементных составов. Максимальное снижение прочности характерно для составов на ПВА и СКС-65 и составляет 75—85 %, а для ВХВД-65 — около 50 %. [c.76] Таким образом, наличие активного наполнителя не изменяет адгезионных свойств конструкций и кратковременной водостойкости соединений. Рост прочности при длительном действии воды обусловлен гидратацией цемента. Показано, что в присутствии полимерных дисперсий процесс гидратации цемента происходит, хотя и замедляется. [c.76] Исследование когезионной прочности полимерцементных систем (табл. 3.5) показало, что так же, как и в клеевых соединениях, в процессе выдержки в воде прочность сначала снижается, а затем возрастает, что связано с протеканием гидратации цемента. В меньшей степени это наблюдается для составов с ПВА, поскольку его дисперсия образует наименее водостойкие пленки. Характер напряженного состояния образцов (сжатие или растяжение) не отражается на закономерностях изменения прочности и водостойкости. [c.76] При использовании инертного наполнителя (песка) без активного (цемента) адгезионная прочность до увлажнения не отличается от прочности соединений на полимерцементных составах, однако в воде она быстро снижается до нуля. [c.76] Толщина полимерных прослоек, содержащих гидрофильные эмульгаторы, защитные коллоиды и другие компоненты, между частицами наполнителя в соединениях на латексах с инертным наполнителем значительно меньше, чем в клеевых швах на латексах без наполнителя. Это способствует более быстрому снижению прочности, причем в отличие от полимерцементных композиций минеральная фаза здесь не способствует сохранению прочности. [c.76] В работе [87] показано, что полное слияние латексных частиц с образованием однородных пленок не всегда приводит к повышению когезионной прочности. Это связано с тем, что наличие неоднородностей, обусловленных неполной коалесценцией или другими причинами, способствует перегруппировке кинетических элементов под действием силовых полей, рассасыванию перенапряжений и, следовательно, повышению долговечности адгезионных соединений. Однако недостаточная однородность пленки, полученной из латекса, может быть и причиной ее разрушения, если латексные частицы в пленке связаны друг с другом преимущественно вследствие сегментальной локальной диффузии и пластификации эмульгатором и водой, а температура формирования пленки выше температуры релаксационного перехода в стеклообразное состояние, но ниже температуры стеклования полимера [88]. Предполагается, что под действием внешних сил пленка латекса растягивается за счет различной деформации глобул [89]. [c.77] Приведенные выше данные позволяют представить себе механизм формирования адгезионных систем с помощью дисперсий полимеров. [c.77] Первой стадией формирования является контакт субстрата с дисперсионной средой (водой), с дисперсной фазой (полимером), свободным эмульгатором и эмульгатором, покрывающим полимерные частицы. Возможность непосредственного контакта субстрата с полимером возрастает при неполной адсорбционной насыщенности глобул полимера. На субстрате в основном адсорбируется дисперсионная среда и эмульгатор, а также защитный коллоид, если он присутствует в системе. [c.77] На третьей стадии завершается формирование адгезионного соединения. Происходит взаимодействие полимера с эмульгаторами и защитными коллоидами. От степени их совместимости зависят когезионные и адгезионные свойства соединения. При достаточно хорошей совместимости, когда термодинамическое сродство эмульгатора к полимеру больше, чем эмульгатора к субстрату, происходит замещение эмульгатора на субстрате на полимер путем обменной адсорбции, что должно приводить к росту адгезионной прочности. [c.78] Поскольку для достижения требуемой адгезионной прочности достаточно взаимодействия полимера только с частью активных центров субстрата [4, 90], то прочность адгезионных соединений в сухом состоянии мало зависит от того, что часть активных центров занята эмульгатором. При действии воды гидрофильные эмульгаторы и защитные коллоиды приводят к снижению механических характеристик при действии воды, причем по мере повышения степени их совместимости с полимером влияние воды должно уменьшаться, поскольку снижается количество этих веществ, расположенных на границе раздела и в первую очередь доступных для действия воды. [c.78] Вернуться к основной статье