Адсорбционно-молекулярная теория адгезии

Эта теория является наиболее распространенной и рассматривает адгезию как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактирующими молекулами адгезива и субстрата. Поэтому важно, чтобы адгезив и субстрат обладали полярными функциональными группами, способными к взаимодействию. К этой теории в полной мере применимо правило полярности: «Высокая адгезия не может быть достигнута между полярным субстратом и неполярным адгезивом или между неполярным субстратом и полярным адгезивом».

Данная теория адгезии делит процесс образования адгезионной связи на две стадии:

I. Подготовительная - транспортирование молекул адгезива к поверхности субстрата.

Существуют факторы, которые облегчают протекание I стадии и способствуют достижению контакта между молекулами адгезива и субстрата. Это:

  • а) повышение температуры и давления;
  • б) введение пластификатора;
  • в) применение растворителей.

Смачивание и растекание адгезива по поверхности субстрата сопровождается поверхностной диффузией и миграцией молекул адгезива по поверхности субстрата.

II. Межмолекулярное взаимодействие. Эта стадия начинается тогда, когда расстояние между молекулами станет меньше 5 А. При этом условии между молекулами адгезива и субстрата начинают действовать молекулярные силы: водородные, ванн-дер-ваальсовые силы. Это целый спектр сил, начиная от дисперсионных порядка 102 кал/моль до водородных связей порядка 104 кал/моль. Постепенно достигается адсорбционное равновесие.

Наиболее существенное достижение в изучении адгезии - установление четкой взаимосвязи между количеством функциональных групп в адгезиве и величиной адгезионной прочности.

При изучении адгезии полимеров винилового ряда к целлофану была установлена количественная связь между адгезионной прочностью адгезива и концентрацией карбоксильных групп в адгезиве:

где кип- константы; [СООН] - концентрация карбоксильных групп в полимере.

При изучении большого числа различных объектов было обнаружено, что зависимость адгезионной прочности от содержания в адгезиве функциональных групп имеет максимум (рис. 2.5). Экстремальная зависимость величины адгезионной прочности от числа функциональных групп можно объяснить постепенным снижением подвижности сегментов макромолекул адгезива при увеличении содержания в нем полярных групп. Это является причиной увеличения жесткости цепей полимеров, снижается вероятность контакта функциональных групп адгезива и субстрата.

Зависимость адгезии сополимера винилхлорида с винилацетатом к алюминию от содержания малеиновой кислоты

Рис. 2.5. Зависимость адгезии сополимера винилхлорида с винилацетатом к алюминию от содержания малеиновой кислоты

Адсорбционно-молекулярная теория развивается, но ряд явлений она не в состоянии объяснить:

  • 1) зависимость сопротивления расслаиванию от скорости расслаивания;
  • 2) «высокие» значения адгезионной прочности, наблюдаемые при разрушении адгезионных соединений;
  • 3) причины высокой адгезии между неполярными адгезивами и полярными субстратами;
  • 4) причины, по которым, как правило, происходит разрушение не на границе раздела адгезив-субстрат, т.е. молекулярные силы между адгезивом и субстратом не определяют сопротивление разрыву.

Первым актом при контакте адгезива с субстратом является адсорбция полимера.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >