ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние впешии воздействий на формирование адгезионного контакта и адгезионную прочность из "Адгезионная прочность" Следует различать случаи формирования контакта высоковязких адгезивов (находящихся в высокоэластическом, вязкоупругом или вязкотекучем состоянии) и низковязких адгезивов, применяемых в виде разбавленных растворов, расплавов, низкомолекулярных олигомеров. В первом случае формирование контакта, как правило, проводят в принудительных условиях — давление и повышение температуры. Во втором случае возможно самопроизвольное растекание полимера по поверхности субстрата, хотя принудительный контакт также не исключен. Непосредственное экспериментальное изучение закономерностей формирования молекулярного контакта высоковязких адгезивов с подложками весьма сложно. В некоторых случаях для этой цели применяют метод Мехау [1], основанный на фотометрической регистрации нарушения полного внутреннего отражения в точках контакта полимера с поверхностью полированной стеклянной призмы [2—5]. Применимость этого метода ограничена его разрешающей способностью, определяемой половиной длины световой волны. Несомненно, что для некоторых деталей рельефа этой чувствительности явно недостаточно. Именно поэтому отсутствует симбатность в кинетических зависимостях адгезионной прочности и полнотой контакта, измеренного этим методом. После прекращения роста фактической площади контакта [2, 3] адгезионная прочность повышается (рис. 2.1). [c.66] Значительно большее распространение получило косвенное изучение полноты контакта, основанное на некоторых аналитических зависимостях между параметрами процесса, свойствами полимера, рельефом подложки и адгезионной прочностью. [c.66] На рис. 2.2 показана зависимость адгезионной прочности в системе вулканизат — сырая резиновая смесь от давления при дублировании. Видно, что экспериментальная кривая достаточно близка к расчетной, полученной по уравнению (2.1). [c.67] чем жестче пленка адгезива, тем более развитой и извитой оказывается граница раздела, так как повышение жесткости приводит к возрастанию сдвиговых усилий. Обратим внимание еше на один очень любопытный момент. Формирование адгезионного контакта приводит не только к образованию протуберанцев , но и сопровождается в ряде случаев их отрывом от основного массива (рис. 2,3, г). [c.69] Сходное явление недавно наблюдали Липатов с сотр. [8]. Самопроизвольное образование эмульсии одного полимера в другом они объяснили действием локальных напряжений и реологическими факторами. [c.69] Затем было установлено [9], что между адгезионной прочностью в системе полиэтилен — целлофан и параметрами Р, т и т] в координатах А — Рх1ц имеется прямая пропорциональность (рис. 2.4). [c.70] При определении адгезионной прочности в системе полиэтилен — алюминиевая фольга, покрытая пористой оксидной пленкой, было установлено симбатное изменение адгезионной прочности с изменением размера пор [11]. Авторы делают вывод о решающем влиянии механического эффекта, хотя трактовка полученных ими результатов может быть дана и с позиций микрореологической концепции. Более глубокое заклинивание полиэтилена в порах оксидной пленки обеспечивает повышение истинной поверхности контакта, что в свою очередь приводит к более полной реализации межфазного взаимодействия. [c.71] Корреляцию адгезионной прочности с истинной поверхностью контакта или с глубиной внедрения полимера в дефекты и углубления шероховатой или пористой поверхности следует ожидать только в случае адгезионного разрушения. Действительно, после расслоения системы полиэтилен — фольга удалось с помощью сканирующего микроскопа наблюдать отдельные тонкие волоконца полимера, выдернутые из пор оксидной пленки окисленного алюминия [11]. [c.71] Большое значение имеет полнота контакта в процессе соединения полимеров сваркой. Если соединять образцы, рельеф поверхности которых в выбранных условиях контактирования способен пластически деформироваться, то прочность соединения может быть равна когезионной прочности материала [12]. [c.71] Формирование контакта жидких адгезивов с подложкой имеет большое значение в практике склеивания, нанесения покрытий, создания различных адгезионных соединений. В первую очередь следует рассмотреть случай растекания полимеров (в виде растворов, расплавов) по гладким твердым поверхностям. Необходимо отметить, что закономерности растекания жидкостей, и в частности полимерных адгезивов, изучены недостаточно. В работе [15] развита теория самопроизвольного растекания жидкости по твердой поверхности, в основе которой лежит анализ сил взаимодействия, возникаюших в системе капля — подложка вблизи линии контакта. От соотношения межмолекулярных сил жидкость — жидкость и жидкость — твердое тело и от угла смачивания зависит направление течения жидкости. [c.73] Скорость растекания зависит от соотнощения движущей силы и силы сопротивления, которое состоит из кинетической и гидродинамической составляющих [16]. Первая составляющая обусловлена сопротивлением, сосредоточенным непосредственно возле линии смачивания, а вторая — объемными факторами вязкостью жидкости, силами инерции и др. [16. Кинетический режим очень непродолжителен (10 —10 с) и имеет место лишь на самой начальной стадии процесса. В начале процесса растекания силы молекулярного притяжения, действующие со стороны твердого тела, вытягивают из нижней части капли тонкий слой жидкости — слой Я (рис. 2.9), толщина которого не превышает радиуса действия межмолекулярных сил. Вслед за этим слоем перемещается более толстый слой В (несколько мкм) и наконец в движение вовлекается вся масса капли. Затем слой В исчезает, сливаясь с основной массой капли [16, 17]. [c.74] Как следует из (2.6), вязкость жидкости не влияет на скорость процесса растекания в инерционном режиме, и эксперименты действительно это подтверждают [16]. [c.75] Это уравнение описывает растекание линейных по-лидиметилсилоксанов но поверхности стекла, фторопласта, слюды [20—22, 26]. Экспериментальные результаты подтверждают справедливость уравнения (2.12). Зависимости г от т и tg0 от т хорощо совпадают с предсказываемыми. Для параметров г п V также наблюдается хорощее согласие с уравнением (2.12). Таким образом можно считать, что выбор сил, действующих при растекании капли, сделан правильно. [c.76] Учитывая продолжительность процесса растекания жидкости в условиях ограниченного смачивания по шероховатой поверхности, следует с большой осторожностью относиться к экспериментально измеряемым значениям угла смачивания. Во многих случаях этот параметр является не равновесной термодинамической, а, скорее, реологической характеристикой. Справедливость этой позиции подтверждается симбатностью зависимостей вязкости и угла смачивания эпоксиднополиамидных композиций от концентрации наполнителя. Поэтому увеличение адгезионной прочности при уменьшении угла смачивания может быть объяснено не только изменением свободной поверхностной энергии, но и реологическими факторами [29]. Используя угол смачивания в качестве меры полноты межфазного контакта, можно оценить адгезионную прочность, что подтверждается корреляцией этой характеристики с параметром, учитывающим наряду с такими свойствами адгезива, как поверхностное натяжение и вязкость, и величину угла смачивания [29]. [c.77] Из которого следует, что в капиллярах диаметром около 1 мкм капиллярное давление жидкости, имеющей поверхностное натяжение около 30 мН/м, при угле смачивания, близком к О, будет превышать атмосферное. В малых же капиллярах, например диаметром около 0,01 мкм, капиллярное давление достигает не скольких десятков атмосфер. [c.77] Разность АР = к—Pg вызывает подъем жидкости. [c.78] Таким образом, скорость заполнения жидкостью капилляров зависит от вязкости жидкости, а также от термодинамических и геометрических характеристик. [c.78] Это выражение, так же как и (2.21), представляет собой уравнение параболы, выгнутой к оси поверхностного натяжения уж- Следовательно, зависимость высоты капиллярного поднятия от поверхностного натяжения смачивающей жидкости должна описываться кривой с максимумом. Нами был экспериментально проверен этот вывод и обнаружено, что, действительно, между высотой капиллярного поднятия жидкости в зазоре между цилиндрическими образцами и поверхностным натяжением смачивающей жидкости имеется экстремальная зависимость (рис. 2.11). [c.81] Авторы работы [42] также отказались от моделирования пористого тела ансамблем параллельных капилляров и рассматривали пористую среду как скопление сферических частиц — модель Хаппеля—Кувабара и, применив закон Дарси, получили уравнение движения жидкости в пористом материале. [c.84] Экспериментальные исследования пропитки пористых материалов основаны на измерении скорости продвижения фронта жидкости или максимальной высоты всасывания. Перемещение границы смачивающей жидкости можно фиксировать с помощью оптических приборов (например, катетометров), а также путем киносъемки. Кроме того, описаны различные косвенные методы по времени погружения пористого тела в жидкость, по увеличению массы и др. [39]. Для изучения кинетики пропитки пористых материалов была применена установка, действие которой основано на принципе нарушенного полного внутреннего отражения — методе Мехау [43, 44]. Для исследования кинетики пропитки стеклотканей был применен оптический метод, основанный на оценке прозрачности, и установлена тесная связь между этой характеристикой и прочностными свойствами стеклопластиков [45, 46]. [c.84] Вернуться к основной статье