Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Поверхностная энергия полимерных субстратов

    Поверхностная энергия полимерных субстратов [c.60]

    Термодинамический подход оказывается приемлемым не только при формировании контакта жидкого адгезива с субстратом, но и в случае высоковязких и пластичных адгезивов. Между поверхностной энергией твердого тела и плотностью его энергии когезии существует тесная связь (см. выше). Поэтому определенное соотношение плотностей энергии когезии полимерных субстрата и адгезива по аналогии с условием (П.46) может служить критерием способности к созданию прочного адгезионного соединения. При близких значениях плотностей энергии когезии поли- [c.82]


    Особое внимание следует уделить изучению микрорельефа поверхности субстрата, ее гетерогенности методом визуализации активных центров поверхности, раскрытию природы их действия, измерению поверхностной энергии. Это важно нри изучении закономерностей формирования адгезионного соединения. Смачивание поверхности субстрата адгезивом, влияние полимерной природы адгезива на смачивание, зависимость смачивания от деформации субстрата — все эти вопросы еш,е недостаточно изучены, хотя их значение для понимания механизма адгезии полимеров несомненно. [c.386]

    Не вдаваясь в обсуждение теоретического смысла и методов определения этих величин [2, 6], приведем их характеристики для ряда субстратов и клеев. В табл. 1.1 приведены значения поверхностной энергии некоторых неорганических материалов. На воздухе все металлы, кроме благородных, покрываются пленкой оксидов, что существенно снижает их поверхностную энергию. Именно с такими материалами приходится иметь дело на практике при склеивании. Кроме того, в реальных условиях поверхность склеиваемого материала всегда в той или иной степени сорбирует пары воды, газы и различные загрязнения в виде паров, аэрозолей и т. д. Для полимеров близость молекулярной структуры субстрата и полимерного клея обусловливает небольшие различия в значениях их поверхностной энергии, что осложняет растекание клея и затрудняет образование хорошего контакта. [c.12]

    Если поверхностная энергия субстрата больше поверхностной энергии адгезива или энергия адгезии выше энергии когезии, то избыточный свободный объем не выходит на межфаз-ную границу и полимерная матрица находится в напряженном состоянии, т. е. в ней возникают остаточные (внутренние) напряжения. В работах [106, 124—126] показано, что возникающие в процессе формирования адгезионных систем остаточные напряжения разного происхождения (вследствие химической или температурной усадки, релаксации деформации, накопленной в субстрате и т. д.) оказывают существенное влияние на структуру пограничных слоев. Если деформирование полимера под действием остаточных напряжений происходит в области гелеобразования сетчатого полимера [127—128], то наблюдается частичная механодеструкция сетки адгезива, эффективная густота сетки снижается, соответственно уменьшается температура стеклования адгезива. Поскольку остаточные напряжения, возникающие в результате того или иного взаимодействия адгезива и субстрата, снижаются по нормали к поверхности субстрата, возникает неоднородность структуры адгезива. Толщина слоя с измененной структурой имеет значение порядка радиуса [c.90]


    Исключение роли технологических факторов может быть достигнуто также выражением прочности адгезионных соединений в единицах липкости. Поскольку липкость характеризует мгновенную адгезионную способность, такая оценка не осложнена кинетическим характером формирования систем. Сопоставление значений усилия отслаивания различных липких лент от некоторых полимерных и металлических субстратов с величинами поверхностных энергий адгезивов показало [350], что в области минимальной разности между поверхностными энергиями субстратов и слоев липкости (адгезивов) зависимость сопротивления отслаиванию от Аст описывается прямыми линиями (рис. 31). Этот эффект связывают с минимальной высотой энергетического барьера на границе раздела фаз адгезив-субстрат, обусловливающей максимальную прочность адгезионных соединений при исключении влияния факторов молекулярно-кинетической природы. Аналогичные закономерности экспериментально наблюдались рядом авторов, показавших существование экстремальной зависимости прочности крепления липких лент к различным субстратам от критического поверхностного натяжения последних. Положение максимума отвечает равенству энергетических характеристик элементов систем [351, 352] даже при переменных условиях их разрушения [353], хотя для обычных клеевых соединений, как правило, справедливо условие а, <. Поэтому естественно считать, что этот эффект имеет, по-видимому, общее значение, в чистом виде иллюстрируя роль термодинамики межфазного взаимодействия в процессах образования адгезионных соединений полимеров. [c.80]

    С другой стороны, изменение вязкости адгезивов в процессе их структурирования может быть связано с влиянием поверхности субстрата. В общем случае энергия активации течения полимерных жидкостей по твердым полимерам качественно отличается от результатов, полученных при обычном вязком течении высокомолекулярных соединений. Эффекты такого рода связывают с приводящими к минимизации поверхностной энергии ориентационными изменениями в боковых цепях и изменениями особенностей вращения в основных цепях [596]. Так, вязкость структурируемого пероксидом дикумила расплава полиэтилена не зависит от толщины слоя адгезива вплоть до 400 мкм, а пониженное по сравнению с объемом фазы значение энергии активации процесса структурирования является следствием каталитического влияния поверхности стального субстрата [597]. [c.136]

    Этот вывод следует также из анализа результатов другого распространенного способа подготовки субстратов к взаимодействию с адгезивами-модификации полимеров прививкой на их поверхность различных функциональных групп. Этот способ неоднократно описан в литературе, он позволяет регулировать не только химическую природу, но и степень заряженности полимерных поверхностей. Поэтому ограничимся констатацией того факта, что функциональные группы, наиболее эффективно увеличивающие адгезионную способность высокомолекулярных соединений, включают, как правило, атомы с неподеленными электронными парами, обеспечивающими рост поверхностной энергии. [c.188]

    Изучение поверхностной энергии полимеров оказывается задачей еще более сложной, чем изучение поверхностной энергии металлов и других неорганических материалов. Своеобразие и специфика свойств полимеров исключают применение многих рассмотренных выше методов для измерения их поверхностной энергии. Это относится прежде всего к механическим методам, методам, основанным на изучении кинетических явлений в кристаллических объектах, и к расчетным. Но количественная оценка поверхностной энергии полимерных субстратов представляет еще больший практический интерес, чем изучение этой характеристики применительно к неорганическим субстратам. Дело в том, что при сочетании полимерных адгезивов с полимерными субстратами соотношения поверхностных энергий оказываются подчас весьма близкими, и при формировании адгезионного контакта наряду с кинетическими факторами особую роль начинают играть термодинамические факторы. Практические вопросы адгезионной прочности могут быть решены только с учетом соотношений поверхностных энергий адгезива и субстрата. Поэтому ведутся интенсивные поиски методов количественной характеристики поверх-/ ностной энергии полимеров. Неоднократно предпринимались попытки определения у путем экстраполяции к комнатной температуре температурной зависимости поверхностной энергии расплава (рис. II.2). Правомерность экстраполяции даже для аморфных полимб ров может быть подвергнута сомнению [95—97]. Дело в том, что переход полимера из расплава в стеклообразное состояние связан с изменением энтропии, а проводя экстраполяцию температурной зависимости поверхностного натяжения расплава, исходят из предположения, что полимер в твердом состоянии [c.60]


    Несколько слов о параметре я. Необходимость учета адсорбции паров при измерении поверхностной энергии твердого тела не подлежит сомнению. В табл. П.З приведены значения я для различных сочетаний жидкость — твердое тело [149, 150]. Как видно из этих данных, иногда эта величина оказывается соизмери-мой с адгезией. Однако для субстратов полимерной природы величиной я часто пренебрегают. Возможно, что я действительно составляет для этих материалов всего несколько эрг/см . Но такое пренебрежение может привести, как и пренебрежение величиной к существенным ошибкам в оценке поверхностной энергии твердого тела, поэтому формально нет оснований без соответствующих данных полагать я = О [961. Но имеются и убедительные доказательства того, что величина я иногда действительно пренебрежимо мала [162 . Так, при изучении зависимости адсорбции на политетрафторэтилене от длины цепи было найдено [163], что я линейно уменьшается с ростом цепи и становится, например для гексадекана, близкой к нулю. Некоторые авторы считают [158], что несовпадение значений у и у , найденных экстраполяцией температурной зависимости поверхностного натяжения расн.лава, также является аргументом против метода Цисмана. [c.69]

    И около 12 ООО для алмаза (грань 111). Посколько в качестве адгезивов мы рассматриваем прежде всего органические полимеры, анализировать соотношение у и имеет смысл только для полимерных субстратов. Для этих материалов оценивать величину Ут субстрата можно по значению критического поверхностного натяжения смачивания ук- Иногда удается обнаружить определенную корреляцию между значением адгезионной прочности и соотношением новерх ностных энергий адгезива и субстрата. Например, сопротивление нормальному отрыву субстратов, склеенных эпоксидной смолой (ук = 42 дин/см), растет с увеличением Y субстрата (рис. 11.10). Такая зависимость вполне объяснима, поскольку в изученных системах Усубстрата < Тадгезива. И ПО мере роста у субстрата возникают условия для выполнения неравенства (11.48). [c.79]

    Важнейшим способом направленного регулирования прочности адгезионного соединения является, несомненно, подготовка поверхности субстрата. Прежде всего следует указать на такую из основных мер, как очистка поверхности перед нанесением адгезива. Особенно велико значение чистоты поверхности для материалов с высокой поверхностной энергией — металлов, стекол. Способность этих субстратов адсорбировать пары и газы, а также загрязняться маслами общеизвестна. Поверхности полимерных субстратов менее адсорбционноспособны, но вопросы чистоты применительно к ним также актуальны. Некоторые из этих материалов подвержены влиянию кислорода, озона, влаги, различных [c.369]

    Адгезионная прочность многослойного материала зависит от толщины слоя адгезива, условий формирования зоны контакта адгезив — субстрат (температура, давление и т. д.) и других факторов. Для повышения адгезии полимерных пленок друг к другу их поверхность подвергают окислению, воздействию электрических разряДбв, пламени, УФ-света, газообразного хлора, овона, ионизирующего излучения и другим воздействиям. Эти методы обработки инертных субстратов способседуют повышению поверхностной энергии и, следовательно, адгезии [19—26]. [c.175]

    Даже при 0<9О° спонтанные процессы смачивания поверхности субстрата минимально вязким адгезивом не обеспечивают достижения близкой к максимальным значениям площади молекулярного контакта. Действительно, приложение к равновесной системе внещнего давления приводит к последующему росту угла 0. Это обусловлено сложным механизмом растекания (даже при отсутствии испарения, растворения субстрата адгезивом, протекания межфазной химической реакции и т. д.) за счет диффузионных явлений, изменения объема капли, морфологии поверхности. Строго говоря, уравнение (1) справедливо лишь для изотермо-изобари-ческого процесса смачивания макроскопических мало-сжимаемых нерастворимых тел массивной средой. Скорость растекания растет с уменьшением объема капли и снижается с ростом шероховатости поверхности, причем в основе этих эффектов лежит образование на твердой поверхности аутофильных или аутофобных по отношению к жидкой фазе адсорбционных слоев, а также изменение полярной и неполярной (дисперсионной) составляющих поверхностной энергии контактирующих фаз. В общем случае термодинамический учет этих факторов весьма сложен и определяется молярными объемами жидкой и твердой фаз, структурными параметрами по Пригожину и глубиной потенциальной функции Лен-нард-Джонса. Вследствие этого многочисленные попытки модифицировать базовое уравнение (1), приблизив его к описанию поведения полимерных систем, в лучшем случае носят полуэмпирический характер. [c.8]

    Эффективно также регулирование природы поверхности полимерных субстратов введением в них (модификацией) низкомолекулярных соединений с их последующей миграцией (выпотеванием). Несмотря на то что подобные соединения (например, бензотрихлорид, хлорсульфополиэтилен и т.д.) способны к некоторым изменениям в процессах модификации и выпотевания, их химическую природу легче привести в соответствие с исходными теоретическими требованиями, чем поверхность в целбм. В данном случае существенна прежде всего диффузионная способность модификатора, т. е. возможность обогащения его молекулами приповерхностных и поверхностных слоев субстратов. При условии авмс <анмс низкомолекулярный модификатор стремится мигрировать на поверхность субстрата. Одновременно происходит некоторое снижение энергии поверхности, но, с другой стороны, интенсифицируются процессы смачивания субстрата адгезивом и образования химических связей через границу их раздела. [c.35]

    Для повышения адгезии полимерных пленок друг к другу их поверхность подвергают окислешш электронной обработкой, воздействием электрических разрядов, пламени, ультрафиолетового света, газообразного хлора, ионизирующего излучения и др. Эти методы модификации поверхности инертных субстратов способствуют повышению поверхностной энергии и, следовательно, улучшению смачивания и молекулярного контакта. [c.25]

    Препарированные пигменты получают введением веществ, которые либо внедряются в кристаллическую решетку их частиц [(что возможно при близости химического строения пигмента и препарирующего вещества, как, например, у низкoXv opиpo-ванного фталоцианина при получении устойчивой а-модификации фталоцианина (см. разд. 17.1.1)] и делают ее более стабильной, либо снижают поверхностную энергию частиц пигмента (пластификаторы — дибутил- и диоктилфталаты и т. п.), либо механически препятствуют слиянию отдельных частиц в крупные агрегаты (полимерные вещества — латексы, природные и синтетические смолы). Выбор препарирующих веществ определяется химической природой как пигмента, так и субстрата, для окрашивания которого предназначен пигмент. Например, пигменты для поливинилхлорида, эпоксидных и полиэфирных смол препарируют смешением с фталатами, пигменты для полиолефинов и полистирола — с низкомолекулярным полипропиленом и т. д. Смешение обычно производится перед сушкой и диспергированием. Содержание чистого пигмента в препарированных формах составляет 20—40%. [c.564]

    Влияние толщины покрытия из эпоксидного полимера на его температуру стеклования также зависит от того, какова поверхностная энергия субстрата. В работе [134] методом обращенной газовой хроматографии определяли температуру стеклования эпоксидного полимера (ЭД-20 + ПЭПА) по перегибу кривой зависимости удерживаемого объема от обратной температуры 1 Уя—1/Т. Как видно из рис. 4.8, а, в случае низкоэнергетической поверхности температура стеклования практически не изменяется с изменением толщины полимера. Наибольшее увеличение Тс пленки толщиной 0,01-10 м авторы связывают с ограничением подвижности полимерных цепей вблизи твердой поверхности. Характер изменения Тс для поверхностей высокой энергии отражает сложную структуру пограничного слоя. Для пленок толщиной 0,ОЫО —0,03-10 на кривой зависимости [c.92]

    Наличие межфазной сетки валентных связей в большинстве случаев исключает возможность снижения прочности адгезионных соединений под действием активных сред. Об этом свидетельствуют данные [320], полученные при исследовании эластомеров в опыте, когда адгезив был модифицирован резорцинофенодоформальдегидным олигомером ФР-12 с целью реализации обменного взаимодействия через границу раздела фаз (табл. 5). Аналогичные результаты получены при окислении полимерных субстратов [314, 315, 321] либо при кислотной [322, 323] или сульфидной [324] обработке металлов, обусловливающей генерирование функциональных групп, обеспечивающих образование межфазных ковалентных связей. Так, обработка титана неорганическими продуктами, приводящая к наличию двух уровней поверхностной энергии субстрата (до 50 и более 72,8 мН/м), обусловливает существенное различие водостойкости его адгезионных соединений [317]. Как следует из рис. 26, для относительно низкоэнергетической поверхности прочность системы в воде не менее чем в [c.75]

    Эти предпосылки лежат в основе влияния энергетических факторов поверхности субстратов на прочность их адгезионных соединений. Подтверждение такому выводу получено Райсиным [348], показавшим, что прочность пленки сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена, остающейся на поверхности металла, линейно связана с поверхностной энерг ией последнего (рис. 28). Аналогичные результаты были получены для полимерных субстратов (полиэтилена, полиметилметакрилата, полиэтилентерефталата, политетрафторэтилена), на которые металлизацией в вакууме нанесен слой алюминия толщиной 0,15 мкм между усилием отделения покрытия и поверхностной энергией субстрата наблюдается линейная связь. [c.79]


Смотреть страницы где упоминается термин Поверхностная энергия полимерных субстратов: [c.12]    [c.189]    [c.12]   
Смотреть главы в:

Основы адгезии полимеров -> Поверхностная энергия полимерных субстратов




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Поверхностная энергия

Поверхностная энергия субстрат

Субстрат



© 2025 chem21.info Реклама на сайте