47.Теории адгезии, их сущность и критический анализ.

Адгезией или прилипанием называют связь между поверхностями двух разнородных или жидких тел, обусловленная силами межмолекулярного взаимодействия в поверхностных слоях контактирующих тел.Эти силы называются адгезионными, взаимодействие-адгезионным,клей- адгезив,склеиваемые тела-субстраты.

Когезия-взаимодействие молекул,атомов,ионов вещества между собой в объеме тела.Это прочность самого материала(обеспечивается силами Ван-дер-Ваальса).

Когезионные свойства др-ны одной породы крайне неоднородны.Причина в неоднородном строении др-ны;в ее значительной пористости; гидрофильности ;изменчивости св-тв при колебании влажности от 0-30 %.Это необходимо учитывать при выборе клеев для склеивания.

Аутогезией называется прилипание однородных тел.Она обусловлена взаимодействием однородных молекул и атомов. Для прочного склеивания необх. хорошая смачиваемость клеящим веществом.

Основные теории адгезии.

1.Механическая теория адгезии

.Согласно ее,прочность склеивания рассматривается как результат действия механического сцепления отвердевшего клея со склеиваемым материалом.

Основные выводы:

1.В пористых телах прочность склеивания зависит от прочности клеевой пленки и от степени пористости склеиваемого мат-ла.Чем больше открытых пор или чем меньше плотность материала,тем прочность склеивания выше.

2.Прочность склеивания тем выше,чем меньше толщина клеевой прослойки .Для большинства клеев оптимальная толщина пленки-0.05-0.25 мм.Самая высокая прочность достигается, если толщина пленки в одну молекулу.

Недостаток теории :Механич. теория адгезии объясняет склеивание только пористых мат-лов,чем ограничивает возможность ее применение.

2.Специфическая теория адгезии.

Согласно теории процесс склеивания рассматривается как проявление поверхностной энергии на границе двух фаз. Образование прочной связи между адгезивом (клеем) и субстратом (склеиваемыми телами) объясняется специфическими межмолекулярными силами, т.е. поверхностным натяжением, отсорбцией и химическими связями.

3.Отсорбционная теория адгезии.

Основатели этой теории рассматривают адгезию как поверхностный процесс, в котором образование прочной связи между адгезивом и субстратом объясняется действием межмолекулярных сил. Этими силами объясняются поверхностные явления, в частности отсорбция. Процесс авторы делят на 2 стадии: 1.перемещение больших молекул из раствора или расплава к поверхности субстрата в результате броуновского движения; 2. сорбция, при которой устанавливается отсорбционное равновесие.

Недостатки теории: 1.несоответствие между фактической работой адгезии и работой, требующейся на преодоление молекулярных сил; 2. Отсорбционная теория не может объяснить высокой адгезии между неполярными полимерами, для которых молекулярные силы малы.

4.Диффузионная теория адгезии.(Воюцкий)

Сущность ее сводится к диф-ии цепных молекул или их участков из адгезивов субстратов с образованием м-ду ними прочной связи. Параметры теории:

1.длительность контакта адгезива и субстрата. Она со временем увеличивается.

2.Температура прогрева. С ее повышением адгезия возрастает.

3.Молекулярная масса адгезива. Для обеспечения оптимальной адгезионной способности необходимо выбрать полимер со средней молекулярной массой.

4.Полярность полимеров. С повышением полярности адгезия уменьшается.

Недостаток: теория позволяет понять процесс склеивания взаиморасставленных полимеров, но оно не объясняет адгезионных явлений при склеивании др-ны, стекла, металла и др.

5.Электрическая теория адгезии. (Дерягин, Кротова.)

Выдвигается предположение, что при образовании эластичной пленки полимера на твердой поверхности в зоне контакта образуется двойной электрический слой. Объясняется такое образование тем, что в случае контакта двух полимеров поверхность одного из них является донором, второго - акцептором электронов. При этом поверхность одного полимера заряжается положительно, а второй – отрицательно. При переходе электрона через фазовую границу возникает двойной электрический слой, определяющий электростатический характер адгезионной связи.

6.Химическая теория адгезии.

Базируется большом экспериментальном материале и изложена в монографии Кардашева. Согласно ей, прочность соединения материалов обусловлена образованием хим. Связей между адгезивом и субстратом. Должно выполняться основное требование: полярные материалы надо склеивать полярными клеями, а неполярные – неполярными.