|
|
|
Главная --> Справочник терминов Поверхности субстрата камерой была емкостной, так как в этом случае возникает более равномерное распределение активных частиц плазмы по сечению разрядной камеры. Питание лучше всего подводить безконтактным способом, что исключает загрязнение объекта травления продуктами разрушения электродов. Для этого электроды крепят на внешней поверхности стеклянного колпака. Расстояние от электродов до образца устанавливают с учетом предотвращения поглощения им энергии внешнего высокочастотного поля за счет диэлектрических потерь. В качестве реактива берут бесцветный раствор окиси серебра в водном аммиаке, содержащий комплексное соединение [Ag(NH3)2]OH. При нагревании его с альдегидом, а иногда и на холоду выпадает металлическое серебро, образующее на поверхности стеклянного сосуда зеркальный слой (реакция серебряного зеркала). в присутствии воды легко гидролизуются с выделением свобод, ной щелочи. Образующаяся щелочь может ускорять процесс коррозии волокна или растворяться в полимерном связующем, что, как правило, оказывает на него отрицательное действие [11]. В тех случаях, когда до введения в пластик стеклянное волокно находилось в контакте с водой или влажным воздухом, на его поверхности может образоваться тонкая микропористая пленка, практически не содержащая легковымываемых элементов [12, 13, 15, 16]. Например, при экстрагировании алюмобо-росиликатного стекла в воде в течение 30 сут потери массы со ставляют около 1,6 мг/м2; при этом рН экстратов достигает 9,.^ [14]. Наличие на поверхности волокна слоя щелочного раствора приводит к повышению поверхностной проводимости волокна [16]. Из отечественного алюмоборосиликатного стекла биди-стиллированной водой за 5 сут извлекается до 0,016 мэкв/м2 щелочных веществ, а за 6 ч кипячения — до 0,23 мэкв/м2, причем за это время процесс не прекращается [47]. На поверхности стеклянного волокна [47] при этом появляются так называемые ямки травления. Нанесение на поверхность волокон слоев силановых аппретов или замасливателей замедляет разрушение волокна. в присутствии воды легко гидролизуются с выделением свобод, ной щелочи. Образующаяся щелочь может ускорять процесс коррозии волокна или растворяться в полимерном связующем, что, как правило, оказывает на него отрицательное действие [11]. В тех случаях, когда до введения в пластик стеклянное волокно находилось в контакте с водой или влажным воздухом, на его поверхности может образоваться тонкая микропористая пленка, практически не содержащая легковымываемых элементов [12, 13, 15, 16]. Например, при экстрагировании алюмобо-росиликатного стекла в воде в течение 30 сут потери массы со ставляют около 1,6 мг/м2; при этом рН экстратов достигает 9,$ [14]. Наличие на поверхности волокна слоя щелочного раствора приводит к повышению поверхностной проводимости волокна [16]. Из отечественного алюмоборосиликатного стекла биди-стиллированной водой за 5 сут извлекается до 0,016 мэкв/м2 щелочных веществ, а за 6 ч кипячения — до 0,23 мэкв/м2, причем за это время процесс не прекращается [47]. На поверхности стеклянного волокна [47] при этом появляются так называемые ямки травления. Нанесение на поверхность волокон слоев силановых аппретов или замасливателей замедляет разрушение волокна. после адсорбционного опыта или следующим образом. Из ампулы, содержащей раствор полимера и адсорбента с некоторым количеством адсорбированного полимера, отбирается часть раствора и заменяется чистым растворителем. После определенного времени ампула вскрывается и по изменению концентрации раствора полимера судят о степени десорбции. В том случае, когда сорбция проводится в динамических условиях, величину десорбции определяют путем пропускания через колонку с адсорбированным полимером чистых растворителей и анализом вымываемых фракций. Некоторые методы (метод контактного потенциала) позволяют измерить лишь необратимо адсорбированную часть полимера [95]. Стромберг и сотрудники[45] изучали десорбцию полиэфиров с поверхности стеклянного порошка и кремнезема (рис. 16). Как видно, десорбция из разбавленных растворов при использовании того же растворителя, в котором вели адсорбцию, не происходит. Однако на Вместе с тем метод набухания дает возможность проследить влияние поверхности наполнителя на структуру поверхностного слоя. Так, в работе [83] было исследовано набухание поверхностных слоев полистирола, образующегося на поверхности стеклянного волокна в ходе полимеризации стирола в присутствии TiCl4. Были получены образцы, содержащие на поверхности волокна различные количества полимера. На рис. I. 12 представлены данные о зависимости степени набухания от количества находящегося на поверхности волокна полистирола. Как видно из рисунка, по мере увеличения толщины поверхностного слоя происходит закономерное снижение степени набухания, которая лишь при содержании полимера около 200% (от массы стеклянного волокна) становится сопоставимой со степенью набухания свободных пленок полистирола, полученных в аналогичных условиях. Эти данные показывают, что влияние поверхности наполнителя на структуру поверх- Рис. 1.12. Зависимость степени набухания от количества полистирола, находящегося на поверхности стеклянного волокна. Толщину адсорбированного слоя олигомера на поверхности стеклянного порошка Аг рассчитывали по формуле Толщину слоя олигомера на поверхности частиц наполнителя А/"' можно .рассчитать и по экспериментально определенной удельной поверхности стеклянного порошка по формуле Значения Аг и Аг' для всех исследованных систем приведены в табл. IV. 1 (расхождение между Аг и Аг' составляет 20%, что для таких расчетов вполне удовлетворительно). Из таблицы видно, что толщина адсорбированного на поверхности стеклянного порошка слоя олигомера практически не зависит от концентрации эпоксидной смолы. Очень большую роль играет природа связей на границе раздела фаз в наполненных стекловолокнистых материалах [467]. Основным методом изменения взаимодействия на границе раздела в стеклопластиках является обработка поверхности стеклянного волокна различными соединениями, с которыми стекло может реагировать благодаря наличию на его поверхности силанольных групп Si—ОН. Предполагается, что для обеспечения хорошей адгезии связующего к поверхности стекла необходимо образование между ними химической связи. Изучение этого вопроса стало особенно актуальным в связи с использованием в производстве стеклопластиков композиций из ненасыщенных полиэфиров и виниловых мономеров и полиэфиракрилатов, реакции отверждения которых представляют собой гомо- или совместную полимеризацию, где в качестве одного из компонентов применяется ненасыщенный олигомер. Поэтому создание на поверхности стеклянного волокна такого слоя, который содержал бы группы, способные вступать в реакции совместной полимеризации с ненасыщенными полиэфирами или виниловыми .мономерами, позволило бы обеспечить образование химической связи между связующим и поверхностью волокна. Коэффициент а существует по причине различия механических свойств адгезива и субстрата и может иметь значения порядка десятка и более единиц, коэффициент р при наличии микротрещин и дефектов структуры может быть порядка сотен единиц, а 5ОСт — коэффициент остаточных напряжений на шероховатой поверхности субстрата, составляющий десятки единиц [35]. Очевидно, что при созф = 0, ф = 90° и VT = VTJK жидкость нейтральна относительно поверхности субстрата, а смачивание и капиллярное давление исчезают. При ф = 0 и созф=1 имеет место полное смачивание или растекание капли в пленку. Это значит, что Несмотря на это, термодинамические явления, очевидно, играют большую роль в адгезии высокополимеров. Достигнуть молекулярного контакта, даже в случае маловязкого адгезива, не так легко. Растекаясь по поверхности субстрата, адгезив должен проникнуть в многочисленные поры, микроуглубления, трещины, скорость заполнения которых будет зависеть не только от их размеров, вязкости адгезива и внешнего (гидростатического) давления, но также и от смачивающей способности адгезива, поверхностного натяжения и капиллярного давления. На величину утла смачивания влияет также структура поверхности субстрата. Так, при увеличении шероховатости поверхности до определенного юо т т г,°с значения наблюдается снижение угла смачивания клея, которое зависит от В последнее время вопросу формирования контакта адгезива с поверхностью субстрата придают большое значение. Микрореологические процессы, протекающие на границе раздела, рассматриваются в качестве первого этапа установления адгезионной связи. Межмолекулярное и химическое взаимодействие, возникающее в местах контакта, является основным фактором, обеспечивающим связь между клеевым слоем и поверхностью субстрата. Поэтому структура и свойства граничного слоя в значительной степени зависят от природы и топографии поверхности субстрата. Эта зависимость может быть обусловлена ориеч-тационным эффектом [25], эффектом дальнодействия, а также энтропийными факторами. В последнем случае число возможных конформаций макромолекул вблизи границы раздела должно быть меньше, чем в объеме пленки клея [26]. Совместное влияние температуры и влажности на свойства компонентов клеевых композиций и самих клеев может быть в действительности гораздо сложнее. Однако в настоящее время затруднительно дать однозначное объяснение экспериментальным данным, которые к тому же имеют часто противоречивый характер. Это объясняется тем, что прочность соединений зависит также и от способа подготовки поверхности субстрата, толщины слоя клея, условий испытаний и ряда других факторов, что часто не позволяет установить связь между механическими свойствами соединений и структурой отвержденного клея. Поэтому наряду с механическими испытаниями важно определять содержание функциональных групп в смоле и отвердителе, а также влаги в клее. Подготовка поверхности субстрата Реальная химическая структура поверхности достаточно сложна и сведений о ее свойствах и возможности сочетания с клеем бывает часто недостаточно или они вовсе отсутствуют. Поэтому для выбора оптимального способа обработки поверхности следует проводить обширные экспериментальные работы. Суть подготовки поверхности под склеивание заключается ч том, чтобы с помощью химических, электрохимических, механических процессов, использования модифицирующих добавок, адгезионных грунтов или других способов изменить природу поверхности субстрата, сделать ее более активной при контакте с клеем для получения требуемой прочности [34, с. 70—89]. При окончательном выборе способа подготовки поверхности следует учитывать конструкторские и технологические особенности соединения и изделия в целом, а также условия эксплуатации. Подготовка поверхности металлов. Строение кристаллической решетки, степень шероховатости, наличие оксидов на поверхности металла и ряд других факторов оказывают значительное влияние на прочность соединений. Снятие поверхностного слоя приводит обычно -к активации поверхности, уменьшению угла смачивания и повышению площади контакта склеиваемых материалов. Кроме того, при наличии шероховатой поверхности образование микротрещин в пленке клея при нагружении [56] протекает при более высоких значениях напряжений, чем в случае соединений с гладкой поверхностью, так как при этом изменяется доступность к поверхности субстрата. Все эти факторы обусловливают зависимость прочности от степени шероховатости (табл. 5.4). В результате механической обработки поверхности субстрата угол смачивания снижается примерно вдвое, а прочность возрастает в пять раз. Эффективность этого метода сохраняется, если клеевые соединения работают при температурах ниже Тс пленки клея. При более высоких температурах вследствие резкого ухудшения когезионных свойств клея влияние степени шероховатости поверхности на прочность соединений незначительно. Процессы структурирования, длительно протекающие при температурах отверждения ниже температуры а-перехода клея, не оказывают существенного влияния на плотность связей на границе раздела, ответственных за адгезию к поверхности субстрата. В результате соединения, длительно выдержанные без прогрева и прогретые при невысоких температурах, даже при одинаковых когезионных свойствах могут значительно различаться по адгезионной прочности. Поэтому часто встречающееся утверждение о равнозначности этих двух режимов с точки зрения их влияния на работоспособность соединений нельзя считать обоснованным. Видно, что при одной и той же температуре в зависимости от природы склеиваемого материала и способа подготовки его поверхности соединения имеют неодинаковую прочность при сдвиге. Вместе с тем установлено, что во всех случаях отверж-денная композиция имеет глобулярную структуру и на ее характер влияет природа подложки. Таким образом, природа поверхности субстрата может влиять на процесс отверждения и на структуру эпоксидно-каучуковой композиции. На кривой дифференциально-термического анализа установлено наличие излома при —40 °С, что примерно совпадает с температурой «-перехода каучука [6, с. 42]. Возможно, поэтому соединения на эпоксидно-каучуковых клеях в интервале температур от —40 до 80 °С обладают высокой стойкостью к ударным и циклическим нагрузкам.  Поверхность кристаллов Поверхность разрушения Переохлажденном состоянии Поверхности экструдата Поверхности холодильника Получения капролактама Поверхности материалов Поверхности наполнителей Поверхности определяют |
- |
Навигация