5. Химическая адгезия.

Во многих случаях адгезия может быть объяснена не физическим, а химическим взаимодействием между адгезивом и субстратом (образование непосредственной химической связи с функциональными группами на подложке). Чаще всего этот механизм срабатывает при формировании полимерных слоев на металлических поверхностях (сталь, алюминий, сплавы алюминий-титан, титан-магний).

В этом случае достигается наиболее высокие значения адгезии.

Взаимодействие компонентов полиуретановых составов с окислами и гидратами окислов металлов протекает при нормальной температуре по реакции:

R-N=C=O + MeO R-NH-COOMe

Эпоксодные пленкообразователи реагируют с поверхностью металлов и стекла при температуре выше 170 0 С:

СH₂-CH-CH₂ + MeO Me-O-CH₂-CH-CH₂-

O OH

СH₂-CH-CH₂ + -SiOH -Si-O-CH₂-CH-CH₂-

O OH

Карбоксилсодержащие полимеры и олигомеры вступают во взаимодействие с металлами, как правило, при нагревании, однако и при нормальной температуре в процессе длительной эксплуатации возможно образование солевой связи:

2RСOOH + MeO Me(OCOR)₂ + H₂O

Введением катализаторов и активацией поверхности подложки можно ускорить это взаимодействие и снизить его температуру. Реагировать могут не только сами пленкообразователи, но и продукты их деструкции, образующиеся при формировании покрытий. Так расплавы полипропилена подрастворяют поверхность свинца, а пентапласта – поверхность цинка, на которую они нанесены.

Химическая связь отличается от физической тем, что два соседних атома совместно обладают одними и теми же электронами. Поверхность адгезива должна быть прочно соединена с поверхностью субстрата через химические связи, поэтому необходимо присутствие реакционноспособных групп на обеих поверхностях. В частности, это относится к образованию ковалентных связей, что происходит, например, при связывании реакционноспособных изоцианатов с полимерными поверхностями, содержащими гидроксильные и аминные группы.

 

Рисунок - Образование ковалентной связи между изоцианатом и гидроксильными и аминными группами на поверхности субстрата

Металлическая связь возникает за счет свободных электронов и не зависит от присутствия реакционноспособных групп. Однако эта связь возможна только в том случае, если металлические поверхности будут идеально чистыми. На практике это означает, что для удаления оксидных пленок необходимо использовать флюсы, в противном случае эти пленки будут препятствовать контакту между атомами металлов.

Единственным путем отделения адгезива от субстрата является механический разрыв химических связей, однако это не означает, что в первую очередь будут разорваны именно эти, а не другие валентные связи. Это накладывает ограничения на прочность, которую можно достичь в соединении. Если прочность склеивания или адгезионного соединения окажется выше прочности при растяжении материалов адгезива или субстрата, тогда раньше, чем разрушится адгезионное соединение, произойдет разрушении когезионное адгезива или субстрата

Чаще всего механизм адгезии является смешанным