Полимерные тела
Теоретическое значение адгезионной прочности зависит от величин адгезионного и когезионного взаимодействий. Последнее в свою очередь определяется «термомеханическими» свойствами (зависимость деформации от температуры) полимеров, клеевого материала, которые характеризуют физические состояния полимеров. Для аморфных полимерных материалов в зависимости от температуры характерны три различных состояния: стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее. Первые два состояния относятся к твердому агрегатному состоянию, последнее — к жидкому. Потребителей клеевых материалов обычно интересует изменение деформационных характеристик материалов в диапазоне температур в пределах от —50 до +150°С. Термомеханический метод позволяет исследовать свойства различных типов полимерных материалов на макроскопическом уровне, что в свою очередь позволяет определить свойства клеевых материалов в процессе их получения и эксплуатации клеевых соединений и учесть вклад в прочность клеевого соединения адгезионной и когезионной составляющих.
Структура полимеров. Основной структурной единицей полимеров является макромолекула, которая состоит из большого количества повторяющихся звеньев (100-100000). Высокомолекулярные соединения называют полимерами, если их макромолекулы состоят из повторяющихся звеньев одного типа, или сополимерами, если — из нескольких типов. Каждой макромолекуле присущ определенный порядок в расположении атомов. Если заместители расположены в одной конфигурации, то полимер называют изотактическим, если разные конфигурации регулярно чередуются, то полимер называют синдио-тактическим. Полимеры с нерегулярно чередующимися конфигурациями называют атактическими. Различают блоксополимеры и стерео-блоксополимеры. Статическими называют сополимеры, в которых последовательность расположения мономерных звеньев подчинена законам статистики. Чередующиеся сополимеры имеют регулярное строение. Для блок и привитых сополимеров характерно блочное расположение мономерных звеньев в макромолекуле. Также различают линейные, разветвленные и «сшитые» полимеры. Разветвленные полимеры в свою очередь подразделяются на звездообразные, гребнеобразные и сверхразветвленные. «Сшитые» полимеры подразделяются на редко и густо «сшитые».
Если каждый элемент цепи соединен более чем с двумя сополимерами, возникают «сшитые» структуры, для которых характерно формирование поперечных связей. При переходе от линейных макромолекул к «сшитым» само понятие «макромолекула» теряет физический смысл. «Сшитые» полимеры обладают большей прочностью и твердостью по сравнению с линейными.
Сетчатые полимеры. Наличие ковалентных связей между макромолекулярными цепями приводит к существенному увеличению когезионной прочности материала. На микроскопическом уровне возможно использовать термин «когезионная прочность одной макромолекулы», однако на макроскопическом уровне такое понятие не применяют. Сетчатые полимеры не могут обратно переходить в жидкое состояние (т.е. при повторном нагреве отсутствуют температура течения и температура плавления), и по этой причине они являются нерастворимыми материалами. В зависимости от коэффициента сетчатости и размеров макромолекулярной цепи материала может иметь место частичное набухание, что приводит к снижению когезионных свойств.
Наличие в макромолекулах сополимеров сегментов с функциональными группами, способными к кислотно-основному взаимодействию, обеспечивает формирование больших трехмерных узлов, «утопленных» в непрерывной каучуковой или пластичной фазе. По такому принципу получают материалы с поперечными связями, называемыми физическими решетками. Они представляют интерес в качестве клеевых материалов, поскольку обладают хорошими механическими и деформационными свойствами. Для таких материалов характерно, что узлы физической сетки могут быть разрушены при воздействии температуры или растворителей.
Загрузка ...