Остаточные напряжения и их влияние на адгезионную прочность

Учитывая существенное влияние остаточных напряжений на адгезионную прочность, целесообразно более подробно коснуться некоторых основных факторов, влияющих на эти напряжения. Универсальный метод снижения остаточных напряжений заключается в создании условий, обеспечивающих быстрое пререкание релаксационных процессов. Пути создания таких условий могут быть различны и зависят от химического состава и типа полимера. Наиболее распространенные способы снижения остаточных напряжений основаны на ослаблении межмолекулярного взаимодействия между структурными элементами, в частности введением низкомолекулярных пластификаторов. В качестве примера приведем данные [32] о влиянии на остаточные напряжения и адгезионную прочность введения в ПВА структурного пластификатора — трикрезилфосфата (ТКФ) [c.188]

Предложен метод оценки защитных свойств покрытий расчетами кинетики старения материала исходя из условий сохранности адгезионной прочности на границе раздела фаз субстрат - адгезив . Обосновано положение, в соответствии с которым остаточная адгезионная прочность по истечении заданной продолжительности межремонтного цикла должна превышать сумму отрывающих (антиадгезионных) напряжений, возникающих под влиянием случайных (не учитываемых при расчетах и проектировании) факторов. [c.5]

Обосновано положение, в соответствии с которым остаточная адгезионная прочность сг7 по истечении времени должна превышать сумму отрывающих (антиадгезионных) напряжений, возникающих под влиянием случайных (не учитываемых при расчетах и проектировании) факторов [c.8]

С другой стороны, длительная адгезионная прочность подчас меньше длительной когезионной прочности клея. При одинаковой природе адгезионных и когезионных связей причиной этого могут являться концентрирующиеся на границе раздела напряжения, возникающие из-за усадки клея при отверждении, разности модулей упругости и коэффициентов линейного расширения клея и склеиваемых материалов, действия внешней нагрузки и т. д. Коэффициент длительной прочности адгезионных связей между стекловолокном и связующим сильно колеблется [14] и составляет 0,2—0,65. В то же время коэффициент длительной когезионной прочности связующих равен 0,8. Меньшая долговечность адгезионных связей обусловлена тем, что даже в отсутствие внешней нагрузки в стеклопластиках, так же как и в клеевых соединениях, под влиянием усадки связующего, технологических и эксплуатационных факторов остаточные напряжения на границе смола.— стекловолокно могут достигать 35% прочности связующего в зависимости от природы полимера [39, 40]. Разница в деформациях наполнителя и полимера не дает им работать согласованно. [c.233]

Приведенные выше данные отражают влияние межфазных связей на адгезионную прочность, однако они не позволяют оценить собственно адгезию — ту часть работы, которая затрачивается на разрыв межфазных связей. Собственно адгезия (или истинная адгезия, истинная адгезионная прочность) могла бы служить более корректной характеристикой прочностных свойств адгезионных соединений, так как на нее не оказывают влияния различные побочные факторы — размеры и формы образцов, остаточные напряжения, деформационная слагаемая. Особенно велико влияние деформационной слагаемой. Поэтому для оценки собственно адгезии необходимо уметь определять деформационную слагаемую. [c.45]

Итак, при вырыве стержня из блока полимера работа внешней силы затрачивается как на разрыв межфазных молекулярных связей ( с), так и на деформацию компонентов адгезионного соединения. Кроме того, на адгезионную прочность в системе стержень — пленка покрытия — блок эпоксидной смолы оказывают влияние остаточные напряжения. Авторы работы [146] полагают, что действие остаточных напряжений сводится только к контактному давлению, которое оказывает блок эпоксидной смолы на стержень с покрытием. Как известно, радиальные напряжения, которые действуют в пленке обволакивающего покрытия [c.49]

На основании изложенного выше можно сделать вывод, что предложенный в работе [146] способ оценки собственно адгезии некорректен, так как не учитывает затраты на деформацию слоя полимера, а также влияние растягивающих остаточных напряжений. Приведем в качестве примера два, на наш взгляд, достаточно удачных метода оценки адгезионной прочности, незамаскированной влиянием побочных эффектов. Так, в [c.52]

Следует, однако иметь в виду, что метод экстраполяции адгезионной прочности к нулевому значению толщины слоя (блока) полимера применим, по-видимому, для ограниченного числа случаев. Дело в том, что зависимости адгезионной прочности от толщины не имеют однозначного вида. Так, может наблюдаться линейный рост адгезионной прочности при увеличении толщины слоя адгезива [154]. Это характерно главным образом для эластичных адгезивов [21, 22, 25], причем зависимость адгезионной прочности от толщины адгезива описывается кривыми с насыщением. Однако для многих адгезивов имеет место зависимость иного рода с увеличением толщины слоя адгезива адгезионная прочность не возрастает, а снижается, что вызвано масштабным эффектом, а также влиянием остаточных напряжений 22, 25]. Иногда для одного и того же адге [c.53]

Попытки более корректной оценки адгезионной прочности содержатся и в других работах. Так, в [173] сделана попытка учесть влияние на адгезионную прочность остаточных напряжений в системе полимер — волокно. [c.54]

ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА АДГЕЗИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ [c.185]

Ориентационные напряжения в пленках покрытий на стержне могут оказать существенное влияние на адгезионную прочность системы в процессе теплового старения. Дело в том, что размораживание ориентационных напряжений при повышении температуры должно служить дополнительным фактором, ускоряющим снижение адгезионной прочности. Зависимость остаточных напряжений в подобных покрытиях от продолжительности теплового старения немонотонна, что объясняется протеканием релаксационных процессов в процессе старения. С одной стороны, при старении происходит рост жесткости пленок и существенное повышение температуры стеклования, что приводит к нарастанию остаточных напряжений. С другой стороны, релаксация ориентационной составляющей приводит к общему снижению уровня напрян ений на первых этапах теплового старения. Эту тенденцию удалось обнаружить [31] при помощи [c.186]

В условиях немонотонного изменения остаточных напряжений вполне логично ожидать и немонотонного изменения адгезионной прочности, что и было обнаружено экспериментально (рис. 4.14). Незначительный подъем адгезионной прочности, вызванный, по-видимому, преобладающим влиянием релаксации ориентационных напряжений на одном из этапов теплового старения, сменяется затем периодом необратимого снижения этой характеристики (см. рис. 4.14). Обращает на себя внимание характерная деталь минимальное значение остаточных напряжений (рис. 4.13) хорошо совпадает по времени со скачком в значении адгезионной прочности (рис. 4.14). Оба эти эффекта наблюдаются после 40 сут старения. Такое совпадение, несомненно, не случайно. [c.188]

Установлено, что применяемые в про.мышленности порозаполнители, грунты и шпатлевки в ряде случаев снижают запас адгезионной прочности и долговечность полиэфирных покрытий. В связи с этим исследовали также влияние эластичных грунтов и порозаполнителей с добавками. Оказалось, что при введении добавок в порозаполнитель КФ-1 адгезионная прочность покрытий мало изменяется. Значительное улучшение адгезии покрытий наблюдается при обработке поверхности подложки грунтов на основе поливинилацетата. Установлено, что через 6 ч формирования полиэфирных покрытий на основе лака ПЭ-220 наблюдается релаксация внутренних напряжений на 30" от максимальной величины. В связи с этим остаточные внутренние напряжения в покрытиях, сформированных на подложках, модифицированных поливинил- [c.153]

Композиционные материалы — армированные пластики, клеевые соединения, лакокрасочные покрытия и другие гетерогенные полимерные системы — успешно функционируют благодаря достаточным по величине и стабильным во времени адгезионным связям между компонентами. Поэтому понятен интерес к проблеме расчета адгезионных соединений, определения физико-механических характеристик и прогнозирования их при действии эксплуатационных факторов, в том числе длительной нагрузки. Имеется большое число публикаций по этим вопросам, однако в большинстве случаев они посвящены либо только механике соединений, либо только влиянию состава и технологии применения адгезива на свойства систем, а представления о физических основах процесса деформирования и разрушения таких материалов остаются в тени. Среди публикаций практически нет обобщающих работ, в которых эти вопросы рассматривались бы в комплексе и касались бы адгезионных соединений различного назначения. Между тем реакция адгезионных пар в композитах, клееных конструкциях, лакокрасочных покрытиях и т. п. на действие сил разного происхождения весьма схожа. Практически все модельные соединения, применяемые при испытаниях армированных пластиков, клеевых соединений, характеризуются неравномерным распределением напряжений. Вследствие этого определяемая средняя прочность не отражает действительной адгезионной прочности. Помимо всего прочего, это создает искаженное представление об адгезионной способности полимерных систем и механизме адгезионного взаимодействия. Кроме того, в механике к настоящему времени получили развитие расчетные методы, позволяющие оценить напряжения в различных соединениях, их перераспределение вследствие релаксационных процессов, выявить влияние остаточных напряжений. В последнее время для оценки работоспособности [c.5]

Механизм разрушения армированных полимеров представляет собой сложный физико-механический процесс, при изучении которого необходимо учитывать не только характер нагружения, но и совокупное влияние таких факторов, как прочностные и упругие характеристики компонентов, их дисперсия, относительное объемное содержание полимера и армирующего волокна, релаксационные явления в них, прочность адгезионной связи полимера с волокном, технология создания композита (остаточные напряжения и т. п. [18, 28, 224, 225]). Естественно, что для изучения столь сложного явления разрабатывают и применяют различные модели, позволяющие наблюдать или объяснять тот или иной эффект. [c.178]

Спецификой длительного сопротивления адгезионных соединений в различных изделиях является зависимость прочности от остаточных напряжений, заложенных на стадии формирования соединений или появившихся при их эксплуатации. Эта зависимость может проявляться более или менее явно. В наиболее отчетливом виде ее отрицательное влияние должно проявляться в клеевых соединениях, в лакокрасочных покрытиях, особенно в тех, в которых направление действия внешней нагрузки совпадает с направлением усилий от остаточных напряжений. В стеклопластиках влияние остаточных напряжений, по крайней мере частично, может способствовать росту длительного сопротивления, поскольку усадочные напряжения в матрице повышают фрикционную составляющую прочности соединения волокна с матрицей. Тот же эффект характерен для клеевых соединений типа труба в трубе . С учетом сказанного выражение (8.2) приобретает вид [c.195]

Из хода кривых видно, что наибольшую адгезионную прочность имеют полимеры, содержащие 5 вес. ч. полисульфида на 100 вес. ч. смолы. Дальнейшее увеличение количества полисульфида вызывает ухудшение адгезии. Это, по-видимому, связано, с одной стороны, с влиянием полярных эпоксигрупп смолы, а с другой — с увеличением эластичности полимера в результате модифицирования небольшим количеством полисульфида, что приводит к увеличению релаксационной способности и способствует более равномерному распределению остаточных напряжений, возникающих при термоотверждении полимера в результате усадочных явлений. [c.57]

Влияние наполнителей. Различные наполнители органической и минеральной природы, могут оказывать существенное влияние как на процесс формирования адгезионного контакта, так и на свойства клеевого соединения. Введение наполнителей снижает остаточные напряжения в клеевом слое, что сопровождается повышением прочности адгезионной связи. Металлы и их окислы могут служить не только наполнителями, но и сшивающими агентами. С помощью наполнителей (например, аэросила) можно регулировать тиксотропные свойства клеев [74, 75]. В некоторых случаях введение наполнителей способствует увеличению не только прочности, но и теплостойкости клеевых соединений. [c.24]

Выбор между превалирующим влиянием кинетических факторов или совместимости на природу межфазного взаимодействия полимеров предполагает необходимость привлечения количественной характеристики также и последнего процесса. Для этого можно воспользоваться так называемым параметром совместимости р = (А ) , значение которого определяется параметрами растворимости контактирующих полимеров, отражая высоту энергетического барьера на границе их раздела. По величинам эффективной мольной энергии когезии и ван-дер-ваальсовых объемов повторяющихся звеньев [243] были из уравнения (219) найдены значения 5 для трех бутадиеннитрильных эластомеров и поликапроамида. Отсюда Р для трех систем составили соответственно 16,8 13,7 и 8,4. Сопоставление этих характеристик с прочностью адгезионных соединений эластомер-полика-проамид показывает, что при температуре контакта 293 К для нефракцио-нированных образцов наблюдается полностью симметричная функции Ррас линейная зависимость (см. рис. 52), заметно отклоняющаяся от прямой при переходе к монодисперсным адгезивам. В то же время, как и следовало ожидать, с ростом температуры зависимость между Рр с и Р вырождается, свидетельствуя о нивелировании роли совместимости. Подобные эффекты имеют место при отсутствии существенных различий в остаточных напряжениях, возникающих при формировании адгезионных соединений, или когда эти напряжения учитывают путем приведения значений прочности системы по разнице между температурами стеклования адгезивов и измерения сопротивления их отрыву от субстрата [564]. [c.119]

Характер влияния функциональных групп на свойства пленок и клеевых соединений зависит от химического состава и жесткости основной цепи. Например, для дисперсий сополимера бутилакрилата и бутил-метакрилата наибольшие значения остаточных напряжений и адгезионной прочности наблюдаются при наличии в сополимере амидных групп, а высокая когезионная прочность — при наличии карбоксильных. Это также обусловлено структурой пленок. Наиболее неоднородная глобулярная структура и малая прочность отмечаются для сополимеров, содержащих амидные и нитрильные группы. Имеет значение также и концентрация полярных групп. Как следует из табл. 3.9,. с увеличением содержания метакриловой кислоты в акриловой дисперсии БМ-12 симбатно возрастают остаточные напряжения и адгезионная прочность, и при содержании 15 % метакриловой кислоты происходит самопроизвольное разрушение покрытий [104]. Это связано с изменением глобулярных образований и уменьшением однородности пленки. Пленки из дисперсий с наиболее однородной структурой, содержащие оптимальное число групп СООН, могут формироваться при температуре ниже температуры стеклования полимера. [c.91]

Одним нз важнейши.х факторов, влияющих на адгезионную прочность, являются остаточные напряжения, возникающие в адгезионных соединениях и концентрирующиеся на границе раздела фаз. Обусловленные усадочными явлениями в слое полимера, а также различием термических коэффициентов расширения компонентов, эти напряжения зависят от релаксационных процессов и определяются также характером межфазных связей. Последний момент, отражающий, по существу, влияние межфазных молекулярных сил на адгезионную прочность, изучен в настоящее время недостаточно. В одном из разделов монографии показано, что ограничение интенсивности адгезионного взаимодействия в зоне контакта двух полимеров позволяет реализовать амортизирующую роль межфазной поверхности в условиях действия высоких остаточных напряжений и тем самым повысить долговечность адгезионного соединения. [c.9]

СМОЛЫ, можно изменять уровень остаточных напряжений, возникающих при отверждении. На рис. 1.17 показана зависимость остаточных напряжений в слое эпоксидной смолы от температуры отверждения. В данном случае речь идет о нормальных остаточных напряжениях, равномерно распределенных по сечению пленки покрытия. Однако несомненно, что если повыщение температуры отверждения вызывает рост нормальных напряжений в пленке покрытия на плоской подложке, то радиальные напряжения в слое эпоксидного компаунда на стержне также при этом должны возрасти. Следовательно, должно возрасти и контактное давление и, следовательно, усилие вырыва стерлсня из блока. Однако экспериментальные данные (см. рис. 1.16) показывают, что ни адгезионная прочность, измеренная по усилию вырыва, ни сила трения не зависят от температуры отверждения блока эпоксидного компаунда. Этот несколько неожиданный результат обусловлен, очевидно, тем, что пленка покрытия оказывает демпфирующее влияние и нивелирует различия в контактном давлении блока эпоксидного компаунда на стержень. [c.51]

Нужно также добавить, что кроме собственных усадочных, а также термических напряжений в адгезионных соединениях в ряде слу-4 чаев действуют ориентационные напряжения, влияние которых на адгезионную прочность и долговечность может быть существенным. Выявление ориентационных напряжений в полимерных покрытиях описано в [29, 30] на примере образцов, представляющих собой стержень с пленкой эмальлака—эмаль-провод. При нагревании имеющего замороженную деформацию образца выше температуры стеклования происходит размораживание деформации или возникают дополнительные напряжения (если размеры образца фиксированы). На рис. 4.12 приведена температурная зависимость остаточных напряжений в пленках полимерных покрытий, полученных фильерным методом. Измерение напряжений производили изометрическим методом [29] на пленках эмальлаков, снятых с эмальпроводов. [c.186]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология