Статья по теме: Смачивания поверхности

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Термодинамические условия смачивания поверхности субстрата адгезивом и растекания его по поверхности, рассмотренные в предыдущей главе, при анализе закономерностей формирования адгезионного контакта в реальных системах оказываются недостаточными. Приходится учитывать кинетику этих процессов и реальную скорость растекания и смачивания и иметь в виду, что часто в системе не достигается равновесие, не реализуются[8, С.107]

Принимая Wa~100 мН/м (по теплоте смачивания поверхности частиц технического углерода), г=10~10 м (1 А), 5 = 10~12 м2, м, Kd=4, Я0 = 0,01 м, получим:[3, С.132]

Экспериментальная проверка этого выражения путем определения углов смачивания поверхности жидкостями с известным значением УЖ привела к обнадеживающим результатам. Так, для воска была получена вполне разумная величина (около 27 эрг/см2), причем эта величина воспроизводилась в случае[8, С.62]

Разделение наполнителей на «усиливающие» и «неусиливающие» связано со смачиваемостью поверхности наполнителя каучуковой фазой. Если смачивания поверхности наполнителя не происходит, то на самых 'начальных стадиях деформации эластомера наблюдается отделение каучуковой фазы от поверхности наполнителя с образованием вакуолей и их рост по мере увеличения деформации, что в свою очередь, приводит к снижению жесткости и прочности наполненного эластомера. Совершенно очевидно, что с уменьшением смачиваемости поверхности наполнителя каучуком эффект усиления должен исчезать и системы по свойствам должны приближаться к губчатым или вспененным эластомерам.[6, С.130]

Кроме изменения свойств полимера и его молекулярной структуры у поверхности наполнителя в эпоксидных пластиках обычно наблюдается также повышенная концентрация макродефектов в виде пор и трещин [41—45]. Появление этих дефектов обусловлено неполнотой смачивания поверхности наполнителя полимером, концентрацией внутренних напряжений и более легким зарождением газовых пузырьков на границе раздела. Граничный слой в большей степени подвержен влиянию различных загрязнений, находящихся на поверхности раздела. Следует отметить, что эти эффекты для эпоксидных полимеров проявляются в меньшей степени, чем для других термореактивных полимеров.[4, С.90]

При рассмотрении роли адгезии необходимо учитывать, что наибольшее значение при усилении имеет молекулярная слагающая адгезии. Деформация наполненных материалов обычно происходит в условиях, далеких от разрушения. Следовательно, усиление существенно зависит от условий контакта полимера и наполнителя, а также от условий смачивания поверхности наполнителя, которые прежде всего определяются конформацией полимерной цепи. Это подтверждено нашими данными об изменении температур стеклования пленок наполненных полимеров, отлитых из растворов в различных растворителях, в которых цепи находились в различных конформациях. Если же на поверхность наносить не раствор смолы, а непосредственно жидкую смолу, то смачивание ею поверхности и геометрия последней определяют условия роста полимерной цепи на поверхности в ходе отверждения, а от них зависят свойства полимера. При этом надо помнить, что смачивание поверхности жидкой смолой и раствором происходит неодинаково из-за различий в поверхностном натяжении. При испарении растворителя или отверждении смолы условия смачивания и взаимодействия полимера и поверхности ухудшаются, потому что жесткая полимерная цепь не может TOJK «приспособиться» к поверхности, как молекула малого размера.[7, С.282]

Имеется много методов модификации поверхности субстрата. Поверхность малоактивных субстратов, например таких, как полиэтилен, полипропилен, фторопласт, для повышения адгезии подвергают окислению [5—15, 64, 67], действию электрических разрядов [7—11, 16—26, 52—61, 68, 130, 133, 134], пламени [9— 11, 17, 19, 27, 66], ультрафиолетового света [7, 11, 28, 63, 137], газообразного хлора [7, 11, 29, 30], ионизирующего излучения [7, 8, 10, 31,32], а также действию некоторых других агентов [33—35, 62, 65, 131, 143, 144]. Природа процессов, протекающих при этих видах обработки, различна. Так, под действием галогенов, галогенводородов, органических галогенсодержащих соединений происходит прививка к поверхности субстрата, главным образом по двойным связям. Воздействие на поверхность субстрата электрического поля, ионизирующего излучения, ультрафиолетового света сопровождается деструкцией макромолекул, их окислением и образованием на поверхности функциональных групп, что можно обнаружить, например, по ИК-спектрам [5, 37—40]. Перечисленные методы модификации поверхности инертных субстратов — это по существу методы повышения поверхностной энергии. Напомним, что необходимым условием смачивания поверхности субстрата адгезивом является соблюдение неравенства[8, С.371]

где 0поверхности полимеров. При понижении температуры кристаллизации возрастает вероятность возникновения зародыша критических размеров и, следовательно, увеличивается скорость гомогенного зародышеобразо-вания. Однако понижение температуры кристаллизации приводит к увеличению вязкости переохлажденного расплава и уменьшению подвижности цепей. Это снижает скорость кристаллизации. Поэтому при охлаждении расплава полимера скорость кристаллообразования сначала возрастает, а затем достигает максимума и начинает уменьшаться.[1, С.55]

равновесные значения углов смачивания. В этих условиях при рассмотрении смачивания поверхности субстратов жидкими адге-зивами, а также при изучении явлений растекания, впитывания, пропитки одной из важнейших характеристик является вязкость Любая реальная поверхность имеет определенный микрорельеф и это обстоятельство также определяет условия формирования адгезионного контакта, отражается на кинетике и закономерностях растекания. Наконец, при нанесении жидких адгезивов на субстрат приходится рассматривать закономерности пропитки пористых тел, условия взаимодействия адтезива с движущейся подложкой, сталкиваться с явлениями тиксотрошш и анизотропии смачивания. Как мы уже видели, гладкая поверхность обладает значительным числом неровностей — борозд, щелей, впадин, пор и т. д. В ряде случаев для повышения адгезии поверхность подвергают специальной обработке, в результате которой ее площадь возрастает. Шероховатость любой твердой поверхности оказывает влияние на смачивание [61 — 66]. Угол смачивания на реальной твердой поверхности ср' определяется соотношением Венцеля — Дерягина:[8, С.108]

границы смачивания сферы. В условиях испарения жидкость практн чески полностью смачивает поверхность полимера (краевой угси: смачивания равен нулю), поэтому выражая: главные радиусы кри визны поверхности стыковой жидкости г\ и TI через радиус сферы R k половину центрального угла смачивания поверхности сфер Р, полу[5, С.122]

ности подложки [15]. Необходимым а условием хорошей адгезии являет- 4 ся планарность подложки. Нерав-нота поверхности приводит к трудностям при удалении из углублений адсорбированного воздуха, который обусловливает возникновение локальных зон низкой адгезии. Жидкость вытесняет воздух с поверхности в том случае, если угол смачивания поверхности на границе[2, С.63]

способами. Наиболее распространенный из них — смачивание v жидким адгезивом поверхности субстрата. Исходя из термодинамики смачивания, можно установить, что наиболее благоприятные условия формирования адгезионной системы возникают тогда, когда поверхностное натяжение адгезива меньше поверхностной энергии субстрата. В случае использования субстратов органической природы это условие выполняется далеко не всегда, поэтому регулирование поверхностных свойств соединяемых материалов приобретает важное значение. Например, для повышения адгезии полярных полимеров к слабополярным или неполярным субстратам производят гидрофилизацию поверхности последних, что улучшает смачивание и повышает адгезию [2]. Для улучшения смачивания поверхности старого бетона цементным клеем ее смачивают водой [4, с. 20, 28; 5; 6; 7, с. 25]. Увлажняют также поверхность строительных камней перед нанесением на них цементного раствора. Вибровоздействиями в сочетании с использованием поверхностно-активных веществ [6; 7, с. 89] удается разрушить возникшие в цементном клее тиксотропные структуры, • понизить вязкость этого адгезива и тем самым обеспечить форми-* рование более совершенного контакта с субстратом. Для этого же применяют специальные добавки — пластификаторы, ослабляющие связи между частицами и способствующие понижению вязкости цементного клея [7Г с. 89].[8, С.10]

Полный текст статьи здесь