Роль диффузии в адгезионном явлении

Диффузия лежит в основе процессов аутогезии. Под аутогезией, или самослипанием, подразумевают способность двух приведенных в соприкосновение поверхностей одного и того же вещества образовывать прочную связь, препятствующую их разделению по месту контакта (срастание, сваривание, самосливание, спекание).

Самослипание имеет большое теоретическое значение, т.к. оно связано со строением и свойствами молекул, а его изучение позволяет глубже понять природу ВМВ-6. Самослипание имеет большое практическое значение.

Стр.69

Особенности формирования контакта

1. С целью увеличения адгезии необходимо обеспечивать взаимодействие большего числа функциональных групп адгезива и субстрата.

2. Увеличение площади фактического контакта.

Увеличение площади фактического контакта происходит за счет заполнения адгезивом пор, трещин и бороздок на поверхности субстрата (дерево, хлопок, ткани и т.д.). Эти углубления можно рассматривать как полимеры или зазоры между двумя параллельными плоскостями.

Для оценки глубины затекания в них адгезива можно применять уравнение капиллярного поднятия:

,

где s - поверхностное натяжение; j - угол смачивания; h –высота поднятия; d – диаметр; r - плотность жидкости.

Термодинамические факторы h =f(s, j, 1/ d, 1/r).

В капиллярах с диаметром меньше 1 мк, капиллярное давление больше атмосферного, но скорость в силу высокого сопротивления не велика. Жидкость поднимается до тех пор, пока капиллярное давление не уравновесится гидростатическим давлением столба поднявшейся жидкости. Капиллярное давление выражается уравнением:

.

Из уравнения Пуазейля можно определить время, необходимое для того, чтобы ламинарно текущая жидкость вязкостью h прошла в капилляре радиусом r путь l:

.

Основным фактором является вязкость. Если адгезив имеет высокую вязкость, то, чтобы проникнуть в поверхность поры, необходимо снизить вязкость.

1) Увеличить температуру;

2) Увеличить время выдержки;

3) Увеличить давление.

Вводят пластификатор, растворитель.

Жидкий адгезив, имеющий невысокую вязкость, не может вытеснить воздух, оставшийся в порах. Далее при j=0 возможно образование воздушных полостей на границе раздела адгезив-субстрат. При j>0 вероятность образования воздушных полостей возрастает. Оставшийся в капиллярах воздух оказывает сопротивление продвижению жидкости.

На кинетику растекания оказывают: 1) форма, 2) размер пор, 3) угол наклона стенок капилляра. Если сумма углов смачивания и наклона стенок капилляра меньше 180°, жидкость проникает в капилляр, а если больше, то нет.

Практически во всех случаях контакт адгезива с субстратом не бывает полным, остаются не заполненные адгезивом полости, раковины. Это происходит в результате плохого смачивания, высокой вязкости адгезива, недостаточно продолжительное время пребывания адгезива в виде низковязкой жидкости. Поэтому на границе адгезиив-субстрат остаются поры и пустоты (рис.III -22?????). В результате уменьшится площадь фактического контакта, но и возникнут потенциальные очаги разрушения адгезионной связи, т.к. вокруг воздушных полостей на границе раздела концентрируются напряжения. Поэтому полный контакт адгезива и субстрата – одно из основных условий достижения высокой прочности адгезионных соединений.

Примеры для резиновых смесей.

Площадь фактического контакта зависит:

а) от времени выдержки;

график

б) От температуры

график

в) от давления

график

Исходя их молекулярной теории адгезии 1 стадия – это микрореалогические процессы, происходящие на поверхности: заполнение пор, раковин, трещин, дефектов. Она определяется вязкостью адгезива, увеличением смачивости адгезивом поверхности субстрата, чистотой поверхности (наличие примесей), ее топографией, давление и температура.

2 стадия – межмолекулярное или химическое взаимодействие на границе раздела фаз, возникающее в местах достижения контакта. Эта стадия является определяющей.

Влияние толщины адгезива на адгезионную прочность КМ

Как правило, прочность клеевого соединения тем выше, чем тоньше пленка адгезива. Это объясняется ориентирующим влиянием твердой поверхности, которая значительнее для таких пленок.

С увеличением толщины адгезионного слоя: 1) в нем возрастает градиент концентрации раствора; 2) увеличивается вероятность существования в них дефектов (исходя из прочности твердых тел). Возможность деформации тонкого слоя адгезива меньше, чем толстого. Причины возникновения дефектов могут возникать из-за:

а) разности коэффициента теплового расширения адгезива и субстрата;

б) усадки при пленкообразовании;

в) величина сдвигового усилия, возникающего под действием напряжения, и ослабляющего адгезионную прочность, пропорциональна величине адгезива.

Известна попытка установления связи между оптимальной толщиной клеевой пленки и шероховатостью поверхности субстрата, реологическими свойствами клея. Но не всех случаях с уменьшением толщины адгезионного соединения возрастает его прочность.

1. В системах с высокоэластичным адгезивом не обнаружено зависимости адгезионной прочности от толщины адгезива (клея).

2. В некоторых работах наблюдается обратная зависимость. Например, для выскоэластичных адгезивов, обладающих текучесть, чем толще слой, тем большую работу необходимо затратить.

3. Условия проведения оценки разрушающего усилия в зависимости от выбранного метода.

Стр.77

Дата добавления: 2014-01-15