Взаимодействие адгезива с субстратом

Итак, представления о взаимодействии адгезива с субстратом, лежащие в основе молекулярной теории адгезии, не могут быть ограничены перечнем сил, возникающих на границе раздела адгезив — субстрат. Эти представления значительно углублены и расширены. Силы взаимодействия адгезива с субстратом следует анализировать с квантово-механических позиций, учитывая, что во взаимодействие вступают не изолированные частицы, а конденсированные тела. Что касается химизма взаимодействия адгезива с субстратом, то здесь нужно учитывать специфические особенности реакционной способности функциональных групп в макромолекулах. Специфика полимерной природы изучаемых адгезивов проявляется также и в закономерностях адсорбции. Выявление закономерностей адсорбции полимеров на твердых поверхностях расширяет представления об адгезии. Существенным дополнением к данным о механизме взаимодействия адгезива с субстратом являются результаты исследования каталитических превращений. Возможность каталитических реакций при установлении контакта полимера с твердой поверхностью в ряде случаев не вызывает сомнений, и учитывать эти превращения при анализе механизма адгезии необходимо. Возможно, что иногда эффект полисопряжения может играть в процессе адгезии важную роль об этом свидетельствуют полученные нами экспериментальные данные. [c.44]

Учитывая значительный радиус действия поверхностных сил, молекулярная теория большое внимание уделяет эффекту дальнодействия, следствием которого является зависимость структуры и свойств слоев и пленок полимеров от характера твердой поверхности. По сути дела молекулярное взаимодействие адгезива с субстратом в рамках молекулярной теории следует рассматривать не только как чисто поверхностное явление, но и в определенной степени как объемное. Молекулярная теория адгезии включает и вопросы адгезионной прочности. При этом учитываются современные представления о механических свойствах твердых тел вообще и высокомолекулярных соединений — в частности. Особенно большое внимание уделяется специфике механического поведения полимеров, релаксационному характеру развития деформаций. [c.7]

Следует предостеречь также и от другой крайности — отрыва адгезионной прочности от явления адгезии, принижения роли адгезии в проблеме прочности адгезионных соединений. Хотя адгезионная прочность не сводится только к адгезии, практически она в значительной степени зависит от адгезии, управляется адгезией. Можно указать на несколько путей воздействия адгезии на адгезионную прочность. Самое простое и непосредственное проявление воздействия адгезии на адгезионную прочность наблюдается, когда граница адгезив — субстрат является слабой зоной адгезионного соединения. При механическом разрушении адгезионных соединений разрушение по границе раздела (адгезионное разрушение) встречается не часто. Тем не менее возможность такого разрушения не исключена [24]. В реальных условиях, когда на адгезионное соединение кроме механических напряжений действуют температура, влага, различные химические агенты, разрушение но границе раздела может стать преобладающим. В таких случаях влияние характера молекулярного взаимодействия адгезива с субстратом на прочность адгезионного соединения настолько очевидно, что не требует разъяснения. [c.8]

Взаимодействие адгезива с субстратом [c.28]

Установить тин взаимодействия адгезива с субстратом, выявить характер связей, возникших в зоне контакта, представляется важной задачей при изучении механизма адгезии полимеров. Наиболее широкое применение при изучении характера взаимодействия полимеров с различными субстратами находит ИК-спектроскопия. Методы ИК-спектроскопического анализа подробно описаны в специальных руководствах [201—205]. В числе этих методов можно отметить следующие исследование тонких пленок (10—40 мкм), исследование брикетированных образцов (анализируемый объект прессуют в таблетку с веществом, прозрачным в рабочей области спектра, нанример КВг), применение полного внутреннего отражения. Методом тонких пленок изучали, [c.28]

Помимо химических связей (ковалентных, донорно-акцептор-ных) между адгезивом и субстратом возникают разнообразные по характеру и энергии межмолекулярные силы. В последующих главах будут рассмотрены различные виды взаимодействий адгезивов с субстратами и приведены примеры, иллюстрирующие непосредственное влияние характера молекулярного взаимодействия на прочность адгезионного соединения. [c.37]

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]

Следуюш ий пример взаимодействия адгезива с субстратом — система, в которой субстратом являются целлюлоза и ее производные, а адгезивом — карбамидоформальдегидные и меламино-формальдегидные смолы. Термореактивные предконденсаты этих смол (метилолмочевина, метилолмеламин, модифицированные ме-тилолмочевины и метилолмеламины, метилолгуанидины, метилольные производные диаминов дикарбоновых кислот), взаимодействуя с гидроксильными группами целлюлозы, сшивают соседние макромолекулы. В результате такой обработки теряется способность к растворению в медноаммиачном растворе [65]. Наличие химической связи в подобных случаях подтверждается ИК-спек-трами продуктов взаимодействия. В частности, в ИК-снектрах целлофана, обработанного нредконденсатами карбамидо- и мел-аминоформальдегидных смол, наблюдаются характерные полосы, которые можно связать с появлением дополнительных связей СО вследствие взаимодействия первичных гидроксильных групп целлюлозы с метилольными группами смол [66] но схеме [c.33]

Современная молекулярная, или адсорбционная теория исходит из того, что адгезия возникает при молекулярном взаимодействии адгезива и субстрата. Степень такого взаимодействия может значительно изменяться. В работах, посвященных адсорбционной теории, делаются попытки учесть влияние факторов, которые подчас не имеют прямого отношения к взаимодействию адгезива с субстратом, но сильно влияют на определяемую экспериментально прочность. [c.9]

Механизм взаимодействия адгезива с субстратом в клеевых соединениях мало отличается от механизма взаимодействия в других гетерогенных полимерных системах. Большинство связанных с этим вопросов достаточно подробно описано в литературе. В частности, проблема влияния подложки на свойства полимера разобрана Ю. С. Липатовым [74]. В этом разделе будут приведены лишь некоторые сведения, необходимые для более ясного представления [c.19]

Малая чувствительность прочности к необратимому блокированию большого числа активных центров субстрата является весьма важным обстоятельством. Установленные факты с первого взгляда противоречат распространенному мнению, что высокая адгезионная прочность, в том числе клеевых соединений, может быть обеспечена только при максимально возможном взаимодействии адгезива с субстратом, причем желательно, чтобы такое взаимодействие осуществлялось на высоком энергетическом уровне. Естественно, что тем более прочны такие связи, тем более они устойчивы к действию нагрузки, влаги, температуры и др. Однако даже для склеивания высокопрочных металлов достаточно взаимодействия только части поверхностных активных центров. [c.33]

Перераспределение напряжений может происходить по разным механизмам. Если модификатор образует тонкие слои, то напряжения снижаются за счет блокирования части активных центров на субстрате и образования менее редкой сетки между клеем и склеиваемой поверхностью. Если применяются полимерные грунты, то эффект достигается вследствие большей податливости слоя грунта по сравнению с адгезивом. Подобная податливость обеспечивается использованием для грунтов полимеров с повышенной по сравнению с адгезивом деформационной способностью. В случае полимерных грунтов перераспределение напряжений может происходить и по первому механизму, если степень взаимодействия с ними адгезива меньше степени взаимодействия адгезива с субстратом (но достаточна для обеспечения заданных прочностных свойств соединения ). [c.41]

Адгезионная способность а-цианакрилатов обусловлена их химической природой, что может быть рассмотрено в рамках термодинамического и молекулярно-кинетического подходов. Учет первого из них превалирует в случае, когда энергетика межфазного взаимодействия адгезива с субстратом определяется любыми силами, за исключением валентных и ионных (что, по меньшей мере на начальных стадиях процесса склеивания обусловливает когезионный характер разделения элементов системы), учет второго — при условии ориентирующего влияния субстрата на граничные и приповерхностные слои адгезива. Выбор между названными направлениями рассмотрения проблемы может быть сделан на основании результатов ИК-спектроскопических исследований закономерностей адгезии а-цианакрилатов к металлам. Этим методом на примере этил-а-цианакрилата установлено [309] уменьшение частоты валентных колебаний карбонильной группы (1751 см ) и увеличение частоты асимметричных колебаний эфирного фрагмента (1252 см- ), что свидетельствует [310] об образовании водородных связей между кето-группами адгезива и гидроксильными группами окисленного металлического субстрата. Рассмотрение поляризованных ИК-спектров сформированных на обработанном 5%-ой серной кислотой алюминии пленок этил-а-цианакрилата толщиной, не превышающей 1 мкм, свидетельствует об ориентации групп 0=С параллельно поверхности субстрата. Регулирование химической природы этой поверхности путем замены окислителя приводит к изменению молекулярной ориентации, что, в свою очередь, обусловливает изменение прочности адгезионных соединений. Следовательно, закономерности адгезии а-цианакрилатов определяются факторами как термодинамической, так и молекулярно-кинетической природы. [c.82]

Полная поверхностная энергия адгезива (и субстрата и ) складывается из энергии взаимодействия в объеме фазы и° (или С/ ) и энергии и , возникающей за счет несимметричности силового поля на поверхности. Первая составляющая определяется природой взаимодействующих молекул и измеряется работой, которую следовало бы затратить на разделение таких же молекул, расположенных в объеме. Вторая составляющая измеряется работой, которую следовало бы затратить, чтобы разделить эти молекулы в случае, если бы их взаимодействие было обусловлено только несимметричностью силового поля. Полная энергия взаимодействия адгезива с субстратом при их молекулярном контакте (712 складывается из энергии аттракционного взаимодействия в объеме их раствора или расплава и энергии взаимодействия, обусловленной ростом степени симметричности силового поля в межфазной зоне. При этом первая составляющая измеряется работой, необходимой для выделения молекулы адгезива (или субстрата) из объема раствора или расплава. Вторая составляющая изме- [c.15]

Вывопы 1. Предложена адекватная термодинамическая модель, описывающая взаимодействие адгезива с субстратом в рамках представлений поверхности адгезива как двумерного неидеального полимерного газа. [c.19]

Третья весьма важная особенность рассматриваемой системы — наличие адгезионной связи покрытия с металлом. Если возникновение адгезии связывать с явлением адсорбционного взаимодействия адгезива с субстратом, то в адгезионном слое электрохимически активная поверхность металла сокращается до величины 1—0, где 0 — степень заполнения поверхности мoлeкy. Iai ш пленкообразующего вещества. В результате создаются стерические затруднения в возникновении и формировании адсорбционных и электролитических плепок на металле. Разумеется, адгезионный слой тем дольше будет тормозить развитие коррозиоппого процесса, чем больше 6 и чем прочнее связь атомов металла (или окисла) с сегментами пли фун1Щиональными группами макромолекул пленкообразующего вещества. [c.41]

Имеется и другой механизм влияния адгезии на адгезионную прочность. Известно, что силовое поле твердой поверхности простирается в глубь соседней фазы на значительное расстояние. Вследствие этого на границе с субстратом возникает слой адгезива, отличающийся но структуре и физико-механическим свойствам от основной массы адгезива [19, 24]. Толщина этого модифицированного слоя и степень отличия его свойств от свойств основной массы адгезива зависят во многом от характера взаимодействия адгезива с субстратом. Наличие этого слоя не может не сказаться на механике работы адгезионного соединения и на адгезионной прочности [24]. Так, молекулярные силы в зоне контакта, т. е. адгезия, предопределяют прочность адгезионного соединения, причем в данном случае характер разрушения не имеет нринци-пиального значения разрушение может иметь когезионный характер, но если оно происходит по модифицированному слою адгезива, адгезионная прочность зависит от свойств этого слоя и от молекулярных сил, т. е. от адгезии. На прочность адгезионного соединения, несомненно, оказывает влияние также характер распределения напряжений, а локальные напряжения в зоне контакта адгезив — субстрат, очевидно, зависят от характера молекулярного взаимодействия компонентов. Разумеется, адгезионная прочность подчиняется тем же общим закономерностям, что и прочность твердых тел. Однако наличие адгезии — моле- [c.8]

Тел1 не менее необходимо иметь в виду преемственность адсорбционной теории адгезии и современной молекулярно-адсорбционной или молекулярной теории [122, с. 14 123 128 129]. Эта теория основана на том же тезисе, -что и адсорбционная молекулярное взаимодействие адгезива с субстратом является первопричиной адгезии. Но теперь сказать только об этом — значит почти ничего не сказать. Кроме молекулярного взаимодействия адгезива с субстратом важнейшее значение имеют когезионные свойства соединяемых материалов, которые, кстати, могут существенно изменяться в процессе формирования адгезионного соединения. Надмолекулярная структура полимерного адгезива и ее стабильность во уркша одна из важнейших проблем [c.41]

Механический эффект без достаточно интенсивного взаимодействия адгезива с субстратом не может обеспечить высокой прочности клеевого соединения. Так, прочность склеивания кожи гуттаперчевым клеем, несмотря на его глубокое внедрение в поры субстрата, оказалась невысокой [24], и при расслаивании клеевые усики легко вытаскивались из пор субстрата. Обработка кожи канифолью приводит к резкому повышению адгезионной прочности, хотя глубина затекания клея при этом не изменяется [24]. Характерные результаты получены при изучении роли механического эффекта в резинокордной системе (табл. IV. ). Когда в качестве адгезива применяли сравнительно инертный бутадиен-стирольный латекс СКС-ЗОШХП, прочность связи нити полиамидного корда с резиной оказывалась значительно выше, чем прочность связи полиамидного моноволокна того же диаметра, что и нить. Следовательно, проявление механического эффекта в случае пористого субстрата (нити) было явным. Но стоило применить в качестве адгезива вместо бутадиен-стирольного латекса дивиниловый карбоксилсодержащий, как картина резко изме- [c.166]

Практические рекомендации, вытекающие иа анализа приведенного выше материала с позиций молекулярной теории адгезии, сводятся к следующему. Для направленного воздействия на адгезионную прочность необходимо, во-первых, выбрать оптимальный тип адгезива для данного субстрата и заданных условий эксплуатации адгезионного соединения во-вторых, подготовить поверхность субстрата к нанесению адгезива в-третьих, выбрать оптимальные условия формирования адгезионного соединения. Наконец, часто приходится выбирать оптимальную форму и размеры адгезионного соединения, допустимые пределы нагружения, т. е. решать вопросы, связанные с механикой адгезионного соединения. Подготовка поверхности субстрата включает, естественно, не только ее очистку, но зачастую и модификацию, причем модификация может заключаться в окислении поверхности для повышения ее полярности, в прививке на поверхность соответствующих мономеров, в обработке поверхпостно-активными веществами и т. д. Выбор оптимального адгезива для данного субстрата также может быть решен по-разному изменением дозировки компонентов с активными функциональными группами, введением специальных добавок (с учетом особенности применяемого субстрата), введением в адгезив пластификаторов, подбором растворителя и т. д. Кроме того, выбирая оптимальный тип адгезива, следует постоянно иметь в виду когезионную прочность адгезива. Часто достижение интенсивного взаимодействия адгезива с субстратом и создание возможно более прочного адгезива достигаются компромиссным путем, так как эти проблемы оказываются трудно совместимыми. [c.364]

Описание кинетики растекания с помощью параболического закона справедливо для объектов различной природы вплоть до металлов и стекол. Однако растекание полимерных адгезивов обычно осуществляют в принудительном режиме под влиянием давления и температуры, когда смачивание в термодинамическом смысле этого термина не имеет рещаю-щего значения. Прямым следствием принудительного характера формирования адгезионных соединений является возникновение в последних внутренних (тангенциальных) напряжений. Без привлечения представлений механики строгий учет влияния этого фактора на реологию взаимодействия адгезива с субстратом весьма затруднителен, так что оказывается необходимым использовать многоэлементные модели полимера (например, по Фойгту [583]). [c.134]