ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теории адгезии полимеров из "Адгезионная прочность" Молекулярному взаимодействию, согласно адсорбционной теории адгезии, предшествует образование контакта между молекулами адгезива и подложки. Повышение температуры, введение пластификатора, повышение давления, применение растворителей — все эти факторы облегчают протекание первой стадии процесса и способствуют достижению более полного контакта. Смачивание и растекание адгезива по поверхности подложки сопровождаются поверхностной диффузией, миграцией молекул адгезива по поверхности. Все эти процессы в той или иной степени являются подготовительными, но играют очень важную роль. Учитывая сказанное, вполне естественным было бы ожидать наличия взаимосвязи между числом функциональных групп и адгезионной прочностью. Такая взаимосвязь была выявлена при изучении адгезии полимеров винилового ряда к целлофану [18, 19]. Оказалось, что между адгезионной прочностью, измеренной методом отслаивания (Ао), и содержанием функциональных групп, например карбоксильных существует непосредственная связь, которая в координатах 1дА—[СООН] описывается прямой. [c.14] В следующем возражении в адрес адсорбционной теории утверждалось [20, 29], что работа отслаивания пленок значительно превосходит энергию межмолекулярного взаимодействия. Однако и это утверждение, как было показано в [22, 27, 28], основано на недоразумении. Дело обстоит совсем иначе теоретическая прочность адгезионной связи, рассчитанная по величине межмолекулярных сил, оказывается значительно выше экспериментальных значений. Здесь имеет место та же ситуация, что и при сравнении теоретической и реальной прочности твердых тел. Теоретически молекулярных сил на границе раздела достаточно для получения прочного адгезионного соединения, и если в действительности прочность невелика, то потенциальные возможности системы полностью не использованы или имеются причины, приводящие к ослаблению связи. [c.15] Ийскольку не учитывает современные представления из области физикохимии и механики полимеров, адсорбции, катализа и других наук, имеющих отношение к проблемам адгезии. [c.16] Когда адсорбционная теория столкнулась с казавшимися в то время неразрешимыми противоречиями, были выдвинуты новые концепции. В рамках этих концепций получили объяснения упомянутые противоречия. Кроме того, эти концепции, углубив и развив некоторые новые стороны проблемы адгезии, приобрели самостоятельное значение. Так, Дерягиным и Кротовой в конце 40-х годов была развита электрическая теория, основанная на представлении о решающем влиянии двойного электрического слоя, возникающего на границе адгезив—субстрат, на прочность адгезионных соединений [20]. В соответствие с этой теорией, разделение поверхностей связано с доведением до разрушения (разряда) двойного электрического слоя (микроконденсатора), причем разность потенциалов обкладок микроконденсатора в момент разряда может быть очень значительной. Поэтому, согласно [20], электростатическая составляющая сил адгезии может быть весьма высокой. [c.16] По представлениям авторов, электрической теории аномально высокие значения работы отрыва, зависимость работы отрыва от скорости, электрический разряд, происходящий в промежутке между разделенными поверхностями, остаточный заряд на поверхностях после разрушения, эмиссия электронов, наблюдаемая при отрыве в вакууме, корреляция между интенсивностью упомянутых электрических явлений и адгезионной прочностью — однозначно свидетельствуют о справедливости электрической теории адгезии. [c.16] Ла фаз. Это Явление имеет, например, место при доНор-но-акцепторно.м взаимодействии в зоне контакта. [c.17] Ч Таким образом, электростатические связи легко обезвреживают дефекты как присутствующие в адгезион- О ом соединении, так и появляющиеся в соединении под агрузкой. [c.17] Широко распространены [22, 25, 32]. Например, эмиссия электронов при отрыве пленок от подложки может быть вызвана не только разряжением микроконденсатора при разъединении его обкладок, но и поляризацией молекулярных связей под действием внешнего силового поля [21]. [c.18] Второе обстоятельство, которое следует здесь отметить, заключается в том, что электрическую (электронную) теорию нельзя применить, как отмечено в [22, 33], для случаев, когда разрушение адгезионного соединения осуществляется методом сдвига и обкладки двойного электрического слоя практически не раздвигаются. Еще одно замечание. С позиций электрической (электронной) теории высокая проводимость не дает возможности проявляться электростатическим силам адгезии. В то же время широко известны высокие показатели адгезионных свойств саженаполненных адгезивов, а так- же токопроводящих клеев. [c.18] Следует учитывать не только релаксационный характер деформационно-прочностных свойств полимеров в нагруженных адгезионных соединениях. По мнению Москвитина [21], потери энергии на возбуждение электронов в зоне разрыва также имеют релаксационный механизм. Именно этим можно объяснить увеличивающуюся электризацию и перезарядку поверхностей при ускоренном разрыве. В соответствии с электрорелаксационной теорией адгезионная прочность определяется природой сил взаимодействия между адгезивом и подложкой, числом точек контакта и площадью истинной поверхности контакта, расстоянием между контактирующими точками, диэлектрической проницаемостью среды между контактирующими точками. [c.19] Естественно, что роль диффузионных явлений становится сушественной только в случае совместимых полимеров. Кроме того, для диффузии необходима определенная молекулярная подвижность. Таким образом, применимость диффузионной теории определяется двумя критериями — термодинамическим и кинетическим. [c.21] Для объяснения прочной адгезионной связи между несовместимыми полимерами была высказана [40—43] гипотеза о локальной диффузии, основанная на представлении о микронеоднородности большинства полярных и слабо полярных полимеров. Предполагается, что в полимерном материале, содержащем полярные и неполярные группы, соединенные в гибкие цепи, всегда будет происходить микрорасслаиваиие с образованием множества более или менее отделенных друг от друга областей. Именно такая неоднородность и обеспечивает, согласно [40—44], возможность локальной диффузии при контакте с неполярными полимерами. [c.21] ВИЯ взаимной растворимости — совместимости — и условия смачивания подложки полимером, по существу, совпадают. При совместимости адгезива и подложки может происходить как исчезновение границы раздела фаз в результате диффузии, так и растекание полимера по поверхности подложки. Именно с этих позиций нами рассматривалась корреляция между параметром растворимости и адгезионной прочностью [8, 22, 25, 50]. Позже зависимость адгезионной прочности от параметров растворимости наблюдали и другие авторы [42, 48, 49, 51—53]. [c.22] Прямые экспериментальные методы наблюдения диффузии не всегда приемлемы для изучения диффузионных явлений в системе полимер—подложка, так как при этом приходится сталкиваться со значительными экспериментальными трудностями [22, 25, 45]. Тем не менее в последние годы получены убедительные доказательства диффузии макромолекул и их сегментов в системах полимер—полимер [54—56]. [c.22] В заключение следует отметить, что диффузионная теория, несмотря на ее применимость только к системам полимер—полимер, сыграла, несомненно, положительную роль, поскольку привлекла внимание к такому важному вопросу, как формирование контакта адгезива с подложкой. [c.22] Или немногие секунды). При этом нужно иметь в виду, что сегментальное растворение касается не только концевых сегментов, но и любых других сегментов, независимо перемещающихся в процессе теплового движения [60]. Кроме этих чисто качественных представлений в последнее время появились расчеты, доказывающие с термодинамических позиций возможность перехода сегментов макромолекул из слоя одного полимера в другой, причем этот переход сопровождается ростом энтропии, что компенсирует возможное уменьщение межмолекулярного взаимодействия при образовании контактов разнородных молекул [60]. [c.23] Вернуться к основной статье