Теория склеивания

Электрорелаксационная теория склеивания разработана и предложена Н. И. Москвитиным в 1950—1951 гг. Автор этой тео­рии исходит прежде всего из того, что суммарный эффект cклеи­вания обусловлен не только адгезией тел, но и их когезией, поэтому теория носит название не теории адгезии, а теории склеивания.

Прочная адгезионная связь между адге­зивом и субстратом, являющимися высокомолекулярными соеди­нениями, должна объясняться с учетом всех разновидностей химических и межмолекулярных связей. В одних случаях, по теории склеивания, проч­ность сцепления возникает вследствие образования химических связей (электровалентных и ковалентных), в других — молеку­лярных сил взаимодействия между приведенными в контакт функциональными группами.

Релаксационные процессы, протекающие на границе кон­такта адгезива и субстрата, характеризуются как процессы, которые стремятся привести контактирующие граничные макро­молекулы из возбужденного в равновесное состояние, т. е. в со­стояние с минимальным запасом внутренней энергии.

Электрорелаксационная теория склеивания основывается на исследовании механизма действия адгезионных и аутогезионных сил на границе контакта тел. Лю­бое сцепление между фазами является функцией пяти парамет­ров. Параметры, которые легли в основу электрорелаксационной теории склеивания, следующие:

1. Важна природа сил взаимодействия на поверхности взаимодействия тел между мельчайшими частицами и функциональными группами. Значение данных сил находится в прямой зависимости от химического состава и молекулярного строения субстрата и адгезива. Здесь могут наблюдаться различные силы.

2. Число контактирующих точек на поверхности раздела фаз, т.е. число контактирующих мельчайших частиц

3. Расстояние между взаимодействующими контактирующих мельчайшими частицами.

4. Диэлектрическая проницаемость между взаимодействующими контактирующими мельчайшими частицами.

5. Абсолютное значение площади контакта.

Оценивая значение первого фактора теории склеивания, стоит подчеркнуть, что максимальная прикладываемая работа, затрачиваемая на отрыв соприкасающихся поверхностей, наблюдается при наличии между соприкасаемыми поверхностями электровалентных, ковалентных и водородных связей. Истинное пятно взаимодействия поверхностей   зависит от природы, длины полимерного материала, его структуры  и от проникновения адгезива в структуру подложки. Способность цепей макромолекул или их отдельных участков проникать в фазу другого тела  положительно влияет на увеличение  взаимодействия и тем больше, чем глубже граница проникновения материалов.

Теория склеивания говорит, что наименьшее расстояние между точками контакта возможно в следующих случаях:

1. В процессе образования граничного соединения между адгезивом и субстратом возникают напряжения, которые много меньше напряжения возникающего на границе фаз. Если значения обратные, происходит разрыв на границе фаз.

2. Значение поверхностной энергия на линии контакта стремится к нулю;

молекулы склеиваемых поверхностей имеют химическое сродство; адгезив характеризуется пониженной вязкостью или его молекулы находятся в состоянии интенсивного теплового движения.

На основании наличия огромного числа фактов о теории склеивания можно утверждать, что механизм адгезии полимеров очень сложен и включает в себя электрические, релаксационные и диффузи­онные явления.

Теория адгезии, теория склеивания в отдельности имеет положительные стороны, но не исчерпывает в полной мере всех явлений, обусловливающих процессы склеивания различных материалов. Это объясняется тем, что адгезия представляет со­бой очень сложный комплекс явлений, исследование которых требует, в первую очередь, создания наиболее совершенных, пря­мых методов измерения адгезионных сил, действующих между адгезивом и субстратом.

Несмотря на несомненные успехи, достигнутые в теории адге­зии, и появление значительного числа теоретических работ по этой отрасли науки, признано, что уровень теоретических пред­ставлений об адгезии продолжает отставать от уровня, достиг­нутого в практике склеивания и синтеза новых видов клеящих веществ.

Создание и развитие единой теории адгезии, отвечающей уровню современных научных знаний, объясняющей закономер­ности процессов склеивания металлов, древесины, пластических масс и других материалов, остается сложной задачей, которую решают ученые.

К списку