ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о пограничных слоях из "Свойства и расчет адгезионных соединений" По второй гипоте.зе причина предполагаемого отличия свойств полимера в составе адгезионного соединения кроется в хи.мическом и (или) физическом взаимодействии полимера с подложкой. [c.79] Представление о пограничном слое для адгезионных соеди-HeHi , по-видимому, впервые было введено Г. Л. Слонимским в работе 195]. С тех пор наиболее широко развивались физикохимические исследования [96, 97], опирающиеся на две гипотезы— химическую и физико-химическую, каждая из которых предполагает свой механизм взаимодействия макромолекул с поверхностью твердого тела. [c.79] Химическая гипотеза основана на иредставлении о таком взаимодействии макромолекул с твердой поверхностью, в результате которого могут возникнуть связи разной силы. Образованию этих связей предшествует адсорбция макромолекул на поверхности, при которой следует учитывать конкурентную (селективную) адсорбцию компонентов полимерных композиций на активных центрах поверхности. Протекание этих процессов связано с энергией активации взаимодействия систем полимер — твердая поверхность и ограничено во времени потерей подвижности сегментов полимера при его отверждении, что обусловливает особенности состава и свойств граничного полимерного слоя. [c.79] Согласно физико-химической гипотезе, изменение структуры полимера вблизи твердой поверхности может происходить вследствие стерических эффектов, ограничивающих подвижность макромолекул и их сегментов из-за ориентирующего влияния твердой поверхности и других факторов. Все это приводит к ограниченному набору конформаций макромолекул, а следовательно, к изменению структуры и свойств полимера вблизи границы по сравнению с полимерными слоями, удаленными от поверхности. [c.79] В дополнение к этим гипотезам позднее были предложены еще две — теплофизическая и деформационная [98]. Сущность теплофизической гипотезы сводится к разнице в тепловом режиме полимеризации (отверждения) в тонких слоях и в блоке. Так как процесс полимеризации обычно экзотермичен, то в блоке тепловой режим близок к адиабатическому, а в тонких полимерных слоях — к изотермическому. Поэтому структура и свойства полимера в блоке и в пограничных слоях могут раз-Л11чаться. Эффективность и развитие этой гипотезы тесно связаны с развитием исследований и представлений о действии температуры на процесс формирования структуры и свойств при отверждении, а эти исследования, как известно, еще далеки от завершения. [c.80] Деформационная гипотеза основана на представлении о деформации граничного полимерного слоя в ходе и вследствие процессов отверждения и охлаждения. Она отражает некоторым образом и влияние технологии приготовления склеек и покрытий, влияние формы образцов и т. п. Так, на плоской поверхности граничный слой обычно растянут, поскольку формирование слоя и возникновение адгезионного взаимодействия происходит тогда, когда полимер находится в сравнительно подвижном состоянии. Затем в процессе отверждения полимера адгезионное взаимодействие препятствует реализации возможных изменений объема, и граничный слой оказывается в зависимости от знака усадки растянутым или сжатым. Если твердая подложка, например, замкнутая (сфера), то из-за химической или физической усадки, которой препятствует подложка, граничный слой может быть как более плотным, так и более рыхлым по сравнению с полимером, удаленным от поверхности подложки. И это зависит не только от знака усадки, но и от того, снаружи или изнутри замкнутой поверхности находится полимер (например, на сфере или внутри сферы), от толщины всего слоя полимера, от технологии приготовления. Технология проявляется, например, в способе отверждения всего слоя полимера на подложке — однородным, послойным или фронтальным, давлением в процессе отверждения, гидродинамическими эффектами [99]. [c.80] Изменение структуры и свойств полимера (возможно, и субстрата) в граничном слое, естественно, может происходить как вследствие совокупного действия перечисленных механизмов, так и в результате доминирования одного из них. [c.81] В настоящее время практически нет сомнения в том, что в адгезионных соединениях существуют пограничные слои. В пользу этого свидетельствуют многочисленные прямые наблюдения методами оптической и электронной микроскопии пенетрации, элипсометрии и ряд механических методов (см. ниже). Однако для разработки метода расчета напряженно-де-формированного состояния адгезионных соединений с привлечением представлений о пограничном слое и включении его в схему расчета существенным оказывается механизм формирования этого слоя. [c.81] с позиций химической, физико-химической и теплофизической гипотез при учете шероховатости подложки или дефектности слоя в методе расчета пограничный слой моделируется некоторым физическим слоем с особыми свойствами, который следует учитывать в условиях задач как объективную реальность. Однако с точки зрения деформационной гипотезы (включая технологическую и, возможно, гидродинамическую) сам пограничный слой есть следствие напряженно-деформированного состояния системы (остаточные напряжения). С этой точки зрения слой можно воспринимать в известной степени формально, в качестве математического приема, облегчающего решение сложных задач. Поэтому для объективной оценки желательна разработка таких методов исследования, которые позволили бы выявить вклад того или иного из указанных механизмов взаимодействия в формирование свойств пограничного слоя. [c.81] Наряду с этими исследованиями, по-видимому, необходима разработка прямых методов, позволяющих оценивать механические и геометрические параметры пограничного слоя, например модуль упругости и толщину. [c.81] Из сказанного следует, что вопрос сопоставления свойств адгезива в составе адгезионного соединения и в блоке превращается в серьезную многогранную проблему. У исследователей нет твердой уверенности в том, что отличия в свойствах велики по сравнению, нанример, с разбросом свойств полимера в блоке. Следовательно, прежде всего необходимо разобраться в вопросе формирования свойств полимера в блоке, чтобы надежно ими управлять, а затем уже выбрать некие базовые свойства в качестве точки отсчета в сравнении свойств полимера в блоке и адгезионном соединении. [c.82] Вернуться к основной статье