tify">
3. Теоретичні основи адгезії і експериментальні методи визначення адгезійної міцності .1 Теорії адгезії
тара упаковка адгезійний каширування
адгезію (або прилипанием) називають зчеплення двох наведених в контакт поверхонь різних за своєю природою матеріалів. При склеюванні поверхонь різних полімерних тіл виникають зв'язку, природа яких може бути різною. Виникнення зв'язків між склеюваних або зварюваними поверхнями відбувається в часі і визначається механізмом адгезії. У процесі склеювання двох полімерних поверхонь з плином часу відбувається збільшення істинної поверхні контакту і числа зв'язків, що з'єднують контактіруемие поверхні. Зв'язки, що забезпечують адгезію полімерного тіла з іншим (полімерним, металевим і т.д.) тілом, можуть бути обумовлені як міжмолекулярним взаємодією, так і силами головних хімічних валентностей.
Після приведення тіла в контакт одночасно починають розвиватися три процеси: збільшення розмірів істинної поверхні контакту, дифузія і виникнення адгезійних зв'язків. Збільшення істинної поверхні контакту може відбуватися в силу ряду різних причин таких, як затікання одного тіла, що знаходиться в рідкому стані, в пори і мікродефекти іншого, розвиток високоеластичної або винужденноеластіческой деформації.
У загальному вигляді адгезійна міцність A d (оцінювана питомої роботою адгезійного руйнування склейки) виразиться у вигляді:
де U i - енергія однієї адгезійного зв'язку i-го типу; n ti - число зв'язків i-гo типу на одиницю поверхні, що встановилося до часу початку руйнування.
Запропоновано декілька теорій адгезії. Навколо них було багато суперечок, пов'язаних, ймовірно, з переоцінкою їх достоїнств. У більшості теорій розглядається освіту адгезійного зв'язку. Хоча в кожній теорії стверджується, що вона пояснює явище адгезії, насправді ж будь-яка із запропонованих теорій має справу лише з одним певним аспектом складного явища. Таким чином, об'єднана теорія була б більш коректною та корисною. В даний час відомі механічна теорія, адсорбційна, електрична, дифузійна, хімічна, релаксаційна теорія адгезії, а також деякі інші концепції, по-різному трактують механізм адгезії.
Нижче буду розглянуті деякі найбільш обгрунтовані теорії адгезії.
Механічна теорія адгезії
Однією з перших гіпотез, що пояснюють зчеплення плівки адгезиву з поверхнею субстрату, була гіпотеза про механічне заклинюванні адгезиву в МІКРОДЕФЕКТИ субстрату, тобто про так звану механічної адгезії. Мак-Бейн розглядав адгезію як процес проникнення адгезиву внаслідок міграції в пори і нерівності поверхонь, що склеюються субстрату з утворенням стрижнів і заклепок. Як приклад наводилося склеювання типових пористих матеріалів - деревини, паперу. Проте подальші невдалі спроби склеїти дерев'яні конструкції легкоплавкими металами показали недостатність теорії механічної адгезії для пояснення явища склеювання.
Адсорбційна теорія адгезії
Адсорбційна теорія (звана також адсорбційно-молекулярної, або молекулярної) розглядає адгезію як результат прояву сил молекулярної взаємодії між контактуючими молекулами адгезиву і субстрату. Тому важливо, щоб адгезив і субстрат володіли полярними функціональними групами, здатними до взаємодії, як це випливає з правила полярності. Висока адгезія не може бути досягнута між полярним субстратом і неполярних адгезивом або між неполярних субстратом і полярним адгезивом.
Адсорбційна теорія адгезії ділить процес утворення адгезійного зв'язку на дві стадії. Перша стадія - «транспортування» молекул адгезиву до поверхні субстрату. Підвищення температури і тиску, введення пластифікатора, застосування розчинників - всі ці фактори полегшують перебіг першій стадії процесу і сприяють досягненню контакту між молекулами адгезиву і субстрату. Розтікаючись по твердій поверхні, адгезив повинен проникнути в численні пори, щілини і капіляри, швидкість заповнення яких залежить не тільки від їх геометричних розмірів і в'язкості адгезиву, але також і від смачивающей здібності і поверхневого натягу. Чим повніше змочування, тим менше повітряних бульбашок залишиться в мікроуглубленія поверхні на межі розділу з адгезивом і тим вище може бути в кінцевому підсумку міцність адгезійного з'єднання. Змочування і розтікання адгезиву по поверхні субстрату супроводжується поверхневої дифузією і міграцією молекул адгезиву по поверхні. Ці процеси в тій чи іншій мірі є підготовчими. Друга стадія починається, як тільки відстань між молекулами стане менше 5?. Між молекулами адгезиву і субстрату починають діяти молекулярні сили. Поступово настає адсорбційна рів...
