Адгезионная прочность энергий адгезива и субстрат

Как известно, в полиэтилене можно обнаружить определенное число винильных, эпоксидных, карбонильных и карбоксильных групп [42—46]. Их количество бывает максимальным, когда применяют порошкообразный полиэтилен. Именно поэтому в данном случае наблюдается максимальная адгезионная прочность. Очевидно, присутствие некоторого количества полярных групп в полиэтилене, а также увеличение их содержания в результате окисления обеспечивают возникновение между полимером и металлом ион-дипольного взаимодействия и водородных связей. Резкое увеличение адгезии при окислении полиэтилена указывает па решающую роль именно этого типа сил. Не исключена также возможность образования химических связей между полярными группами окисленного полиэтилена и окисной пленкой металла [47—50, 152]. В пользу этого предположения свидетельствуют данные об энергии активации разрушения адгезионной связи полиэтилена со сталью, рассчитанные по температурно-временной зависимости адгезии. Эта величина составляет 25—38 ккал/моль [47, 48], что говорит о возникновении между адгезивом и субстратом химических связей. [c.298]

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]

Полимеры с низкой поверхностной энергией могут образовывать с металлом весьма прочную адгезионную связь [51]. Неполярный адгезив хорошо смачивает поверхность металла, поэтому даже в отсутствие активных функциональных групп достигается достаточно высокая адгезионная прочность. Однако стабильность такого соединения невысока [67]. Значительно более прочная связь полимера с металлом достигается в том случае, когда полимер имеет функциональные группы, взаимодействующие с поверхностью субстрата. [c.302]

При химическом взаимодействии на границе раздела адгезив — субстрат наибольшего эффекта следует ожидать тогда, когда процесс протекает с низкой энергией активации [113]. Чем меньше энергия активации, тем большее число связей возникнет на единице поверхности раздела адгезив — субстрат. Последнее обстоятельство чрезвычайно важно именно для случая адгезионной связи, так как при этом установление молекулярных контактов затруднено., К числу процессов, протекающих с низкими энергиями активации, относятся реакции образования комплексов с переносом заряда (КПЗ). Образование КПЗ в полимерах может происходить более интенсивно, чем в соответствующих низкомолекулярных соединениях. Кроме того, эти процессы протекают без выделения побочных продуктов, что также чрезвычайно важно для достижения высокой адгезионной прочности. [c.369]

Наиболее высокая прочность адгезионных соединений достигает- ся при сочетании на границе раздела адгезив—субстрат прочных ковалентных связей с менее прочными ониевыми, которые способны к перегруппировке вследствие низкой энергии активации их образования. Локальные перенапряжения, возникающие в микродефектах граничного слоя, очевидно, вызывают разрыв прежде всего менее прочных ониевых связей. Тогда рекомбинация на других участках приведет к перераспределению и выравниванию напряжений в зоне контакта без разрушения системы. [c.88]

Следует отметить, что температурная зависимость длительной прочности при растяжении полиэпоксидов не подчиняется уравнению (2.4), а кажущаяся энергия активации их разрушения резко возрастает до экстремального значения в области температуры стеклования [63]. С другой стороны, расчет кажущейся энергии активации разрушения адгезионных связей в системах термопласт— сталь и эпоксидная смола — медь показал, что она зависит от фазового состояния адгезива [55]. Это показано и для термодинамически совместимых систем адгезив — субстрат [64, 65]. [c.239]

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]

Термодинамические соотношения, описывающие адгезию, могут быть использованы л для обоснования критерия максимума адгезии [168]. Для анализа используют в качестве исходных экспериментальные данные, свидетельствующие, что максимальная прочность адгезионного соединения наблюдается для тех систем, для которых межфазная энергия у,, минимальна или равна нулю, что означает, что поверхностные натяжения адгезива и субстрата равны. В случае неравенства этих величин снижение прочности меньше для тех систем, в которых поверхностная энергия субстрата выше поверхностной энергии адгезива. [c.59]

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]

Для подготовки поверхности пластиков и композиционных материалов используют защитные удаляемые слои, которые не могут быть применены для металлов. Кроме того, большинство неметаллов, особенно пленочные материалы, имеюг невысокую поверхностную энергию, которая ниже, чем у растворителей или клеев, а это в свою очередь может препятствовать эффективному смачиванию субстрата клеем и достижению высокой адгезионной прочности. В связи с этим используют специфические химические и физические способы, обработки поверхности таких материалов для активации адгезии за счет придания поверхности субстрата более высокой энергии. [c.162]

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]