Полимеры, прочность адгезионная

Количественно адгезия (и аутогезия) полимеров может быть определена двумя методами 1) одновременным отрывом по всей площади контакта одной части адгезионного соединения от другой и 2) постепенным расслаиванием адгезионного соединения. В первом случае разрушающая нагрузка может прилагаться в направлении как перпендикулярном к плоскости контакта поверхностей (испытание на отрыв), так и параллельном ей (испытание на сдвиг). Силу, преодолеваемую при одновременном отрыве по всей площади контакта адгезионного соединения и отнесенную к единице площади, называют адгезионным давлением или давлением прилипания (единица измерения дин/см ). Метод одновременного отрыва дает наиболее прямую и точную характеристику прочности адгезионного соединения, однако он связан с некоторыми экспериментальными затруднениями, заключающимися, в частности, в необходимости строгого центрирования испытуемого образца и сложности создания условий для равномерного распределения напряжений по всему его сечению. Для обозначения сил, преодолеваемых при постепенном разрушении контакта (расслаивании), применяется термин сопротивление расслаиванию или расслаивающее усилие (единица измерения дин/см). Очень часто адгезию, определяемую при расслаивании, характеризуют не силой, а работой, которую необходимо затратить на отделение адгезива от субстрата (единица измерения эрг/см ). [c.157]

Большое влияние на прочность адгезионной связи наполнителя со связующим оказывает тепловое расширение компонентов системы, зависящее как от свойств полимера, так и от значения температуры (табл. 17). [c.58]

Если растворитель активно взаимодействует с поверхностью, то формирование адгезионного соединения начинается фактически только тогда, когда большая часть растворителя удалена из системы и возможно образование большого числа связей между полимерной молекулой и поверхностью в условиях, когда функциональные группы полимера уже не блокированы растворителем. В этом случае при удалении растворителя в ходе формирования пленки на поверхности происходит постепенное возрастание концентрации раствора и резко изменяется соотношение между суммарным числом взаимодействий полимерных молекул и молекул растворителя с поверхностью. Одновременно происходит и изменение структуры полимера, протекают процессы возникновения и релаксации внутренних напряжений, оказывающие влияние на прочность адгезионной связи [242, 243]. [c.174]

Следовательно, условия, при которых происходит адсорбция полимеров из растворов, и условия образования адгезионной связи резко отличаются. Еще большим становится это различие, если адгезионное соединение получается не из раствора, а любым другим путем. Поэтому экспериментально нельзя установить прямой связи между адсорбцией полимера из раствора и адгезией его к данной поверхности, хотя она, безусловно, существует. Характер адсорбции определяет структуру возникающего на поверхности слоя, которая должна влиять на прочность адгезионной связи. В частности, [c.174]

Таким образом, из изложенного следует, что изучение набухания наполненных полимеров может дать ценную информацию об их структуре. Если при получении наполненного полимера, например при вулканизации, под влиянием наполнителя не происходит изменения числа химических связ Й, то по данным о набухании можно определить число дополнительных узлов в сетке полимера, образованных в результате физических взаимодействий макромолекул полимера с поверхностью наполнителя. Это дает возможность качественно судить о прочности адгезионных связей, поскольку теоретические уравнения для процесса набухания учитывают как химические, так и физические связи. [c.37]

Важное значение для определения прочностных характеристик имеет прочность адгезионной связи полимера и наполнителя, т. е. энергия взаимодействия на границе раздела [311, 312]. Поэтому поверхностная обработка наполнителя, в результате которой изменяется природа взаимодействия на границе раздела, оказывает [c.171]

В случае армированных пластиков [326] уменьшение усадки приводит к снижению перенапряжений, возникающих на армирующих элементах. Вместе с тем повышение прочности адгезионной связи полимера с наполнителем приводит к возрастанию роли перенапряжений на поверхности раздела, что отрицательно влияет на прочность [327]. Существенно, что максимальные касательные и нормальные напряжения, возникающие, например, в стеклопластиках, зависят от механических характеристик полимера и подложки [328]. [c.180]

Это явление недавно было подробно рассмотрено в работе [17]. В настоящее время едва ли можно отрицать связь между усиливающим действием наполнителей, с одной стороны, и флоку-ляцией частиц наполнителя в полимере, с другой 118 23]. Характерно, что образование геля является в основном результатом химического взаимодействия полимера с частицами наполнителя, обусловливающего максимальную прочность адгезионных связей. [c.339]

Таким образом, во всех исследованных нами случаях разрушение наполненных систем (независимо от типа полимера, а также от типа наполнителя и его активности) имеет адгезионный характер, т. е. осуществляется путем отделения (отслаивания) полимера от поверхности частиц наполнителя. Поэтому повышение прочности адгезионной связи полимера с наполнителем приводит к соответствующему росту прочности наполненных систем. [c.346]

Другая группа вопросов, рассмотренных в этой главе, связана с проявлением эффекта дальнодействия. В связи с этим были рассмотрены методы выявления микрогетерогенности твердой поверхности, локальных электрических нолей и активных центров, обладающих значительным дальнодействием. Дальнодействие поля поверхностных сил субстрата приводит к тому, что значительная по глубине область адгезива, примыкающая к поверхности субстрата, вовлекается в сферу действия поверхностных сил. Это обусловливает не только особенности адсорбции полимеров на твердых поверхностях, по и особенности структуры слоя адгезива, примыкающего к твердой поверхности. Подобный эффект (эффект дальнодействия) — явление достаточно широко распространенное, встречающееся при нанесении на подложки объектов различной природы. Но именно для полимеров эффект дальнодействия особенно ощутим, поскольку в полимерах, даже находящихся в растворе, существуют надмолекулярные образования значительных размеров (фибриллы, домены и т. п.). В этом случае модифицирующее влияние подложки простирается на значительную глубину. В слое полимера, примыкающем к твердой поверхности, происходят не только структурные преобразования — изменяются все физико-химические свойства этого модифицированного слоя. Изменение свойств (в том числе и физико-механических) модифицированного слоя отражается на адгезионной прочности, так как эта характеристика зависит не только от интенсивности молекулярного взаимодействия на границе раздела фаз, по и от механических свойств компонентов системы. Таким образом, рассмотренные выше процессы формирования молекулярного контакта оказывают определяющее влияние па прочность адгезионного соединения. [c.145]

Однако такой традиционный подход для адгезионных соединений не является исчерпывающим. Существование границы раздела в адгезионных соединениях и молекулярных сил взаимодействия между соединяемыми материалами вносит специфику в поведение адгезионных соединений. С одной стороны, это проявляется в хорошо известном факте, что даже в случае шероховатых и пористых субстратов (когда проявляется механический эффект) прочность адгезионного соединения может быть невысокой нри отсутствии интенсивного молекулярного взаимодействия адгезива с субстратом, и, наоборот, адгезионная прочность может быть чрезвычайно высокой и при отсутствии механического заклинивания и зацепления адгезива в порах и неровностях поверхности субстрата, если имеется интенсивное межмолекулярное взаимодействие соединяемых материалов. С другой стороны, молекулярное взаимодействие адгезива с субстратом приводит к существенному изменению механизма деформации адгезива, выявляет скрытые потенциальные возможности полимера и таким образом воздействует на прочность адгезионного соединения. Несомненно, исчерпывающий анализ проблем механики адгезионных соедине ний и основ адгезионной прочности должен служить темой специального исследования. [c.204]

Имеется еще несколько методов, также основанных на принципе постепенного отслаивания пленки адгезива от поверхности субстрата [32, 36]. Нашел применение метод [127], основанный на определении скорости отслаивания пленки полимера от подложки под действием постоянного отслаивающего усилия [166—168]. Предложено [179] оценивать прочность адгезионного соединения [c.219]

Влияние условий формирования адгезионного контакта на прочность адгезионных соединений можно проследить на системе полимер — металл. В частности, для данной системы была обнаружена зависимость адгезионной прочности от температуры. Повышение температуры не только облегчает достижение адгезионного контакта, но может приводить и к некоторым дополнительным эффектам, например вызывать появление у адгезива функциональных групп, способствующих повышению адгезии. [c.297]

Весьма сложная зависимость существует между количеством сшивающего агента (в случае термореактивных полимеров) и адгезионной прочностью [106 111, с. 227, ИЗ 148—151]. [c.311]

Физико-химические закономерности адгезии полимеров, изложенные в первой части монографии, и экспериментальный материал, приведенный во второй части, позволяют выработать единый подход к проблеме адгезии полимеров, теоретической основой которого является молекулярная теория адгезии [1—4]. Таким образом, учитываются физико-химические особенности полимерных адгезивов, закономерности взаимодействий полимер — субстрат и факторы, обусловливающие прочность адгезионного соединения. По существу, это единственно возможная позиция, позволяющая анализировать проблемы адгезии всесторонне, в то-время как другие теории адгезии рассматривают частные [вопросы диффузию при формировании адгезионного соединения, реологические эффекты, закономерности деформации и разрушения адгезионных соединений. Эти вопросы, как мы видели, рассматриваются и молекулярной теорией адгезии, но именно как частные-вопросы при анализе той или иной стороны проблемы. [c.363]

Прочность адгезионных соединений и механизм их разрушения являются частью общей проблемы прочности и разрушения твердых тел. Однако некоторые аспекты адгезионной прочности требуют специальных исследований, например механические свойства модифицированных слоев полимеров. Ориентирующее влияние твердой поверхности, эффект дальнодействия поверхностных сил приводит к образованию в зоне контакта полимера с твердой поверхностью слоев, отличающихся по структуре и механическим свойствам от основной массы полимера и оказывающих большое влияние на адгезионную прочность. [c.386]

Особенности совместной деформации полимера в контакте с субстратом, а также влияние адгезива на свойства субстрата (разновидность эффекта Ребиндера) — специфичные и весьма важные аспекты прочности адгезионных соединений и гетерогенных систем вообще. [c.386]

Она не может удовлетворительно объяснить образование адгезионной связи между иолимерами, близкими но своей природе. Действительно, двойной электрич. слой может возникать только на границе контакта двух различных полимеров. Следовательно, прочность адгезионного соединения должна падать по мере сближения природы полимеров, приведенных в контакт. На самом деле этого не наблюдается. [c.13]

При анализе экспериментальных данных показано, что при воздействии воды и некоторых других сред на покрытия из немодифицированных термопластичных полимеров [30] адгезионная прочность снижается до О или до определенного равновесного значения. Снижение адгезионной прочности начинается практически с самого начала экспозиции покрытий в воде и заканчивается за 10-Ю" ч при 20 °С и за 0,1-100 ч при температуре 50 °С и выше [31]. [c.76]

Ур-ния (1) и (2), приложимые в случае, когда хотя бы одна фаза жидкая, совершенно неприменимы для оценки прочности адгезионной связи между двумя твердыми телами, т. к. в последнем случае разрушение адгезионного соединения сопровождается различного рода необратимыми явлениями, обусловленными различными причинами неупругими деформациями адгезива и субстрата, образованием в зоне адгезионного шва двойного электрич. слоя, разрывом макромолекул, вытаскиванием продиффундировавших концов макромолекул одного полимера из слоя другого и др. [c.9]

Для обеспечения прочного адгезионного соединения необходимо по возможности увеличить площадь контакта. Однако следует иметь в виду, что одного этого часто бывает недостаточно, если поверхностный слой одного из соединяемых тел обладает низкой механической прочностью. Так, в случае кристаллизующихся полимеров, у которых рост сферолитов сопровождается вытеснением низкомолекулярных фракций на периферию, поверхностный слой, если не принять специальных мер, обеспечивающих интенсивное зародышеобразование на поверхности, будет обладать меньшей прочностью. Увеличения прочности поверхностного слоя удается добиться, инициируя формирование сетчатых структур на поверхности твердого тела [6]. Плавление кристаллизующихся полимеров на поверхности подложки, обладающей высоким уровнем свободной поверхностной энергии (например, полиэтилена на поверхности алюминия), обеспечивает формование прочных адгезионных соединений. В тоже время адгезия к поверхности алюминия полиэтиленовой пленки, охлаждение которой происходило на воздухе, оказывается невелика. Известны экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что интенсивное зародьппеобразование, возникающее на поверхности с высокой поверхностной энергией, сопровождается вытеснением с поверхности низкомолекулярных фракций. Одновременно в поверхностном слое возникает большое число межмолекулярных и внутрикристаллических зацеплений. Оба эти эффекта приводят к упрочнению поверхностного слоя и способствуют увеличению прочности адгезионного соединения. [c.83]

Технология создания такой конструкции покрытия заключается в следующем На поверхность металла любым методом наносят микроучастками полимер (а). На свободные от полимера участки поверхности электролитически осаждают металл, частично замуровывая микроучастки полимера б]. Подготовленную таким образом поверхность покрывают сплошным слоем того же пoли.vIepa (в), который наносили ранее микро> частка.ми, В результате аутогезии образуется монолитное металлополимерное соединение полимера, прочность которого практически не зависит от адгезионной способности полимера к металлу и определяется когезионной прочностью полимера [c.58]

Объектами исследований являются растворные полимер-мономерные системы (ПМС) и смесевые олигомер-мономерные композиции (ОМК) для разработки научных основ получения новых отверждающихся составов и высокоэффективных технологий их применения. Технологические преимущества свободнолитьевого и жидкофазного формования, а также комплекс достигаемых свойств композитов (высокая прочность и ударная вязкость, износо- и агрессивостойкость, теплостойкость, прочность адгезионного крепления к различным субстратам и другие) детерминируют научно-практический интерес изучения и внедрения ПМС и ОМК. [c.82]

При использовании дисперсных наполнителей и рубленого волокна осн. способ произ-ва Н.п.-мех. смешение наполнителя с расплавом илн р-ром полимера, форполи-мера, олигомера или мономера. Для этой цели используют смесители разл. конструкции и вальцы. Непрерывные волокнистые заготовки пропитывают полимерным связующим. Подробнее см. в ст. Полимерных материалов переработка. Для улучшения пропитки волокнистых наполнителей связующим, повышения степени диспергирования частиц наполнителя в матрице и увеличения прочности адгезионного контакта на границе раздела фаз наполнитель-матрица используют разл. методы модификации пов-сти наполнителей, а также метод полимеризагрли на наполнителях. Газонаполненные материалы получают вспениванием с помощью спец. агентов (порообразователей) или мех. вспениванием жидких композиций, напр, латексов. Пенистая структура полимерного материала фиксируется охлаждением композиции ниже т-ры стеклования полимера, отверждением или вулканизацией (см. подробнее в ст. Пенопласты, Пенопласты интегральные. Пористая резина). Жидкие наполнители механически эмульгируют в связующем, послед, превращение к-рого в матрицу Н.п. происходит без разрушения первонач. структуры эмульсии. [c.168]

При дублировании двух слоев не-вулканизованных резиновых смесей, которые можно рассматривать как вязкие или упруговязкие жидкости, сравнительно быстро достигается плотный контакт по площади, соответствующей номинальной площади контакта. Если полимеры несовместимы термодинамически, то между ними сохраняется четкая граница раздела. При этом адгезия определяется межмолекулярным взаимодействием [32] или (при полном отсутствии воздушных включений, загрязнений и оксидных пленок на поверхности) когезионной прочностью более слабого компонента, же юлимеры совме Т1ш 1 (самопроизвольно смеши-ваютсяУРгоГвследствие взаимодиффузии макромолекул будет происходить постепенное размывание границы контакта с образованием промежуточного диффузного слоя. При этом граничный слой приобретает свойства полимера в объеме и прочность адгезионного соединения также следует рассматривать с позиций общих представлений о природе (объемной) прочности полимеров. При соединении резиновой смеси с вулканизатом, даже если они приготовлены на основе совмещающихся каучуков, вследствие наличия пространственной устойчивой структуры у вулканизата возможна, главным образом, односторонняя диффузия смеси. Поэтому всегда сохраняется четкая граница раздела и глубокий микрорельеф поверхности. Истинная (фактическая) площадь контакта в этом случае может быть гораздо больше (в десятки раз) номинальной [39, 40] и при полном покрытии этого рельефа пластичной резиновой смесью прочность связи может быть довольно высокой (до 1—2 МПа), даже если удельное межмолекулярное или химическое взаимодействие сравнительно мало и имеются многочисленные дефекты и включения в граничном слое. Например сложная структура технических волокон (рис. 2.18) может быть причиной многих дефектов резино-кордной системы. [c.96]

Описанные изменения свойств полимера на поверхности в результате взаимодействия с ней имеют существенное значение для понимания механизма усиления полимеров, в частности стеклянным волокном, где важную роль играет соотношение модулей упругости наполнителя и отвержденного связующего. Эффекты упрочнения обусловлены- не только высокими механическими показателями армирующего материала, не только изменением условий перераспределения напряжений в системе при деформации, но и изменением микрогетерогенности полимеров в тонких слоях на поверхности наполнителя вследствие ограничения их гибкости и из менения характера упаковки. Отсюда ясно что влияние прочности адгезионной связи наполнйтеля и полимера сказывается не только на условиях перераспределения напряжений в системе, но и на изменении свойств самого полимера. Можно считать, что адгезия, зависящая от свойств полимера, в свою очередь, оказывает влияние на его свойства. Увеличение прочности адгезионной связи приводит к более эффективному повышению жесткости цепей и способствует возрастанию рыхлости упаковки молекул в поверхностном слое. Более рыхлая упаковка молекул способствует релаксации напряжений при деформации. Это может иметь важное значение как фактор, изменяющий условия развития трещин в образце при его [c.281]

Во втором издании книги (предыдущее издание выышо в 1969 г.) на обширном экспериментальном материале дан критический анализ современных представлений о природе адгезии развита единая концепция, раскрывающая механизм адгезии полимеров к субстратам различной природы — монолитным органическим и неорганическим материалам, волокнам, наполнителям. Рассмотрены различные методы определения прочности адгезионных соединений, а также исследования свойств адгезивов и субстратов. [c.2]

Другой особенностью адгезионной прочности является ее зависимость от температуры. С повышением температуры прочность адгезионного соединения обычно снижается, но в ряде случаев это происходит немонотонно. Характерные примеры подобных немонотонных зависимостей адгезионная прочность — температура приведены на рис. IV.39. При анализе этих законо- мерностей, так же как н при анализе скоростной зависимости прочности, следует исходить из представлений о температурной зависимости прочности твердых тел, и в том числе полимеров. Напомним, что кинетический подход в сочетании с термофлуктуацион-ным механизмом разрушения, впервые сформулированный Сме-калем [2631 и Александровым [264] и развитый затем в работах Журкова, Бартенева, Гуля и других исследователей, позволил раскрыть многие особенности процесса разрушения твердых тел [62, с. 44 63, с. 199 135 216-224 225, с. 228, 285]. Такой [c.188]

Сравнение уравнений (IV.2) и (IV.3), (IV.4) и (IV.5), (IV.6) (IV.7), (IV.8) и (IV.9) показывает, что закономерности разрушения адгезионных соединений аналогичны закономерностям когезионного разрушения. И это вполне логично, так как и адгезионная, и когезионная прочности обусловлены проявлением сил одной и той же природы — сил межмолекулярного и xимиqe кoгo взаимодействия. Однако отсюда не следует, что проблемы адгезии вообш е не суш ествует и что все проблемы прочности адгезионных соединений могут быть решены с позиций механики и сопротивления материалов. Прежде чем испытывать адгезионное соединение, изучать распределение напряжений, температурно-временные зависимости адгезионной прочности, необходимо создать это соединение. И вот здесь главенствуюнци-ми становятся вопросы химического сродства, смачивания, адсорбции, активности функциональных групп, реологии, т. е. комплекс проблем химии и физики полимеров и поверхностных явлений. Не ов.иадев искусством активного воздействия на эти процессы, нельзя рассчитывать на успешное решение проблем прочности адгезионных соединений. [c.194]

Специфика рассмотренных нами полимерных адгезивов во многих случаях определяет особенности системы адгезив — субстрат, а в итоге — адгезионную прочность. Вторичные структурные образования, возникаюш ие уже в умеренно концентрированных растворах полимеров, обусловливают не только специфический характер адсорбции полимеров на твердых поверхностях, но и вообш,е особенности взаимодействия макромолекул с различными субстратами. Так, развернутая форма полимерной цепи способствует улучшению условий взаимодействия полимера с поверхностью, а глобулярная препятствует созданию достаточно большого числа контактов и иногда не позволяет достичь высокой адгезионной прочности. В ряде случаев (например, нри использовании плохого для данного полимера растворителя) макромолекулы полимера, несмотря на способность к специфическому взаимодействию с твердой поверхностью, все-таки не адсорбируются на субстрате и проявляют повышенную склонность к струк-турообразованию. В растворах или дисперсиях некоторых полимеров конформация макромолекул зависит от pH. Обнаружено также влияние pH на прочность адгезионной связи [114]. [c.380]

Определяющими факторами надежности и долговечности работы полимерных покрытий на металле при достаточной химстой-кости и низкой диффузионной проницаемости полимера являются прочность адгезионных соединений (ПАС), термостабильность и высокие физико-механические характеристики полимера. [c.68]

Таким образом, по Мак-Ларену, А.— чисто поверхностный процесс, обусловленный адсорбцией определенных участков молекул адгезива поверхш стью субстрата. Правильность своих представлений Мак-Ларен доказывает влиянием на А. ряда факторов (темп-ры, полярности, природы, размера и формы молекул адгезива и др.). Мак-Ларен вывел зависимости, количественно описывающие А. Так, для полимеров, содержащих карбоксильные группы, установлено, что прочность адгезионной связи (Л) зависит от концентрации этих групп [c.13]

Иногда А. полимеров невозможно объяснить с точки зрения их взаимодиффузии и приходится прибегать к П0М01ЦИ адсорбционных пли алектрич. представлений. Это относится, наир., к А. совершенно несовместимых полимеров или к А. эластомера к полимерному субстрату, представляющему собой сшитый полпмер с весьма густой пространственной сетко11. Однако в этих случаях А. обычно невелика. Так как диффузионная теория предусматривает возникновение прочного переходного слоя между полимерами, образующими адгезионный шов, она легко объясняет несоответствие работы расслаивания работе, требующейся для преодоления сил, действующих между адгезивом и субстратом. Кроме того, диффузионная теория позволяет объяснить зависимость работы А. от скорости расслаивания исходя из тех же положений, на к-рых основано объяснение изменения прочности образца полимера при изменении скорости его растяжения. [c.14]