Теоретические модели адгезии: макроскопические модели

Для описания процессов адгезионного взаимодействия использова­лись различные научные подходы, однако ни один из них не позво­лил в полной мере объяснить причины данного явления. Существует несколько классических теорий адгезии, однако все они признаны несовершенными. Причинами этого являются в первую очередь:

  • Структура самого клеевого шва и пограничных слоев началась изучаться только в течение последних 50 лет и любое, более ран­нее объяснение, таким образом, является неполным.
  • Результаты экспериментальных исследований прочности клеевых соединений позволяют лишь фиксировать достигнутый уровень прочности, но не объясняют его причину;
  • В моделях описывается результат адгезионного взаимодействия, и не рассматриваются способы, с помощью которых этот резуль­тат достигнут.

Различают макроскопические теории и теории, учитывающие эле­ментарные взаимодействия между клеем и склеиваемыми поверхнос­тями. Наибольшее внимание исследователи уделяют изучению не­посредственного механизма взаимодействия на границе раздела фаз, однако это совсем не значит, что макроскопические теории имеют меньшее значение. Рассмотрим подробнее некоторые из теорий.

Макроскопические модели. Механическая модель подчеркивает важность шероховатости повер­хности подложки. Она хорошо объясняет отдельные случаи адгезии, в частности, хорошее сцепление клея с пористыми подложками, од­нако, как и у всех других моделей, у нее есть свои ограничения. В процессе отверждения, т.е. перехода клея из жидкого состояния в твер­дое (физическим или химическим способом) имеет место потеря эн­тропии, что выражается в уменьшении занимаемого объема. Это яв­ление известно под названием усадка и является следствием отсутствия полного контакта между клеем и подложкой, что приво­дит к снижению адгезии, если она связана только с механическим зацеплением.

Однако в целом ряде случаев, независимо от усадки, имеют место высокие значения адгезионной прочности, например, это в полной мере относится к воде, которая при замерзании увеличивается в объе­ме. Можно только пожалеть, что лед имеет такую низкую температу­ру плавления и по этой причине не может быть использован в каче­стве клея.

Так как клей и подложка обладают различной структурой электрон­ных зон, то при их контакте происходит перенос заряда, что приво­дит к образованию двойного электрического слоя, величина кото­рого и определяет величину адгезионного взаимодействия

Действительно, с помощь электронной теории можно объяснить при­чины адгезионного взаимодействия некоторых материалов, однако области применения этой теории очень ограничены, что связано с тем, что жидкий клей не обладает зарядами, и влияние двойного элек­трического слоя наблюдается только в процессе его разрушения.

Адсорбционная теория. В соответствии с этой теорией адгезионное взаимодействие проис­ходит в результате действия межатомных и межмолекулярных сил, на поверхности раздела фаз, в первую очередь межмолекулярных сил Ван-дер Вальса.

Примером такого взаимодействия является высокая прочность сцеп­ления между собой двух идеально гладких деталей, например поли­рованных стекол. При близком контакте двух твердых тел начинает проявляться действие водородных связей. В зависимости от свойств склеиваемых деталей и клея возможно образование молекулярных межфазных комплексов.

Диффузионная модель. В соответствии с этой теорией причиной адгезионного взаимодей­ствия является взаимная диффузия макромолекул через межфазную границу.

Эта теория подтверждается хорошо известным явлением аутогезии (взаимной диффузии материалов одинаковой природы). Для того, чтобы такое взаимодействие имело место, макромолекулы должны иметь участки с подвижными структурами. Увеличение температуры приводит к увеличению процессов взаимной диффузии.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Copyright © 2017 Современные технологии обработки древесины. All Rights Reserved.
При использовании материалов сайта гиперссылка на www.technologywood.ru обязательна.