Термодинамическая работа адгезии

Влияние поверхностного натяжения на адгезионную прочность может быть обнаружено также путем анализа уравнения термодинамической работы адгезии. Как известно, термодинамическая работа адгезии жидкости к твердому телу (Wa) описывается уравнением Дюпре — Юнга [c.40]

Таким образом, термодинамическая работа адгезии определяется наименьшим значением энергии когезии одного из взаимодействующих тел. Следовательно, повышение адгезионной прочности может быть достигнуто повышением когезионной прочности адгезива. Это следует из элементарного термодинамического рассмотрения без учета представлений о сложной структуре граничного слоя. Следует отметить, что термодинамическая оценка наиболее строга, так как исключает рассмотрение деталей конкретного физического механизма процесса разрушения. [c.16]

Таблица 11.14. Значения поверхностного натяжения и термодинамической работы адгезии различных материалов [28]

Термодинамическая работа адгезии жидкости к твердому телу, описывается уравнением Дюпре-Юнга [c.300]

При усилении адсорбционного взаимодействия полимера и поверхности смачиваемость увеличивается. Этот показатель определяет термодинамическую работу адгезии, т. е. работу, необходимую для отрыва двух частичек. [c.149]

Следовательно, определив поверхностное натяжение адгезива и подложки, можно рассчитать термодинамическую работу адгезии по уравнению (1-19). Таким способом были определены значения для систем эластичный адгезив (бутадиен-стирольный сополимер) — пленки полиамида, целлофана, полиэтилена и др. [134]. Как и следовало ожидать, значения W a оказались невысоки — около 50—70 м /Дж. Однако несмотря на сушественное различие собственно адгезии и адгезионной прочности, имеет место четкая корреляция с увеличением термодинамической работы адгезии возрастает и адгезионная прочность. [c.55]

Любая поверхность разрыва сплошности любой среды (жидкости или твердого тела) вследствие неуравновешенности молекулярного поля в плоскости разрыва обладает определенной величиной свободной энергии. Величина ее у различных веществ неодинакова и зависит от структуры контактирующихся тел и сил их межмолекулярного взаимодействия. Всякая же неуравновешенная система стремится занять энергетически наиболее выгодное положение, при котором ее поверхностная энергия была бы минимальной. Поэтому, например, капельки жидкости в воздухе или пузырьки газа, пропускаемого через жидкость, приобретают шарообразную форму. На поверхности твердого тела капля жидкости может полностью растечься или приобрести форму усеченной сферы в соответствии с суммарной величиной поверхностных энергий на границах раздела твердое тело (ТТ) —жидкость (Ж), твердое тело —газ (Г) и жидкость — газ по схеме, представленной на рис. 23. Необходимая для преодоления сил сцепления между твердым телом и жидкостью и жидкостью и газом термодинамическая работа адгезии Ц ад, отнесенная к единице поверхности раздела, численно равная сумме поверхностных энергий системы, определяется уравнением Дюпре [42] [c.68]

Совместным решением уравнений (2.3) и (2.4) находят термодинамическую работу адгезии между жидкостью и твердым телом [c.55]

Применяя представления о критическом поверхностном натяжении (отрицательно оцененных в работе [159]), можно привести выражение для термодинамической работы адгезии в случае удаления жидкости с поверхности, на которой остается адсорбционный слой. [c.56]

Термодинамическая работа адгезии 1 а определяется уравнением Дюпре — Юнга [c.329]

Основным недостатком всех рассмотренных приближений к оценке термодинамической работы адгезии является использование в уравнениях величины поверхностного натяжения жидкого адгезива. По мнению Зисмана, при отверждении жидкого адгезива обратимая работа адгезии должна быть близкой к вычисленной для жидкого состояния, если не учитывать эффектов, связанных с возникновением внутренних напряжений. К этому выводу он приходит, приняв, что силы, действующие на границе раздела, распространяются на глубину, не превышающую размеров нескольких молекул, вследствие чего адгезия не должна зависеть от состояния вещества. [c.63]

Таким образом, при постоянстве термодинамической работы адгезии (инвариантной величины, характеризующейся только природой взаимодействующих поверхностей), работа разрушения адгезионного соединения зависит от многих факторов. Поэтому только термодинамическая работа адгезии, если она правильно определена, относится к собственно адгезии двух тел и имеет физический смысл, независимо от условий испытаний или формирования адгезионного соединения. При термодинамических оценках не учитываются неупругие деформации тел, дефекты на границе раздела между адгезивом и твердым телом, напряжения в клеевом шве в процессе получения, концентрация напряжений, обусловленная различиями в величинах упругих модулей адгезива и субстрата и пр. [c.72]

Смазка должна смочить уплотняемую поверхность. Это происходит, когда сродство металла и смазки больше, чем поверхностное натяжение жидкости. В идеале смачивание сопровождается термодинамической работой адгезии. Начальному процессу смачивания способствуют специальные обработки поверхности, микрогеометрия поверхности и химия поверхности. [c.395]

Аналогичные соображения ставят под сомнения и наиболее распространенную модификацию уравнения Юнга, предложенную Дюпре [119], который ввел понятие обратимой (термодинамической) работы адгезии [c.32]

Имеются данные, свидетельствующие об определенной корреляции между термодинамической работой адгезии и ее механическими параметрами, определяемыми методом отрыва. В [2-143] рассчитаны корреляционные связи между углом смачивания при 200 С и пределом прочности при сжатии, плотностью и пористостью электродов Зодерберга. Эти коэффициенты корреляции равны -(0,944-0,70) -0,78 -0,87 соответственно. [c.149]

Результатом воздействия на полимеры коронного разряда является образование кислородсодержащих функциональных групп. Так, было установлено, что обработка полиэтилентерефталата приводит к генерированию фенольных гидроксилов [741]. Содержание последних немонотонно связано с прочностью соответствующих адгезионных соединений, из чего следует, что обработка приводит к изменению топографии поверхности субстрата путем преимущественного окисления прежде всего по местам локальных микродефектов. Тем не менее степень развитости рельефа поверхности не изменяется (что является несомненным преимуществом этого метода окисления перед кислотно-солевым, сопровождающимся образованием трещин), и повышение адгезионной способности определяется только концентрацией кислородсодержащих групп. Действительно, измерение полярной и дисперсионной компонент поверхностной энергии полиэтилена, подвергнутого воздействию коронного разряда, показало, что эта обработка приводит к эффективному росту только первой компоненты, для которой наблюдается симбатная связь со значением термодинамической работы адгезии [742]. Позднее было обнаружено, что при таком воздействии образуются свободные радикалы и пероксидные группы, причем концентрация последних коррелирует со смачиваемостью полиэтилена и прочностью его адгезионных соединений [743]. Аналогичные данные были получены при изучении гомо- и сополимеров полипропилена [744] обработка коронным разрядом полиамидного, полиэтилентерефталатного, полиакрилонитрильного, полипропиленового, вискозного [745] и углеродного [746] волокон заметно улучшает их смачивание эпоксидным олигомером, существенно повышая прочность, ударную вязкость и водостойкость соответствующих композитов вследствие, очевидно, увеличения полярной компоненты поверхностной энергии субстратов. Так, в работе [747] повышение прочности адгезионных соединений полиэтилена с полиэтилентереф- [c.187]

Адсорбционное взаимодействие на границе раздела фаз определяет адгезию полимеров к твердой поверхности. При этом следует говорить об адгезии в термодинамическом понимании как о работе, необходимой для преодоления сил сцепления двух различных поверхностей. С этой точки зрения должна существовать определенная связь между адсорбцией полимера на твердой поверхности и его адгезией. К сожалению, хотя во многих работах по исследованию адсорбции провозглашается задача установления связи адсорбции с адгезией, практически нигде такая задача ие решалась, т. е. отсутствуют данные по сопоставлению адсорбции с термодинамической работой адгезии. Это может быть связано прежде всего с тем, что оценка термодинамической работы адгезии полимера к твердому телу экспериментально чрезвычайно затруднена. Вместе с тем обычно адгезию характеризуют не термодинамической равновесной величиной, а неравновесной работой 01рыва. [c.173]

Критика представлений Зисманадана в работе [10]. Зисман считает, что основной причиной адгезии является наличие силового поля молекул твердой поверхности, которое притягивает молекулы адгезива, и что действие силового поля при этом не зависит от изменений, происходящих в объеме последнего, если они не сопровождаются изменениями плотности или молекулярной ориентации на границе раздела. Однако именно в случае полимеров такие изменения в объеме происходят, поэтому нельзя переносить данные о термодинамической работе адгезии для жидкого адгезива на тот же адгезив после отверждения. Кроме того, для полимеров, как уже было сказано, действие поверхностных сил не ограничивается непосредственным контактом молекулярных слоев с поверхностью, а распространяется от поверхности на значительные расстояния. Таким образом, изменение структуры граничного слоя, происходящее при отверждении или удалении растворителя, оказывает влияние на адгезию. [c.14]

Приведенные методы следует рассматривать лишь как попытки получения более корректных значений адгезионной прочности, но не как способы измерения работы разрушения межфазных адгезионных связей. Для получения достаточно строгих значений собственно адгезии служит термодинамический способ. Как известно, термодинамическая работа адгезии жидкости к твердой подложке описывается уравнением Дюпре (1.13). Межфазное поверхностное натяжение может быть определено с помощью известного подхода, развитого Фауксом и др. В соответствии с этим подходом на поверхностное натяжение распространяют принцип аддитивности, полагая, что величина у представляет собой сумму двух слагаемых, обусловленных действием дисперсионных сил (у ) и полярных (водородных) свя- [c.54]

Другой способ выразить термодинамическую работу адгезии заключается в постулировании связи между величинами у,г. Ужг f тж (уравнение Джирифалко-Гуда) [c.56]

Поскольку величина Ф входит в выражение для термодинамической работы адгезии [см. уравнение (2.21)], то последняя, таким образом, зависит от факторов, влияющих на Ф. Уравнение (2.44) справедливо в том случае, когда значение Ф постоянно, и таким образом величина Ф не может правильно описывать явления при использовании соотношения (2.43), поскольку в большинстве случаев каждой точке на зависимости os0 =/(Ф Т, ) отвечает разное значение Ф. Не является поаоянной, как показано Гутовски [168], и критическое поверхностное натяжение смачивания v . что обусловлено, по-видимому, различными вкладами в величину полярной и дисперсионной составляющих, от которых зависит и Ф [см. уравнение (2.41)]. Вследствие этого важно найти правильный вид зависимости [c.60]

К определению термодинамической работы адгезии можно подойти и другим путем. В настоящее время строго доказана [175] справедливость соотношения (2.4), известного как эмпирическое правило Антонова, которое называют правилом межфазного взаимодейет- [c.61]

ВИЯ. При принятии этого соотношения отпадает необходимость в установлении связи между величинами, входящими в уравнение (2.2). В этом случае термодинамическая работа адгезии может быть выражена через работу когезии следующим образом. Пусть V, - поверхноаное натяжение полимерного вешества, тогда 2- Поскольку = = VI + V 2 Т 12> "Р использовании правила межфазного взаимодействия получим [c.62]

Необходимо четко разграничивать понятия термодинамической работы адгезии — равновесной величины, не зависящей от условий испытания, нанесения адгезива и т.п., и определяемой только термодинамическими характериаиками поверхностей (в том числе их структурой) и адгезионной прочностью. Последняя как прочность любого тела является кинетической величиной, определяемой условиями разрушения, а также дефектами структуры материала и многими другими факторами, которые будут рассмотрены при обсуждении механизма формирования адгезионных соединений. Адгезионная прочность зависит также от условий отрыва или расслоения. [c.72]

Опытные данные, полученные Б. В. Дерягиным и Н. А. Кротовой с сотр.[43—46] при определении работы адгезии методом отслаивания пленок полимеров, показывают, что связи, образующиеся между полимерами и твердыми поверхностями, имеют химическую природу. Экспериментально полученные значения работы отслаивания весьма высоки — порядка 10 —10 эрг/сл (или 103—10 пкал1молъ). Эти высокие значения адгезии относятся по существу к неравновесной работе адгезии, так как имеют место при быстром отрыве (порядка десятков сантиметров в секунду). В то же время только очень медленное расслаивание может привести к тому, что процесс будет проходить ряд равновесных и обратимых состояний и, в конечном счете, получить равновесную работу адгезии. Это подтверждается расчетами X. Шольберга иМ. Хатфилда 1471. Они рассчитали термодинамическую работу адгезии, основываясь на том, что можно понизить свободную поверхностную энергию жидкости введением по-верхностно-активных веществ и получить то состояние, при котором работа адгезии станет равной нулю. Определив точку нулевой работы [c.165]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология