Разрушение в системе адгезив субстрат

В монографии рассмотрены такие аспекты адгезионной прочности, как температурно-временная зависимость прочности, внутренние напряжения, характер разрушения, а также методы измерения адгезионной прочности. Характеристикой адгезионной прочности может являться не только усилие разрушения клеевых соединений или модельной системы адгезив — субстрат, но и предел прочности слоистых пластиков при изгибе и растяжении, а также предел прочности при растяжении комбинированных полимерных материалов, поскольку механические характеристики подобных систем зависят от адгезии между компонентами. [c.9]

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]

По мнению ряда исследователей - , разрушение системы адгезив— субстрат фактически не является адгезионным, так как на поверхности субстратов остается монолит адгезива или его обрывки. [c.56]

В системе адгезив — субстрат выявлены три возможных типа разрушения адгезионное, когезионное и смешанное. [c.56]

Таким образом, разрушение определяется природой сил, действую- щих на границе раздела. При сильном межфазном взаимодействии разрушение начинается в фазе с меньшим значением С, а при слабом -на границе раздела. Процесс разрушения адгезионного соединения и его характер зависят от многих параметров системы адгезив - субстрат. [c.73]

Для пористых субстратов вопрос о характере разрушения формально снимается, поскольку разрушение системы всегда сопровождается разрушением соединяемых материалов, т. е. имеет когезионный характер. Однако опыт показывает, что анализ особенностей разрушения подобных систем может дать весьма важную информацию. Рассмотрим в качестве примера характер разрушения системы корд — адгезив — резина. В этой системе адгезив — пленка пропиточного состава соединяет два различных субстрата пористый — кордные волокна и монолитный — резину. Когда в расслоившейся шине кордные нити оказываются покрытыми резиной (рис. IV.2, см. вклейку), сомнений в характере расслоения не возникает — слабым звеном оказывается резина. Но нередко такое расслоение шин, при котором кордная нить оказывается после расслоения совершенно чистой — лишенный резины (рис. IV.3, см. вклейку), и очень трудно установить местоположение зоны разрыва. Возможно, что пленка адгезива отслоилась полностью от резины, т. е. расслоение имеет адгезионный характер, и граница адгезива с резиной является слабой зоной системы. Можно предположить, что пленка адгезива, покрывающая наружные волокна корда, отслаивается от волокон вместе с резиной. Такой случай расслоения также следует считать адгезионным, но слабой зоной в системе является граница адгезив — волокно. И наконец, вполне вероятно, что расслоение сопровождается разрушением наружной пленки адгезива часть ее остается на волокнах корда, часть отделяется вместе с резиной это пример когезионного разрушения адгезива. Резина, внедрившаяся между элементарными волокнами нити, не выдергивается при расслоении, а отрывается у основания (рис. IV.4, а, см. вклейку). Случаи вытаскивания заклинившихся языков резины чрезвычайно редки и встречаются иногда при неглубоком затекании резины (рис. IV.4, б). Применив люминесцентный анализ в сочетании с микроскопическим исследованием поперечных срезов, можно с большой достоверностью установить характер разрушения резинокордных систем. В частности, было обнаружено, что, когда расслоение шины сопровождается оголением нитей корда, характер разрушения может существенно различаться [14, 15]. [c.163]

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]

Изменение скорости нагружения (независимо от того, какой теории придерживаться) приводит к существенному изменению прочности и характера разрушения адгезионной системы. Учет этих факторов должен производиться с позиций физики, а точнее, механики твердого тела. Чаще, однако, подход к этим явлениям имеет качественный, феноменологический характер, что не может считаться удовлетворительным. Сложность оценки механических свойств адгезионных соединений привела к появлению точки зрения о необходимости разрабатывать отдельно теорию адгезионного взаимодействия и теорию прочности адгезионных соединений. Эта точка зрения не может считаться рациональной. Только отчетливо представляя себе механизм взаимодействия адгезив — субстрат, можно направленно регулировать его и изменять физико-механические свойства соединений в желаемом направлении. [c.8]

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]

При определении адгезии следует принимать во внимание и учитывать те эксперименты, при которых визуально и микроскопически наблюдается адгезионный характер разрушения склейки, так как в противном случае — при разрушении адгезива или субстрата, измеряется уже не адгезия, а когезионная прочность одного из компонентов склеенной системы. [c.168]

Более обоснованные представления о связи химической природы полимеров с их адгезионными свойствами были развиты Дерягиным и сотр [49]. Приняв, что на границе раздела адгезив - субстрат образуется двойной электрический слой, представилось естественным предположить, что заряжение поверхности разрыва после разрушения системы происходит в результате разделения зарядов, противолежащих в плоскости раздела донорно-акцепторных пар. В качестве стандартного субстрата было выбрано стекло, гидроксильные группы на поверхности которого путем модификации последовательно замещали другими. Затем на модифицированную поверхность наносили полимер, выбранный с учетом наибольшей вероятности образования межфазных донорно-акцепторных связей, после чего [c.169]

Адгезия к субстрату является одним из важнейших свойств покрытий. Потеря адгезии покрытий приводит к утрате механической устойчивости пленки, нанесенной на твердую поверхность и к ее разрушению. Теоретическое значение адгезионной прочности в системе "полимер-металл" должно достигать 200-1200 МПа [21]. Однако экспериментально определяемая адгезионная прочность значительно ниже и, как правило, не превышает 10-40 МПа. Это свидетельствует, что ряд факторов снижает теоретическое значение адгезионной прочности. [c.70]

Следовательно, смачивание прямо влияет на возникновение прочного или слабого соединительного слоя. Однако из приведенных данных следует, что пока еще недостаточно аргументов, которые доказывали бы однозначное влияние разных явлений на возникновение и величину адгезии. Соединение, как правило, не разрушается по границе субстрат — клей, а следовательно, при разрыве не преодолеваются межмолекулярные силы, обусловливающие адгезию. Разрушению соединения предшествует деформация всей системы, на что тоже необходима определенная энергия. Следовательно, работа, которую надо затратить на разрушение клеевого соединения, расходуется не только на преодоление межмолекулярных сил. Таким образом, основной тезис молекулярной теории, гласящий, что сумма межмолекулярных сил соответствует прочности соединения (или силе, необходимой для его разрушения), т. е. U—fm (где / — прочность клеевого соединения), вообще недействителен. [c.15]

В комбинированной системе возрастает значение увлажнения, которое может вызвать изменения размеров системы и в результате возникших напряжений привести к разрушению шва раньше, чем оно произошло бы из-за утраты адгезии в результате проникновения влаги в пограничный слой. Разница во влагопоглощении различных субстратов может достигать больших значений, доходящих до нескольких сот процентов (например, в случае полиолефинов, акрилатов, полиамидов, древесины и металлов) [2, 16, 26]. [c.186]

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]

Любая система адгезив — субстрат характеризуется не толькс величиной адгезионной прочности, но и типом нарушения связи между компонентами, т. е. характером разрушения. Вопрос о характере разрушения имеет и теоретическое, и большое практическое значение только зная слабое место системы, можно искать пути повышения ее работоспособности. Обш епри-нятой является следующая классификация видов разрушений адгезионное (адгезив целиком отделяется от субстрата), когезионное (разрыв происходит по массиву адгезива или субстрата), смешанное (наблюдается частичное отделение адгезива от субстрата, частичное разрушение субстрата и частичное разрушение адгезива). [c.161]

Однако отрицать возможность чисто адгезионного разрушения по границе раздела адгезив — субстрат, по-видимому, не следует. Этот вид разрушения вполне вероятен, и в некоторых адгезионных соединениях он может иметь место наряду со смешанным и когезионным разрушением 17 8 9, с. 123]. Случай адгезионного разрушения был выявлен в системе резина — адгезив (пленка ла-тексно-резорциноформальдегидного состава) — резина с помощью люминесцентного анализа (см. гл. V). [c.162]

Приведенные данные показывают, что наиболее вероятным механизмом взаимодействия адгезионных соединений с водой является проникновение последней в клеевой шов с последующим распределением в нем. Тогда нельзя не учитывать пластифицирующего действия влаги на адгезив, проявляющегося при действии не только на такие полимеры как полистирол [316], но и на весьма жесткие эпоксидные адгезивы [318, 336]. Небольшие количества воды способны, сорбируясь в аморфных областях адгезива, разрыхлять его структуру и тем самым интенсифицировать межфазное взаимодействие, например полиамидов [328]. И, наконец, вода может приводить к образованию граничных слоев пониженной когезионной прочности (слабых граничных слоев), отрицательно сказывающихся на прочности системы в целом. В пределе проникшая через клеевой шов вода может сорбироваться по поверхности субстрата, обусловливая адгезионный характер разрушения соединения. Этим можно объяснить недавно обнаруженную линейную зависимость между сопротивлением отрыву пентапластового покрытия от стали и концентрацией паров воды в атмосфере [337]. Противоположный эффект характерен, по-ви-димому, только для отдельных типов металлополимерных адгезионных соединений, воздействие воды на которые может привести к их эффективному взаимодействию с субстратом. Такой случай наблюдали на примере алюминия, покрытого полиамидами, когда образующиеся гидроксиды обусловили когезионный характер разрушения системы и рост ее прочности [338]. [c.77]

Весьма эффективным оказался метод меченых атомов [145— 147, 156]. Одна из первых работ по его практической реализации относится к изучению системы корд — адгезив — рез1ша [146]. Затем в качестве субстратов были использованы силикатное стекло, медная фольга и атактический полипропилен [147]. Адгезивом служил полипропилен с меченым третичным атомом углерода С. После расслаивания склеек измерялась активность поверхности субстрата. Было обнаружено, что после разрушения адгезионной связи на субстрате всегда остается некоторое количество радио- [c.232]

Давно известно, что такие системы, как краски, адгезивы и композиционные материалы, могут подвергаться сильному неблагоприятному воздействию окружающей среды, особенно влаги. Вода может оказывать пластифицирующее влияние на матрицу и тем самым изменять ее свойства или, как это происходит наиболее часто, она может атаковать поверхность раздела субстрат — матрица и вызывать ее разрушение [352]. Действительно, основной причиной использования силанов или других аппретов, увеличивающих адгезию смолы к стеклу, является стремление уменьшить чувствительность композиций к влаге [69, 70, 130, гл. 6 и 13, 190, 431, 434, 737—740, 889] более подробно см. обзоры Бэскома [70, 71]. [c.382]

Бикерман утверждает, что даже тогда, когда можно предположить наличие резкой границы между двумя фазами (напри мер, в системе стекло—полиэтилен), разрушение вдоль этой границы не происходит. Это утверждение иллюстрирует рис. 1.9. Предположим, что нам удастся приложить нагрузку в соединении точно по границе перпендикулярно к плоскости шва. Трещина начнет расширяться в плоскости границы. Но уже после разрушения первых связей (молекулярных или атомных) трещина может распространяться, разветвляясь между молекулами субстрата или клея. Наиболее вероятно, таким образом, что трещина прорастает от участка клеевого шва, где за счет неровности поверхности образуется более толстый слой клея (область Q на рис. 1.9). Трещина может распространяться в трех направлениях, причем вероятность распространения в прямом направлении составляет (7з) (если трещина распространяется между тремя атомами). Если трещина распространяется между п+ атомами, то вероятность прямого распространения будет (7з)" если л=10, то вероятность составит 1 59ООО, т. е. разорвется только одна из 59000 связей между молекулами субстрата и клея. При переходе от плоскости в пространственную сферу вероятность распространения трещины в плоскости шва будет только (У )". Этот расчет действителен только при условии, что прочность связи субстрат — клей равна когезионной прочности субстрата и клея. Если адгезия хотя бы в некоторых местах слабее, то трещина вероятнее всего будет распространяться в направлении наименьшей прочности. Это отвечает и расчетам с помощью критерия Ханстбергера [см. уравнения (1.24) — (1.27)]. [c.26]

Эти уравнения приблин енно описывают взаимосвязь максимальных и средних напряжений с механическими свойствами адгезива и субстрата, а также отражают влияние толщины слоя адгезива и длины склейки. Однако в них не учитываются основные особенности полимерных клеев — их способность к неупругим (высокоэластическим и пластическим) деформациям. В рассматриваемой нами склеенной системе полимер — стекло механические свойства стекла, как субстрата, играют меньшую роль (или, во всяком случае, всегда одну и ту же), чем свойства адгезива — полимера. Стекла (и стеклянные волокна) нри нагружении в нормальных условиях (комнатная температура и 50—60%-ная относительная влажность) следуют закону Гука вплоть до разрушения, т. е. обладают практически только упругими деформациями. В то же время механические характеристики полимеров — модуль упругости, прочность, относительное удлинение при разрыве, величина упругих и неунругих деформаций, в сильной степени определяются химической структурой полимера и могут изменяться весьма значительно и оказывать различное влияние на величину устанавливающейся адгезионной связи. Поэтому здесь мы будем рассматривать в основном влияние механических свойств адгезива иа величину адгезии. [c.221]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология