Термины, связанные с цементом. Адгезионного взаимодействия

Главная --> Справочник терминов

Адгезионного взаимодействия где К — коэффициент вытяжки. Штернштейн и др. [80] привели исчерпывающие расчеты двумерного поворота дефектов и влияния их расширения яа осевую и поперечную прочность для статистического распределения ориентации и разной формы дефектов. Они сравнивают свои расчеты поперечной прочности полистирола с экспериментальными данными Реттинга [81]. При умеренных значениях молекулярной массы и коэффициентах вытяжки, не превышающих 1,5, получено совпадение с ошибкой 20 % • При высоких значениях молекулярной массы и больших коэффициентах вытяжки разброс данных составляет 70%. Когда трещина выходит на границу адгезионного соединения слоев, то наблюдается адгезионное расслоение, а не когезионное ослабление. За исключением небольших различий в граничных условиях, сходство с механическим описанием адгезионного ослабления полное [38—40] и потому нормальное напряжение расслоения а* определяется по формуле

Для прочного слипания двух твердых тел необходимо обеспечить тесный контакт между их поверхностями, поскольку ван-дер-вааль-совы силы оказываются пренебрежимо малыми, если расстояние между молекулами превышает несколько ангстрем. Боуден и Тейлор [5] установили, что из-за существования микрошероховатостей на поверхности контакта (рис. 4.2) фактическая площадь контакта составляет очень небольшую часть номинальной площади контакта. Для адгезии твердых тел большое значение имеет не только величина фактической площади контакта, но также и отсутствие на поверхности контакта различных органических загрязнений или оксидов, наличие которых существенно уменьшает прочность адгезионного соединения. Существенное уменьшение площади фактического контакта может произойти из-за эластического восстановления пиков поверхностных шероховатостей, развивающегося после снятия нормальной нагрузки, обеспечивающей прижатие друг к другу контактирующих твердых тел. Чтобы предотвратить это уменьшение площади фактического контакта, необходимо произвести отжиг контактирующих поверхностей под действием сжимающей нагрузки. Часто для увеличения поверхности фактического контакта между двумя твердыми телами вводят слой жидкости, которая, затвердевая, обеспечивает необходимую для эксплуатации прочность адгезионного соединения.

ного натяжения Гс и краевого угла 0. Существенное влияние на адгезию оказывают еще два фактора. Первый — это возможность появления на поверхности контакта пузырьков воздуха, возникающих вследствие неполного растекания жидкости по шероховатой поверхности твердого тела (0 > 0). Второй — недостижимость равновесных значений краевого угла при формировании адгезионного соединения с помощью жидкого адгезива. В случае полимерных расплавов способность жидкости обеспечить при растекании равновесное значение краевого угла оказывается прямо пропорциональной ее поверхностному натяжению TLl/ и обратно пропорциональной вязкости при нулевой скорости сдвига. Хотя, как отмечалось выше, дТ/дТ < О, значение дц/дТ оказывается существенно меньшим, поэтому при увеличении температуры расплава равновесное значение краевого угла достигается гораздо быстрее.

Для обеспечения прочного адгезионного соединения необходимо по возможности увеличить площадь контакта. Однако следует иметь в виду, что одного этого часто бывает недостаточно, если поверхностный слой одного из соединяемых тел обладает низкой механической прочностью. Так, в случае кристаллизующихся полимеров, у которых рост сферолитов сопровождается вытеснением низкомолекулярных фракций на периферию, поверхностный слой, если не принять специальных мер, обеспечивающих интенсивное зародыше-образование на поверхности, будет обладать меньшей прочностью. Увеличения прочности поверхностного слоя удается добиться, инициируя формирование сетчатых структур на поверхности твердого тела [6]. Плавление кристаллизующихся полимеров на поверхности подложки, обладающей высоким уровнем свободной поверхностной энергии (например, полиэтилена на поверхности алюминия), обеспечивает формование прочных адгезионных соединений. В то же время адгезия к поверхности алюминия полиэтиленовой пленки, охлаждение которой происходило на воздухе, оказывается невелика. Известны экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что интенсивное зародышеобразование, возникающее на поверхности с высокой поверхностной энергией, сопровождается вытеснением с поверхности низкомолекулярных фракций. Одновременно в поверхностном слое возникает большое число межмолекулярных и внутрикристаллических зацеплений. Оба эти эффекта приводят к упрочнению поверхностного слоя и способствуют увеличению прочности адгезионного соединения.

металлов образуются слои, имеющие другой химический состав или микроструктуру и способствующие увеличению прочности адгезионного соединения. Наиболее распространенными методами повышения адгезионных свойств понерхности металла являются нанесение слоя электроосажденной латуни и фосфятиронание.

ным на межфазных границах воздухом является тем слабым местом (слабым слоем), по которому часто идет разрушение адгезионного соединения. Вследствие этого первостепенной задачей при склеивании или соединении двух разнородных материалов является удаление воздуха из стыка. Для выполнения этой задачи необходимо, чтобы адгезив хорошо смачивал субстрат. Степень смачивания обычно выражается величиной контактного угла (или угла смачивания) 0е. Тогда угол, занимаемый воздушной средой, будет (я—Qe) (капля жидкости находится на плоскости). Если молекулярная энергия жидкости L, твердого тела S, а газа — V, то [35]:

Клейкость. Как только жидкий адгезив заполнит зазор между двумя субстратами, для их разъединения требуется определенное усилие. Это усилие fm при обсуждении клейкости и прочности-сцепления будем обозначать просто /, если только не будет специально обсуждаться влияние давления при формировании адгезионного соединения.

Дальнейшее рассмотрение механизма адгезии обычно включает анализ физико-химического процесса отверждения жидкого адгезива (или его вулканизации — в случае резиновых смесей), учет вредного влияния объемных усадок, остаточных напряжений, наличия микродефектов в окончательной склейке, ее прочностных (когезионных) свойств и выяснение роли конструктивных факторов и геометрических характеристик адгезионного соединения [43— 46].

При дублировании двух слоев невулканизованных резиновых смесей, которые можно рассматривать как вязкие или упруговязкие жидкости, сравнительно быстро достигается плотный контакт по площади, соответствующей номинальной площади контакта. Если полимеры несовместимы термодинамически, то между ними сохраняется четкая граница раздела. При этом адгезия определяется межмолекулярным взаимодействием {32] или (при полном отсутствии воздушных включений, загрязнений и оксидных пленок на поверхности) когезионной прочностью более слабого компонент а._Если_же jro/mмеры совместимы_ (самопроизвольно смешиваются), то вследствие взаимодиффузии макромолекул будет происходить постепенное размывание границы контакта с образованием промежуточного диффузного слоя. При этом граничный слой приобретает свойства полимера в объеме и прочность адгезионного соединения также следует рассматривать с позиций общих представлений о природе (объемной) прочности полимеров. При соединении резиновой смеси с вулканизатом, даже если они приготовлены на основе совмещающихся каучуков, вследствие наличия пространственной устойчивой структуры у вулканизата возможна, главным образом, односторонняя диффузия смеси. Поэтому всегда сохраняется четкая граница раздела и глубокий микрорельеф поверхности. Истинная (фактическая) площадь контакта в этом случае может быть гораздо больше (в десятки раз) номинальной [39, 40] и при полном покрытии этого рельефа пластичной резиновой смесью прочность связи может быть довольно высокой (до 1—2 МПа), даже если удельное межмолекулярное или химическое взаимодействие сравнительно мало и имеются многочисленные дефекты и включения в граничном слое. Например сложная структура технических волокон (рис. 2.18) может быть причиной многих дефектов резино-кордной системы.

Наиболее часто аллопрен используется в смеси с неопреном для изготовления контактных клеев. Модификация аллопреном повышает когезионную и адгезионную прочность клеевой пленки, улучшает длительную прочность адгезионных соединений при нормальной и повышенной температуре и повышает стойкость адгезионного соединения к действию химических реагентов.

Резины отличаются повышенным уровнем основных физико-механических свойств (на 10-15 %) и имеют прочность связи резин брекерного типа с латунированным металлокордом на уровне систем, содержащих модификатор РУ Участие Ni и Mg в ионизированной форме в ингибировании процесса коррозии металлокорда по электрохимическому механизму приводит к высокой стабильности адгезионного соединения при влажном и солевом старении.

Выражения (4.3-3) и (4.3-4), известные под названием закона Амонтона, считаются справедливыми и для случая кинематического трения, если можно допустить, что при этом также доминируют силы адгезионного взаимодействия. Однако допущение, что / — это характеристика материала, не зависящая от микрогеометрии поверхности и условий трения, является грубым приближением. Если обе поверхности тщательно отполировать, то площадь фактического контакта существенно возрастет, и контртела как бы прилипнут друг к другу. Если полированные поверхности контртел, изготовленных из одного и того же металла, очистить от загрязнений, то во всех точках контакта образуются сварные соединения. При этом коэффициент трения увеличится в несколько раз. Поэтому трудно говорить о коэффициенте трения как о некоторой физической характеристике материала, поскольку его величина сильно зависит от характера поверхностей контакта.

Два основных закона трения — сила трения между трущимися поверхностями пропорциональна приложенной нагрузке и сила трения не зависит от площади контактирования — обычно справедливы для металлов, но не всегда справедливы, когда речь идет о сочетаниях полимер — металл [1]. Предполагается, что работа трения расходуется на разрыв тех соединений, которые образовались в результате адгезионного взаимодействия на участках контакта и смещения материала в результате взаимного проникновения неровностей поверхностей при скольжении одного тела по другому. Коэффициент трения ц, представляющий собой коэффициент пропорциональности между силой трения F и приложенной нагрузкой L(F = ]iL), не является постоянной величиной при трении фенопластов по стали, причем максимальное значение силы трения наблюдается при самых разных скоростях, нагрузках и температурах. Дело в том, что полимеры обладают вязкоупругими свойствами и поэтому их деформационно-прочностные показатели зависят от скорости скольжения. Скорость истирания предсказать очень трудно, так как она зависит от природы материала, нагрузки, скорости трения и времени [2]. Поскольку в процессе торможения кинетическая энергия переходит в тепло,

При пластикации каучуков на переднем валке вальцов температурный режим устанавливают с учетом адгезионного взаимодействия между каучуком и металлической поверхностью валка. У НК и СКИ-3 адгезия возрастает с повышением температуры, поэтому температура переднего рабочего валка должна быть на 5—10 °С выше температуры заднего валка. У остальных СК адгезионное взаимодействие возрастает с понижением температуры, передний валок имеет температуру на 3—5 °С ниже заднего.

Вк* = — - — == — - — т — — критерий адгезионного взаимодействия Бикер-

Рис. 2.14. Зависимость сопротивления 'отрыву (адгезионного взаимодействия) А от дублирующего усилия Рд (а) и продолжительности дублирования /д (б):

Вводя ряд упрощений и условных допущений, авторы получили выражение для адгезионного взаимодействия между упруговяз-ким адгезивом и жестким субстратом.

Для термодинамической оценки максимально возможного адгезионного взаимодействия, возникающего под действием межмолекулярных сил, Марк приводит следующий расчет. Большинство полимеров имеют удельную поверхностную энергию v порядка 0,05—0,1 Дж/м2. При разделении склейки силой F на расстояние

С точки зрения приложения рассмотренных представлений на практике целесообразно обсудить природу адгезионного взаимодействия различных полимерных и полимерно-металлических систем.

где Kd — критерий диспергирования; т—напряжение сдвига; FA— сила адгезионного взаимодействия, Ra — радиус частицы; т] — вязкость; Н0 — характерный линейный размер, v — скорость сдвига

Можно оценить напряжения сдвига, необходимые для диспергирования агрегатов технического углерода. В выражении (3.19) неопределенной величиной является FA — сила адгезионного взаимодействия двух частиц технического углерода. Если принять для

В настоящее время наиболее развита и широко применяется так называемая гидродинамическая теория каландрования, пренебрегающая упругостью материала, нарушением адгезионного взаимодействия и проскальзыванием в зоне контакта.

Активность адсорбента Активность мономеров Активность полученных Активность проявляют Активность соединений Активностей мономеров Активности мономеров Активности производных Альдегиды ароматические