Основные понятия визкозиметрии. Реология
Технологии склеивания существенно зависит от вязкости клеевого материала, значения которой могут изменяться в очень широких пределах. Клеевые материалы относятся к неньютоновским жидкостям и в зависимости от своих свойств могут представлять собой псевдо-пластичные или пластичные жидкости. Величина их динамической вязкости определяется из отношения напряжения сдвига к скорости сдвига.
Для ньютоновских жидкостей (к этой группе относится вода) вязкость не зависит от скорости деформации. Для полимеров, вязкость которых намного выше (102~106 Па • сек), ее значение увеличивается при увеличении скорости сдвига. Это свойство имеет важнейшее техническое значение, поскольку позволяет регулировать очень многие технологические процессы (например, чем быстрее расплавы полимеров транспортируются через сопло литьевых машин, тем существеннее снижается их вязкость).
Термином тиксотропность обозначают реологическое явление, когда жидкость может восстанавливать свою структуру всякий раз, когда она остается в покое в течение длительного периода времени. Реопексные жидкости характеризуются возрастанием вязкости при продолжительном сдвиге. В состоянии покоя они восстанавливают первоначальный (т.е. низкий уровень) вязкости.
«Тиксотропия» клеящих материалов
Бингхамин ввел понятие тиксотропии и квалифицировал его как способность жидкости восстанавливать при определенных условиях свою структуру. Тиксотропия является важнейшим свойством клеевых материалов, поскольку если клей обладает тиксотропностью, то он не будет стекать с вертикальных поверхностей.
Когезионная прочность термопластичных клеевых швов. Общие аспекты. По какому бы механизму ни происходило бы образования клеевого материала, этот процесс всегда характеризуется уменьшением величины свободного объема макромолекул. Это характерно и для термопластичных, и для термореактивных материалов. Величина, на которую уменьшился свободный объем, зависит от следующих факторов:
- температуры;
- толщины клеевого шва и одной из двух подложек;
- термомеханических характеристик клеевого материала
На характер поведения клеевого шва оказывают влияние природа и интенсивность взаимодействий на поверхности раздела фаз. В основе этого взаимодействия лежат слабые связи, установленные в момент смачивания подложки клеем. Эти связи обеспечивают невысокие значения адгезионной прочности. Гент и Шульц предложили уравнение для определения энергии расслаивания в зависимости от скорости.
Может возникнуть ситуация, при которой процесс смачивания уже завершен, в связи между клеем и подложкой, еще продолжают устанавливаться (т.е. возникают после фазы смачивания). В этом случае для их успешного завершения требуются соответствующие условия:
- термодинамическое «разрешение»;
- кинетическая «осуществимость»;
- операционная «осуществимость».
Эти процессы можно наблюдать не только при использовании клеев-расплавов, но и для некоторых других групп клеевых материалов. Значение энергии расслаивания можно также определить по соответствующей формуле.
Места взаимодействий пограничного слоя и макромолекул. Поверхность пограничного слоя подложки имеет участки, где происходит физическое сцепление (путем слабых взаимодействий при расстоянии между связанными атомами в несколько нанометров). Кроме этого, имеются участки, где возникают физико-химические связи (например, путем средних взаимодействий при расстоянии между связанными атомами: 0,2 — 0,3 нанометров). Эти участки впоследствии могут стать местом, где будут образованы химические связи (например, ковалентные связи, для которых расстояние между связанными атомами составляет 0,15 нанометров). Участков, где происходит сильное или среднее взаимодействие, достаточно много (порядка 1011 — 1014 на 1 см2). Основным способом, обеспечить максимально возможное появление участков такого взаимодействия является создание внешней нагрузки (т.е. требуется приложить внешнее давление к склеиваемым поверхностям). Для полимера с молярной массой 105 — 106 (г/моль) количество возможных связей составляет около 5 х 1017 (в слое материала) или 1011 — 1012 (на межфазной границе). Из этого следует, что даже в самых идеальных условиях количество функциональных групп на межфазной границе на 20—25% ниже, чем в слое материала.
Жидкие кристаллы
Такие полимеры имеют особую структуру. По своему физическому состоянию это кристаллические материалы, макромолекулы которых ориентированы вдоль одного преимущественного направления. Эти материалы используют в качестве трансплантантов, поскольку они являются носителями определенных функциональных групп и способны к образованию прочных химических связей.
Загрузка ...