Разрушение адгезионных соединени

Адгезионная прочность - работа необходимая для разрушения адгезионного соединения В адгезионную прочность входят два вида работ - работа разрыва меж. ю. кулярных связей (адгезии) и работа дефор.мации компонентов адгезионного соединения. Чем прочней адгезионное сцепление, тем больше деформация взаимодействующих поверхностей, поэтому работа деформации может быть. многократно больше работы адгезии. [c.5]

Характер разрушения адгезионных соединений [c.161]

Об адгезии или аутогезии можно говорить, конечно, лишь в том случае, если разрушение происходит но межфазной границе (в плоскости первоначального контакта). При разрушении адгезионного соединения но адгезиву получаемые при измерениях величины характеризуют уже когезионную прочность полимера. [c.157]

Адгезионная прочность может быть определена с помощью механических испытаний, достаточно точно тогда, когда возможно избежать неравномерного распределения напряжений при адгезионном разрушении образца. Обычно характеристики адгезионной прочности, определяемые при разрушении адгезионных соединений, не являются физическими константами, не зависящими от метода испытания [392 393, с. 976]. Так, например, адгезия может оцениваться при одновременном отрыве всей площади контакта и при постепенном расслаивании склейки. [c.130]

Между тем отрыв, как указывает Я. О. Бикерман [121, практически никогда не происходит между двумя материалами. Всякое разрушение адгезионного соединения включает когезионное разрушение, и случаи истинно адгезионного разрушения редки, но даже и тогда отрыв является неравномерным. Поэтому прямое сопоставление найденных в различных работах характеристик адгезии с данными по адсорбции тех же полимеров к тем же поверхностям не может быть использовано для решения вопроса о связи адгезии и адсорбции. Поясним это положение на некоторых примерах. [c.173]

Электрическая теория адгезии. При склеивании полимеров с металлами происходит ориентированная адсорбция полярных групп полимера на поверхности металла при этом возможен переход электронов через границу раздела и образование двойного электрического слоя. Связи между атомами металлов II полярными группами полимеров всегда частично поляризованы, т. е. в области между ними электронная плотность распределяется несимметрично. Поэтому в соединениях такого типа при их разрушении часто наблюдаются электрические разряды, а поверхности разрушения оказываются заряженными противоположными по знаку зарядами. Усилие при разрушении адгезионного соединения затрачивается на разделение обкладок созданного при склеивании молекулярного конденсатора. Увеличение сопротивления разрушению происходит до тех пор, пока не наступает электрический разряд, ограничивающий дальнейшее возрастание плотности электрических зарядов на поверхностях-. [c.41]

Рассмотрим подробнее вопросы адгезионной прочности. Об адгезии обычно судят по удельной силе и удельной работе разруше- ния адгезионного соединения, т. е. по адгезионной прочности. Однако прочность адгезионного соединения (адгезионная прочность) зависит не только от молекулярного взаимодействия на границе раздела фаз, но и от условий формирования соединений, формы и размеров образцов, механических характеристик соединяемых материалов, условий приложения разрушающего напряжения и многих других факторов, не имеющих, строго говоря, к адгезии непосредственного отношения. В этом одна из принципиальных трудностей, возникающих при изучении адгезии. Дело в том, что при разрушении адгезионного соединения значительная часть работы затрачивается на деформацию компонентов адгезионного соединения. Адгезионная прочность может быть приравнена к адгезии только тогда, когда адгезионное соединение лишено каких-либо дефектов, а разрушение соединения производят с бесконечно малой скоростью [3]. Практически эти условия невыполнимы, и поэтому адгезия и адгезионная прочность не могут быть отождествлены. [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]

Чистота поверхности — неопределенное понятие. Хотя в практике применения адгезивов и производстве адгезионных соединений контролю чистоты поверхности приходится уделять большое внимание, строгих количественных критериев чистоты поверхности не имеется. Все зависит от конкретных условий. Поэтому под чистотой поверхности понимают такое состояние поверхности, при котором на ней остается допустимое количество загрязнений [277]. Методы контроля чистоты поверхности во многих случаях аналогичны методам изучения характера разрушения адгезионных соединений (см. гл. V). Специальные методы очистки поверхности подробно описаны в монографиях и руководствах [274—277, 283, 284]. Наиболее широкое применение нашли [c.106]

Рис. IV.1. Различные виды разрушений адгезионных соединений

Убедительно доказывает возможность разрыва по межфазной поверхности метод реплик, применяемый при электронно-микроскопическом исследовании поверхности. В основе этого метода лежит предположение о том, что отделение реплики от субстрата происходит по границе раздела, т. е. чисто адгезионно. Это предположение неоднократно проверялось. Было обнаружено, что размеры микрофибрилл, получаемых при измельчении волокон, измеренные электронно-микроскопическим методом на просвет, совпадают с размерами, полученными методом реплик, снятых с поверхности волокон [10]. Размеры кристаллов полимеров, например толщина слоев в пластинчатых кристаллах, измеренные рентгенографически и методом реплик, совпадают [11—13]. При отсутствии адгезионного разрушения такие совпадения вряд ли могли бы быть. Адгезионное разрушение различных систем адгезив — субстрат неоднократно описано [7 8 9, с. 123 14—19]. Разумеется, утверждать, что на поверхности субстрата (или наоборот) после разрушения системы адгезив — субстрат отсутствуют следы адгезива, вряд ли возможно, поскольку точность современных методов оценки характера разрушения ограничена. Возможно, на поверхности субстрата, особенно в неровностях и углублениях, и остаются мельчайшие, не фиксируемые экспериментально следы адгезива. На этом основании формально можно сделать вывод об отсутствии чисто адгезионного разрушения [2]. Разумеется, серьезно оспаривать подобные утверждения нецелесообразно. К вопросу о характере разрушения адгезионных соединений мы будем неоднократно возвращаться. Здесь уместно отметить одну из причин чисто адгезионного разрушения систем адгезив — субстрат. Дело в том, что межфазная поверхность в гетерогенной системе наиболее ослаблена из-за концентрации механических напряжений. Поэтому при отсутствии достаточно прочных молекулярных связей на границе раздела адгезив — суб- [c.162]

Заканчивая рассмотрение вопроса о характере разрушения адгезионных соединений, отметим влияние скорости на характер разрушения. Часто удается наблюдать, что с повышением [c.163]

Все перечисленные особенности температурно-временной зависимости прочности полимеров с полным основанием можно распространить на адгезионные системы, имеющие в качестве одного из компонентов полимер, и с этих позиций рассматривать температурно-временную зависимость адгезионной прочности [9, с. 67]. При разрушении адгезионных соединений происходит не только разрыв адгезионных связей (при адгезионном характере разрушения), но и значительная деформация адгезива (а в ряде случаев и субстрата) в зоне разрыва [72]. [c.190]

Итак, разрушение адгезионных соединений под нагрузкой сопровождается развитием деформационных процессов в слое адгезива, которые сопровождаются, в свою очередь, релаксационными явлениями. Поэтому в основе темнературно-временной зависимости адгезионной прочности лежат релаксационные процессы, выраженные особенно четко вследствие полимерной природы адгезива и неоднородности поля напряжений в адгезионных соединениях. [c.192]

Электрические явления при разрушении адгезионных соединений [c.201]

Учитывая успехи, достигнутые при изучении электрических явлений, сопровождающих разрушение гомогенных монолитных тел, следует признать, что именно электрическая теория адгезии привела к систематическому исследованию электрических процессов, сопровождающих разрушение адгезионных соединений. Уже давно было обнаружено [42], что при разрушении адгезионных соединений в вакууме возникают электрические разряды, сопровождающиеся характерным треском и свечением, а также [c.202]

Вопрос о характере разрушения адгезионных соединений широко обсуждается в литературе. Определение слабого места в адгезионном соединении необходимо для того, чтобы выбрать правильные пути повышения его прочности. Однако применение [c.203]

Адгезия между твердыми телвл. Работу адгезии в этом случае невос, можно определить, исходя из значений поверхностного натяжения, так как поверхностное натяжение на границе твердое тело— воздух обычно неизвестно. Кроме того, Б. В. Дерягиным и Н. А. Кротовой показано, что работа адгезии в этом случае во много раз превышает работу, вычисленную на основании косвенных теоретических предположений, и что она зависит от скорости разрушения адгезионного соединения. Это указывает на неравновесный характер процесса разрушения адгезионного соединения между, твердыми телами. Для объяснения адгезии твердого тела к твердому телу в разное время был выдвинут ряд теорий—молекулярная, часто называемая не совсем правильно адсорбционной теорией (Дебройн, Мак-Ларен и другие зарубежные ученые), электрическая теория,. затем развившаяся в электронную (Б. В. Дерягин, Н. А. КротЪва и В. П. Смилга), так называемая диффузионная теория, приложимая к частному случаю — адгезии полимера к полимеру (С. С. Воюцкий), и др. Вероятней всего универсальной теории адгезии твердого тела к твердому телу вообще не существует, В зависимости от природы твердых тел и условий образования адгезионного соединения адгезию в том или ином случае можно объяснить, исходя из различных теорий . [c.168]

Изучение характера разрушения адгезионных соединений основано на оценке изменения состояния их поверхности после разрушения. Разработано несколько методов, позволяющих про- [c.230]

Среди оптических методов изучения характера разрушения адгезионных соединений важное место принадлежит электронномикроскопическому. Изучение реплик с поверхности субстрата дает возможность обнаружить присутствие следов адгезива [143, 145, 149, 155]. Так удалось показать, что при ударных испытаниях склеенных адгезивами на основе различных смол (эпоксидной, фенольной) стальных поверхностей разрыв имеет в основном адгезионный характер. Большая часть поверхности стали оказывается чистой, лишь кое-где разбросаны обрывки адгезива [148]. [c.232]

В числе других методов изучения характера разрушения адгезионных соединений можно отметить трибометрический, основанный на измерении коэффициента трения по исходной поверхности субстрата и по поверхности после отделения от нее адгезива. Таким способом в некоторых случаях удавалось определить чистоту поверхности субстрата, отделенного от адгезива [150]. Контролировать чистоту поверхности субстрата после отслоения от него адгезива можно, сравнивая углы смачивания [150, 151]. Определенный интерес представляет поляризационно-оптический, или эллипсометрический метод, основанный на изучении характера поляризации света, отраженного от поверхности субстрата [127, 152]. При наличии на поверхности субстрата следов адгезива в виде тончайшей пленки направленный на поверхность плоскополяризованный луч становится эллиптически поляризованным. Удалось обнаружить, что пленки эфиров целлюлозы не оставляют на металле никаких следов, а гуттаперча оставляет на нем тончайшую пленку. Эллипсометрические исследования получили широкое распространение [153] в связи с развитием технологии нанесения тонких полупроводниковых пленок. Созданы специальные приборы — эллипсометры — значительно расширяющие возможности этого метода [159]. Несомненна перспективность применения эллипсометрии для изучения механизма разрушения адгезионных соединений [158]. [c.233]

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]

Рассмотренные выше теории, основанные на преобладающей роли какого-нибудь одного процесса, имеющего место при образовании или разрушении адгезионной связи, приложимы к различным случаям адгезии или даже к отдельным сторонам этого явления. Так, адсорбционная теория адгезии рассматривает лишь конечный результат образования адгезионной связи и объясняет, в основном, природу си.ч, действующих между адгезивом и субстратом. Диффузионная теория, наоборот, объясняет лишь кинетику образования адгезионного соединения и справедлива только для адгезии более или менее взаиморастворимых полимеров. В электрической теории главное внимание уделяется рассмотрений явлений, происходящих при разрушении адгезионных соединений. [c.160]

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]

При медленном раздвижении заряды успевают в значительной мере стечь с обкладок конденсатора. Вследствие этого нейтрализация первоначальных зарядов успевает закончиться при малом разведении поверхностей и на разрушение адгезионного соединения затрачивается небольшая работа. При быстром раздвижении обкладок конденсатора заряды не успевают стечь и их высокая начальная плотность сохраняется вплоть до наступления газового разряда. Это обусловливает большие значения работы А., поскольку действие сил притяжения разноименных электрич. зарядов преодолевается на сравнительно больших расстояниях. Различным характером удаления заряда с образующихся при расслаивании поверхностей адгезив—воздух и субстрат—воздух авторы электрич. теории и объясняют характерную зависимость работы А. от скорости расслаивания. На возможность электрич. явлений при расслаивании адгезионных соединений указывает ряд фактов электризация образовавшихся поверхностей появление в нек-рых случаях расслаивания лавинного электрич. разряда, сопровождающегося свечением и треском изменение работы А. при замене среды, в к-рой производится расслаивание уменьшение работы расслаивания ири повышении давления окружающего газа и при его ионизации, что способствует удалению заряда с поверхности. Наиболее прямым подтверждением явилось открытие явления электронной эмиссии, наблюдавшейся при отрыве пленок полимера от различных поверхностей. Значения работы А., рассчитанные на основании измерения скорости эмитируемых электронов, удовлетворительно совпадали с экспериментальными результатами. Следует, однако, заметить, что электрич. явления при разрушении адгезионных соединений проявляются лишь при совершенно сухих образцах и при больших скоростях расслаивания (не менее десятков см сек). [c.10]

Адгезионные соединения эксплуатируются в различных условиях— при повышенных и пониженных температурах, в сухой и влажной средах, в жидкостях (щелочи, кислоты, органические растворители, вода и т.д.), при наличии и отсутствии механических нагрузок, электростатических и электромагнитных полей, электрического напряжения и т.д. Основными наиболее распространенными факторами, под действием которых может произойти разрушение адгезионных соединений, являются температура, механическая нагрузка и жидкая среда. При этом они могут действовать одновременно или раздельно [1—4, 12—20]. [c.19]

При медленном раздвижении заряды успевают в значительной степени стечь с обкладок конденсатора. Вследствие этого нейтрализация первоначальных зарядов успевает закончиться ирн малом разведении поверхностей и на разрушение адгезионного соединения затрачивается небольшое количество работы (это хорошо согласуется с опытом). При быстром раздвижении обкладок конденсатора заряды не успевают стечь и пх высокая начальная плотность сохраняется вплоть до наступления газового разряда. Это приводит к высоким значениям работы адгезни, поскольку действие сил притяжения разноименных электрических зарядов преодолевается на сравнительно больших расстояниях. Различным характером удаления зарядов с поверхностей адгезив — воздух и субстрат — воздух, образующихся прп расслапвании, авторы электрической теории объясняют омрнделонпую. заиисимость работы адгезии от скорости расслаивания. [c.159]

Закономерности образования и разрушения адгезионных соединений описываются на основе двух независимых подходов - термодинамического и молеку лярно-кинегического, В рамках первого подхода ра осматриваются энергетические характеристики (поверхностные энергии адгезива (у/), субстрата (у ), межфазной границы (у /)) в рамках второго [c.90]

Специфические свойства полимерных адгезивов приходится учитывать и при исследовании закономерностей разрушения адгезионных соединений. Подробно этот вопрос будет рассмотрен в гл. V. Пока отметим только, что при разрушении адгезионных систем необходимо учитывать закономерности деформации и разрыва материалов (адгезива и субстрата). Универсальная особенность этих закономерностей заключается, как известно, в их вре менном характере. Перенапряжение в вершине образовавшейся треш,ины, онределяюш,ее фактическую прочность образца, зависит, в свою очередь, от скорости деформации. Особенно четко скоростная зависимость проявляется для полимеров. Кроме того, в системе адгезив — субстрат релаксация перенапряжений в месте возникновения трещины и в вершине растущей треЩины имеет большее значение, чем для однородных тел, так как поле напряжений в нагруженных системах адгезив — субстрат очень неоднородно. [c.44]

Уместно напомнить о так называемой электрорелаксационной теории адгезии, согласно которой работа разрушения адгезионного соединения затрачивается на разрыв молекулярных связей и на деформацию компонентов адгезионного соединения [72 328, [c.190]

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]

Значительный интерес для изучения характера разрушения адгезионных соединений представляет метод сканируюш ей электронной микроскопии [157]. Большая глубина резкости и объемность изображений делает этот метод очень удобным для визуализации следов адгезива на поверхности самых различных субстратов. [c.232]

На то, что при расслаивании адгезионных соединений могут происходить электрические явления, указывает ряд фактов обнаруживаемая с помощью электроскопа электризация образовавшихся поверхностей появление в некоторых случаях расслаивания лавинного электрического разряда, сопровождающегося свечением и характерным треском изменение работы адгезии при замене среды, в которой производится расслаивание уменьшение работы расслаивания при повышении давйения окружающего газа и при действии ионизирующих излучений, что способствует удалению заряда с поверхности. Наиболее прямым подтверждением электризации образуемых поверхностей явилось открытие электронной эмиссии, наблюдающейся при отрыве пленок полимера от различных поверхностей. Следует, однако, заметить, что электрические явления, сопровождающие разрушение адгезионных соединений, наблюдаются лишь при определенных условиях при абсолютно сухих образцах и при большой скорости расслаивания (не менее десятков см/с). Это в значительной мере препятствует приложению электрической теории для объяснения всех случаев адгезии. Есть и другие соображения, ограничивающие применимость электрической теории адгезии. [c.159]

Рассмотренные теорпи, основанные на преобладающей роли какого-нибудь одного определенного процесса пли явления при образовании или разрушении адгезионной связи, приложимы к различным случаям А. или даже к различным сторонам этого явления. Так, молекулярная теорпя А. рассматривает лишь конечный результат образования адгезионной связи и природу сил, действующих между адгезивом и субстратом. Диффузионная теория, наоборот, объясняет лишь кинетику образования адгезионного соединения и справедлива только для А. более или менее взаиморастворимых полимеров. В электрич. теории главное внимание уделяется рассмотрению процессов разрушения адгезионных соединений. Т. обр., единой теории, объясняющей явления А., нет и, вероятно, не может быть. В различных случаях А. обусловливается разными механизмами, зависящими как от природы субстрата и адгезива, так н от условий образования адгезионной связи многие случаи А. могут быть объяснены действием двух или нескольких факторов. [c.15]