Адсорбционно-молекулярная теория адгезии

Согласно адсорбционной (молекулярной) теории адгезии [67, с. 14], адгезионная прочность полимерных покрытий и клеев обусловлена образованием физических и химических связей [c.195]

Адсорбционная и молекулярная теории адгезии [c.38]

Из всех теорий адгезии, описанных в литературе [123, с. 12 141 174 273, с. 21 274 280 281, с. 7 282], в которых сделана попытка объяснить причину сцепления, наиболее признанной является адсорбционная, или, как она называется в отечественной литературе [174, 280], молекулярная теория адгезии, согласно которой, сцепление между разнородными телами обусловлено действием межатомных (химических) и (или) межмоле-кулярных (физических) сил, имеющих электрическую природу. [c.201]

Применение при рассмотрении адгезии связующих к текстильным волокнам известных теорий адгезии показало, что в большинстве случаев полученные результаты нельзя объяснить с позиций какой-либо одной теории (адсорбционно-молекулярной, электрической, диффузион- [c.280]

Липатов с сотр. [19] предложили другое объяснение образования промежуточных слоев в системах полимер—полимер, основанное на представлениях адсорбционной теории адгезии [11]. Поскольку даже у несовместимых полимеров в больщинстве случаев имеется сродство между их мономерами, то адсорбция макромолекул полимера дисперсионной среды на частицах дисперсной фазы всегда возможна. При огромной молекулярной массе полимеров вполне вероятно существование адсорбционных промежуточных слоев толщиной порядка тысяч ангстрем. [c.475]

На последующем этапе электрическая теория адгезии учитывает значение сил молекулярного взаимодействия в явлениях адгезии. Адсорбционные явления считаются важными лишь постольку, поскольку в результате их возникает перераспределение электронов на границе раздела, приводящее к образованию двойного электрического слоя. Если в контакте находятся полимер и металл, то последний всегда является донором электронов. В связи с этим граничные слои металла обедняются электронами, а граничные слои полимера ими обогащаются, что приводит к возникновению двойного электрического слоя. При отрыве поверхность металла оказывается заряженной положительно, поверхность же полимера отрицательно. Отрицательный заряд вызван избытком электронов на поверхности полимера. [c.22]

В соответствии с адсорбционной теорией адгезия вызывается силами межмолекулярного взаимодействия, или силами молекулярного сцепления. Эти силы действуют между электрически нейтральными атомами или молекулами и быстро убывают с увеличением расстояния между частицами. При нанесении полимерного покрытия на подложку происходит миграция атомных группировок на поверхности, после чего устанавливается сорбционное равновесие. [c.150]

Явления адгезии по-разному объясняются существующими теориями. Распространенная за рубежом адсорбционная теория адгезии (Дебройн, Мак-Ларен) объясняет адгезию силами меж-молекулярного взаимодействия между молекулами лакокрасочной пленки и поверхностью металла. [c.83]

Основные положения электрической теории адгезии были изложены Б. В. Дерягиным и -Н. А. Кротовой с сотр. в ряде работ . 6. 74,220-227 Причиной ее возникновения явилось стремление объяснить следующие противоречия в молекулярно-адсорбционной [c.83]

В основе электрической теории адгезии [18—21, 29, 39] лежит представление о двойном электрическом слое, образующемся при тесном контакте двух поверхностей. Электрическая теория адгезии учитывает также и роль молекулярного взаимодействия в явлениях адгезии. Адсорбционные процессы считаются важными лишь постольку, поскольку в результате их протекания возникает перераспределение электронов на границе раздела, приводящее к образованию двойного электрического слоя. Если в контакте находятся полимер и металл, то последний всегда является донором электронов. В связи с этим граничные слои металла обедняются электронами, а граничные слои полимера ими обогащаются, что приводит к возникновению двойного электрического слоя. При отрыве поверхность металла оказывается заряженной положительно, поверхность же полимера — отрицательно. Отрицательный заряд обусловлен избытком электронов на поверхности полимера. [c.13]

Молекулярному взаимодействию, согласно адсорбционной теории адгезии, предшествует образование контакта между молекулами адгезива и подложки. Повышение температуры, введение пластификатора, повышение давления, применение растворителей — все эти факторы облегчают протекание первой стадии процесса и способствуют достижению более полного контакта. Смачивание и растекание адгезива по поверхности подложки сопровождаются поверхностной диффузией, миграцией молекул адгезива по поверхности. Все эти процессы в той или иной степени являются подготовительными, но играют очень важную роль. Учитывая сказанное, вполне естественным было бы ожидать наличия взаимосвязи между числом функциональных групп и адгезионной прочностью. Такая взаимосвязь была выявлена при изучении адгезии полимеров винилового ряда к целлофану [18, 19]. Оказалось, что между адгезионной прочностью, измеренной методом отслаивания (Ао), и содержанием функциональных групп, например карбоксильных существует непосредственная связь, которая в координатах 1дА—[СООН] описывается прямой. [c.14]

Против адсорбционной теории адгезии выдвигается ряд возражений во-первых, как было показано Б. В. Дерягиным и Н. А. Кротовой , фактическая работа адгезии на несколько порядков выше той, которую можно ожидать в результате действия межмолекулярных сил во-вторых, теми же авторами было установлено, что работа адгезии при неравновесных условиях быстрого отрыва зависит от скорости отслаивания пленки, в то время как работа преодоления молекулярных сил не может зависеть от скорости разъединения. [c.310]

В настоящее время наиболее употребительны следующие теории адгезии молекулярная (адсорбционная), электростатическая, диффузионная, реологическая и химическая. В литературе часто упоминается механическая теория, в соответствии с которой при склеивании образуется механическое соединение. Это подтверждает принятая в данной теории терминология заклинивание , зацепление , захват , хотя для создания такого механического соединения двух поверхностей за счет неровностей, полостей, пор, выступов и т. п. используется клей. Прочность такого соединения определяется прежде всего механическими свойствами клея точно так же, как прочность различных соединений древесины, образованных по принципу отверстие — нагель — отверстие, связана с прочностью соединяющего мате риала (нагеля). [c.10]

Основой молекулярной (адсорбционной) теории адгезии является представление о молекулярном взаимодействии субстрата и клея при условии, что они имеют функциональные группы, способные к взаимодействию. Процесс возникновения адгезионных связей происходит в два этапа транспортировка молекул клея к поверхности субстрата и межмолекулярное взаимодействие после сближения молекул клея на расстояние меньше 0,5 нм. Этот процесс продолжается вплоть до достижения адсорбционного равновесия. В подтверждение этой теории приводятся зависимости прочности клеевых соединений от числа и типа функциональных групп в системе. [c.10]

Термодинамический анализ адгезии, проведенный выше, иногда отождествляют с термодинамической теорией адгезии [179]. Однако она не может быть признана независимой теорией, поскольку является приложением фундаментальных термодинамических принципов к описанию межфазных взаимодействий. В адсорбционной теории [148, 180] адгезия рассматривается как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактирующими молекулами адгезива и субстрата. Молекулярному взаимодействию предшествует 64 [c.64]

Существующие теории адсорбции полимеров на твердых поверхностях и представления о структуре адсорбционных слоев (см. гл. 1) дают возможность определить характер взаимодействий, которые осуществляются при адгезии. Если рассматривать адсорбцию как избыточное концентрирование компонента на границе раздела, то это определение вполне применимо к адгезии, ибо изучение структуры поверхностных слоев полимеров на твердых поверхностях показывает, что в них происходит перераспределение различных компонентов адгезива в результате селективной адсорбции. При продолжительном адгезионном контакте в условиях, обеспечивающих необходимую молекулярную подвижность (выше температуры стеклования), с течением времени молекулы перераспределяются по молекулярной массе в соответствии с их поверхностной активностью [181]. Поэтому вывод, приведенный в работе [146], о неправомочности термина адсорбционная теория адгезии , по нашему мнению, неверен, поскольку отрицание адсорбционных эффектов равнозначно отрицанию термодинамики поверхностных явлений. [c.65]

При контакте водных растворов с гидрофобными телами ПАВ адсорбируются на твердой поверхности и Отж/ с Ф 0. Поэтому для оценки смачивающей способности ПАВ на основании уравнения (V. 9) необходимо выбрать вполне определенную, химически инертную подложку. По ряду причин таким эталоном может служить поверхность твердого парафина [1]. На границе с водой парафин обладает большой разностью полярностей поэтому он абсолютно гидрофобен и и на нем хорошо адсорбируются ПАВ, растворенные в воде. В насыщенном адсорбционном монослое молекулы ПАВ ориентируются углеводородными цепями в сторону парафина, что обеспечивает гидрофилизацию подложки и инверсию смачивания при определенных концентрациях ПАВ. Далее, поверхность парафина обычно бывает настолько гладкой, что гистерезисные явления, связанные с шероховатостью твердой поверхности, сводятся к минимуму. В последнее время интерес к изучению смачивания парафина возрос также в связи с развитием молекулярных теорий смачивания, учитывающих дисперсионные взаимодействия между подложкой и жидкостью. Именно эти силы обусловливают адгезию жидкостей на парафине, поэтому анализ экспериментальных данных о смачивании парафина позволяет рассчитать дисперсионные взаимодействия на границе с разными жидкостями [12]. [c.175]

Процесс склеивания основан на адгезии клея к склеиваемым поверхностям, т. е. на слипании двух разнородных поверхностей. В настоящее время единой общепринятой теории адгезии не существует. Наибольшее распространение получили адсорбционная (молекулярная), электростатическая, диффузионная, химическая и реологическая теории адгезии. [c.446]

Современная коллоидная химия включает следующие основные разде.ты 1) молекулярно-кинетические явления (броуновское движение, диффузия) в дисперсных системах гидродинамика дисперсных систем дисперсионный анализ 2) поверхностные явления адсорбция (термодинамика и кинетика), смачивание, адгезия, поверхностно-химические процессы в дисперсных системах строение и свойства поверхностных (адсорбционных) слоев 3) теория возникновения новой (дисперсной) фазы в метастабильной (пересыщенной) среде конденсационные методы образования дисперсных систем 4) теория устойчивости, коагуляции и стабилизации коллоидно-дисперсных систем строение частиц дисперсной фазы (мицелл) 5) физико-химическая механика дисперсных систем, включающая теорию механического диспергирования, явления адсорбционного понижения прочности твердых тел, реологию дисперсных систем образование и механические свойства пространственных структур в дисперсных системах 6) электрические и электрокинетические явления в дисперсных системах 7) оптические явления в дисперсных системах (коллоидная оптика)—светорассеяние, светопоглощение коллоидная химия фотографических процессов. [c.281]

В первом издании монографии [2] авторы рассмотрели различные т ории адгезии полимеров и показали, что, опираясь на адсорбционную теорию адгезии и дополнив эту теорию современными представлениями физико-химии полимеров и химии поверхностных явлений, можно выработать единый подход к проблеме адгезии полимеров к субстратам различной природы. Этот подход, названный молекулярной теорией адгезии, оказался вполне целесообразным и плодотворным. Поэтому авторы во втором издании монографии делают попытку дальнейшего развития и углубления молекулярной теории адгезии полимеров. Нужно отметить, что хотя и адсорбционная, и молекулярная теории адгезии рассматривают адгезию как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактирующими фазами, между ними есть существенная разница. Молекулярная теория в отличие от адсорбционной не только учитывает наличие активных функциональных групп в составе адгезива и субстрата, но и рассматривает взаимодействие адгезива полимерной природы с субстратом как сложное физико-химическое явление и уделяет внимание таким вопроСс1м, как катализ, специфические явления нолнмераналогич-ных превращений (например, эффект соседних звеньев), особен- [c.6]

Адсорбционная, или молекулярная, теория адгезии. Предложенная Дебройном и впоследствии развитая в работах Мак-Ла-рена, Дерягина, Берлина и-Басина [22, с. 14] адсорбционная теория рассматривает адгезию как результат проявления ван-дер-ваальсовых сил между молекулами адгезива и субстрата. Согласно этой теории процесс образования адгезионной связи можно разделить на две стадии. Первая стадия — миграция молекул адгезива к твердой поверхности, их ориентация полярны.ми группами по отношению к полярным группам субстрата вторая стадия — установление адсорбционного равновесия — проявляется, как только расстояние между молекулами станет меньше 0,5 нм и начнут действовать молекулярные силы. [c.82]

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]

В настоящее время известны и развиваются различные теории адгезии полимеров диффузионная, термодинамическая, молекулярно-адсорбционная, электрорелаксационная, химическая, физикохимическая, реологическая и т.д. [30—40]. По-видимому, неправомерно говорить об универсальной теории адгезии. [c.82]

Несмотря на то что процессам адгезии в мировой и советской литературе посвящено очень большое число работ [3—14], истинный механизм адгезии с молекулярной точки зрения изучен еще недостаточно. Существующие и развивающиеся теории адгезии носят частный и ограниченный характер. Электрическая теория адгезии [3, 4] рассматривает электрические явления, возникающие при отслаивании адгезии от подложки, но не объясняет и не может объяснить самой адгезии, ибо электрические явления возникают в процессе расслоения, а адгезия нас интересует в условиях, когда адгезионная связь не нарушена. Диффузионная теория адгезии [14] применима практически только для случая адгезии полимеров друг к другу. Таким образом, единственно приемлемой сегодня будет адсорбционная теория адгезии, связывающая адгезию с действием межмолекулярных сил на границе раздела, т. е. с адсорбцией. Об ладая рядом ограничений, присущих любой теории, с физической точ ки зрения адсорбционная теория является наиболее обоснованной В частности, представления о возникновении двойного электриче ского слоя при контакте разнородных поверхностей также есть ре зультат адсорбции и ориентации полярных групп макромолекул на поверхности, т. е. эти представления укладываются в рамки адсорбционной теории [4]. Однако развитие этой теории тормозится из-за недостаточной разработанности теории адсорбции макромолекул на твердых поверхностях. [c.4]

Существует ряд теорий, объясняющих явления адгезии. Первоначально были выдвинуты адсорбционная и термодинамическая теории адгезии [1], которые объясняли явления адгезии с той же научной точки зрения, что и адгезию жидкостей. Позднее появились электрическая теория адгезии, выдвинутая Б. В. Дерягиным и Н. А. Кротовой [2], и диффузионная теория адгезии, впервые предложенная Иозефовичем и Марком [3] и разработанная С. С. Воюцким с сотрудниками [4]. На первом этапе развития проблемы адгезии эти теории, казалось, противоречили друг другу. Так, например, на основании адсорбционной теории адгезия объясняется различными типами химических и молекулярных взаимодействий, могущих иметь место на границе раздела адгезив—подкладка. Диффузионная теория предполагает наличие диффузионных процессов в зоне контакта. Экспериментальным подтверждением этой теории служат в ряде случаев результаты исследований температурных и временных зависимостей адгезии. В электрической теории адгезии подчеркивается, что процесс нарушения адгезионной связи в обычных условиях протекает необратимо, благодаря чему положения термодинамической теории адгезии, разработанные для жидкостей, становятся неприемлемыми. Таким образом, на первый план выдвигается вопрос выяснения природы адгезионных сил и характера изменения их в процессе отрыва. [c.497]

Согласно адсорбционной теории адгезии покрытие поверхности даже мономолекулярным слоем какого-либо вещества (что отвечает АР менее 0,1%) приведет к замене свойств поверхности материала свойствами нанесенного вещества. На изменение свойств поверхности волокон, модифицированных прививкой, влияет, вероятно, также то, что в реакцию полимеризации вступают сорбированные молекулы мономера и рост привитой цепи происходит в условиях одностороннего влияния молекулярных сил поверхности (в случае прививки из газовой фазы влиянием окружающей среды на сорбированные молекулы можно пренебречь), причем по мере покрытия новерхности природа ее, а следователь1Ю и влияние на структуру синтезируемого полимера, непрерывно меняется. Соответственно изменяется свободная энергия и, возможно, шероховатость волокна, что проявляется в изменениях адгезии и смачиваемости. [c.608]

Одной из первых попыток объяснить механизм адгезии является адсорбционная теория. Адсорбционная теория рассматривает адгезию как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактируюш ими молекулами адгезива н субстрата. Важно, чтобы адгезив и субстрат обладали полярными функциональными группами, способными к взаимодействию, как это следует из известного правила полярности [88] Высокая адгезия не может быть достигнута между полярным субстратом и неполярным адгезивом или между неполярным субстратом и полярным адгезивом . Молекулярному взаимодействию согласно адсорбционной теории адгезии [89—97] предшествует образование контакта между молекулами адгезива и субстрата. Повышение температуры, введение пластификатора, повышение давления, применение растворителей облегчают протекание первой стадии процесса и способствуют более полному контакту. Смачивание и растекание адгезива по поверхности субстрата сопровождается поверхностной диффузией, миграцией молекул адгезива по поверхности. Эти процессы в той или иной степени являются подготовительными, но играют очень важную роль и будут подробно рассмотрены в гл. II. С позиций адсорбционной теории вполне естественно было бы ожидать наличия зависимости между числом функциональных групп и адгезией. Такая зависимость была выявлена при изучении адгезии полимеров винилового ряда к целлофану. Была установлена [96] в некоторых случаях количественная связь между адгезионной прочностью и концентрацией карбоксильных групп в адгезиве. [c.38]

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]

Одновременно с развитием представлений о роли механического фактора возникли и другие взгляды на природу процесса склеивания. Еще в работах Бехгольда и Неймана [30] был сделан вывод о том, что кроме затекания клея в поры и капилляры важную роль играет взаимодействие клея с материалом подложки. Силы специфического взаимодействия клея с поверхностью в капиллярах Бехгольд и Нейман назвали адгезионными и впервые при изучении склеивания ввели представление о специфическом молекулярном сцеплении — адгезии. Представление о специфической адгезии было затем развито в работах других авторов и привело к созданию адсорбционной теории адгезии (см. гл. I). Роль специфического взаимодействия при склеивании пористых субстратов подчеркивали различные исследователи [23, 24, 31, 32]. Было отмечено [32], что при склеивании древесины пленка клея, несмотря на значительную усадку, прочно держится на внутренних стенках пор, а сила сцепления оказывается настолько значительной, что древесина разрушается при попытке отделить пленку. [c.165]

Одним из создателей адсорбционной теории адгезии является Дебройн222 но впервые анализ явлений адгезии с точки зрения молекулярных сил был проведен Вейлем з. Дальнейшее развитие адсорбционная теория получила в работах Мак-Ларена и его сотр. ". [c.83]

Расчеты [12-14] позволили сделать вывод [6], что молекулярных сил на границе раздела вполне достаточно для получения прочного адгезионного соединения. Б реальных системах, к сожалению, эта прочность значительно ниже, что говорит или о неполном использовании потенциальных возможностей системы, или о наличии каких-то фавторов, ослабляющих связь. Попытки объяснить и преодолеть это несоответствие между реальной и теоретической прочностью адгезионных соединений привели в нескольким теориям адгезии (адсорбционная [15-19], электрическая [б, 7, 20], диффузионная [4, 6, 21-27], микрореологичесвая [9, 28-32]), каждая из которых приложима к конкретным системам адгезивов-субстрат, но ни одна из ио-торых не охватывает всех возможных случаев. Более того, в некоторых случаях даже для одной системы невозможно объяснить возникновение прочной адгезионной связи с позиций только одной теории. Это вызвано, во-первых, сложностью процессов, ведущих к образованию адгезионной связи [ 4], и, во-вторых, тем, что часто невозможно точно оценить величину адгезионных (поверхностных) сил между полимерным адгезивом и полимерным субстратом. [c.18]

На базе представлений о специфическом характере клеящих свойств, а также с привлечением представлений о характере сил взаимодействия между адгезивом и подложкой в 40-х годах возникла адсорбционная теория адгезии. Эта теория нашла развитие в работах Вейля, Дебройна и главным образом Мак-Ларена [17—19]. Адсорбционная теория рассматривает адгезию как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактирующими фазами. При этом могут иметь место все разновидности ван-дер-ваальсовых сил (ориентационные, индукционные, дисперсионные). Согласно Ман-Ларену, важно, чтобы адгезив и подложка имели функциональные группы, способные к взаимодействию. В этот период было сформулировано известное правило полярности Высокая адгезия не может быть достигнута между полярным субстратом и неполярным адгези- [c.13]

Электронная теория дополняет адсорбционную, поскольку рассматривает в качестве первопричины адгезии молекулярное взаимодействие контактируемых материалов. Поэтому противоиостазлеиие электронной теории адгезии .химическим теория.м, (т. е. теориям, рассматривающим адгезию как молекулярное взаимодействие, обусловленное особенностями химической природы) совершенно неправомерно, как справедливо подчеркивается в [30, 31]. Адгезия всегда обусловлена молекулярными силами (ван-дер-ваальсовыми, донорно-акцептор-ными, водородными и др.). Возникновение электростатической составляющей адгезионных сил — явление вторичное. Однако благодаря этому вторичному явлению достигаются, по мнению авторов электрической и электронной теорий, аномально высокие значения работы отрыва. Кроме того, электростатические силы в отличие от ван-дер-ваальсовых и химических очень медленно уменьшаются с расстоянием. При расстояниях между компонентами порядка микрона, когда другие силы практически не действуют, электростатические силы имеют существенное значение. Поэтому малые полости, которые возникают в адгезионном соединении, сохраняют возможность легко захлопываться [29,31]. [c.17]

Адсорбционпо-молекулярпая теория [11] рассматривает адгезию как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактирующими молекулами адгезива п субстрата (битум и минеральный материал в данном случае). Согласно этой теории, процесс образованпя адгезионной связи проходит в две стадии. Первая стадия — трапсиортнроваппе молеку л адгезива к поверхности, что облегчается повышением температуры, введением пластификаторов и растворителей. На второй стадии между молекулами адгезива и субстрата начинают действовать молекулярные сплы, затем наступает адсорбционное равновесие. [c.115]