Свободная поверхностная энергия твердых тел
Когезионная прочность твердых тел обусловлена влиянием сильных связей, к которым относятся металлические, ионные и ковалентные, и в меньшей степени зависит от взаимодействий типа LW. Из этого следует, что понятие поверхностного натяжения не имеет смысла для твердых тел.
Речь может идти о свободной поверхностной энергии и ее составляющих. В твердых телах отсутствует необходимая подвижность групп на поверхности и имеет место только взаимодействие с молекулами газа или жидкости, находящимися на поверхности твердого тела.
Другое существенное отличие твердого тела от жидкости состоит в невозможности постоянного обновления поверхности. В результате взаимодействий с окружающей средой происходит «загрязнение» поверхности твердого тела. Этот процесс происходит тем быстрее, чем больше величина поверхностной энергии. Следовательно, конкретное значение поверхностной энергии твердого тела зависит от времени и от места его нахождения. Как видно величина уменьшается, двигаясь к «стабилизированному» пределу, характерному для данной поверхности в конкретных условиях.
Из всего выше сказанного следует, что нужно с большой осторожностью относиться к данным по свободной энергии поверхности твердых тел. Им можно доверять только в том случае, если известна динамика изменения (т.е. мы знаем зависимость). В практике склеивания поверхность твердых тел перед нанесением клея зашкуривают. Следует помнить, что чем активнее поверхность, т.е. чем выше ее свободная энергия, тем быстрее она будет изменять свои свойства после зашкуривания. Из этого также следует, что все характеристики твердого тела, повышающие его смачиваемость, необходимо изменять только непосредственно перед нанесением клея.
Особый случай для линейных полимеров или с разветвленной цепью. Как и у жидкостей, когезионная прочность полимеров определяется взаимодействием типа LW и АВ, а также за счет взаимодействия функциональных групп. Можно предположить, что у полимеров значения величин свободной поверхностной энергии и поверхностного натяжения будут аналогичны жидкостям, и поэтому возможно применение тех же уравнений Возможно классифицировать полимеры по величинам их поверхностного натяжении, но при этом следует помнить, что полимеры, как правило, являются не «чистыми телами», а представляют собой смеси, и поэтому величина поверхностного натяжения для одного и того же полимера может изменяться в широком диапазоне. Следует также учитывать, что вязкость полимерных материалов очень высока и обновление поверхности происходит очень медленно, т.е. полимеры постепенно создают свою поверхность в зависимости от окружающей среды. Этот приводит к тому, что в одних условиях материалы являются неполярными, а в других — полярными.
«Сиюминутные» значения поверхностного натяжения являются существенными, но не очень полезными, поскольку на основании этих данных нельзя прогнозировать свойства полимерных материалов.
Для сетчатых полимеров когезионная прочность не зависит от межмолекулярных связей и определяется другими факторами. Рассмотрим основные уравнения между работой когезии и адгезии и поверхностным натяжением.
Загрузка ...