Studiem proprietățile adezive ale materialelor: aderența - ce este și cum afectează vopseaua și betonul. Adeziune

Tsugunov Anton Valerievici

Timp de citire: 4 minute

Adesea, atunci când achiziționați compoziții de vopsea sau tencuială, auziți expresia: „produsul oferă o bună aderență” sau „proprietăți excelente de adeziv”. Sensul termenului este adesea neclar. Să aflăm ce este aderența, de ce este necesară și de ce este atât de importantă?

Determinarea aderenței

Datorită acestui fenomen, vopseaua și tencuiala sunt ținute ferm pe pereți și tavan, iar betonarea este posibilă. După cum devine clar, este responsabil pentru lipirea suprafeței sau a bazei de acoperire.

Aderența este coeziunea unor substanțe diferite. În construcție, acest termen se referă la capacitatea unui anumit strat (de exemplu, vopsea, tencuială) de a adera ferm la suprafața bazei.

Aderența este împărțită în fizică și chimică:

În primul caz, legătura are loc datorită aderenței moleculelor materialelor.
În al doilea - datorită efectelor chimice ale substanțelor.

Intensitatea legăturii este măsurată în MPa (megapascali). Acest număr indică forța care va trebui aplicată pentru a separa acoperirea de bază. De exemplu, dacă eticheta spune că produsul asigură o aderență de 1 MPa, atunci pentru a-l rupe va trebui să aplicați o forță de 1 N per mm2 (aproximativ 100 g/mm2).

Proprietățile adezive sunt una dintre principalele caracteristici pentru orice acoperire, decorativă sau de protecție. De acestea depind rezistența și fiabilitatea conexiunii, posibilitatea de lipire a anumitor tipuri de materiale, confortul sau complexitatea lucrării.

Pentru ce materiale este importantă aderența?

Acest indicator este de importanță primordială pentru compozițiile de construcție și finisare. Este imperativ să acordați atenție nivelului de aderență al următoarele tipuri acoperiri:

Lacuri si vopsele. Această proprietate afectează calitatea aderenței, adâncimea de penetrare și durabilitatea acoperirii. Cu cât indicatorii sunt mai mari, cu atât vopseaua și lacurile vor rezista mai bine și mai mult pe bază.
Amestecuri de gips. Calitatea aderenței determină posibilitățile de finisare decorativă.
Compoziții de ciment-nisip. Siguranța structurii depinde adesea de fiabilitatea lipirii. De exemplu, atunci când se folosesc substanțe cu aderență slabă zidărie nu va dura mult.
Etanșanti și alți adezivi. Aici trebuie sa stii intre ce materiale poate asigura produsul aderenta. Când se utilizează amestecuri necorespunzătoare, calitatea conexiunii se deteriorează și, în unele cazuri, devine complet imposibilă.

Un dispozitiv special, un contor de adeziv, vă permite să măsurați capacitatea de aderență a materialelor și să controlați calitatea aderenței acoperirii la bază.

Metode de creștere a aderenței

Proprietățile adezive ale materialelor pot fi fie îmbunătățite, fie înrăutățite. Aceasta nu este o valoare constantă. De exemplu, diferite impurități sunt adăugate la formulările aplicate la suprafață pentru a îmbunătăți penetrarea și aderența. Sunt utilizate substanțe care acționează ca un strat intermediar, de exemplu sau lichide de contact.

Degresarea suprafeței este alta metoda corecta creșterea capacității de aderență.

Pentru a crește aderența, se utilizează o întreagă gamă de măsuri pentru a influența fizicul și proprietăți chimice material. Există 3 metode de pregătire a suprafeței care îmbunătățesc aderența:

Mecanic. Aceasta poate include un tratament abraziv pentru a-l aspru, crestături, precum și curățarea de praf și orice contaminanți.
Chimic. Amestecarea aditivilor speciali și a plastifianților în soluția aplicată.
Fizico-chimic. Aceasta include tratamentul cu grunduri, precum și chitul.

Astfel de metode sunt cele mai eficiente atunci când lipiți suprafețe diferite cu proprietăți fizice și chimice diferite.

În plus, există o serie de factori care reduc calitatea aderenței materialelor:

Este aproape imposibil să lipiți suprafețe praf sau grase fără un pre-tratament cu compuși de curățare și degresare.
Calitatea aderenței va fi foarte scăzută chiar dacă una sau ambele suprafețe sunt tratate cu o compoziție care reduce porozitatea.
Proprietățile adezive se pot deteriora pe măsură ce materialele se întăresc și se usucă. La trecerea de la o stare lichidă la o stare solidă, substanța chimică și proprietăți fizice substante. De exemplu, multe soluții se micșorează. Ca urmare, aria de contact cu baza este redusă. Apoi apar tensiuni de tracțiune, din cauza cărora, la rândul lor, se formează fisuri. Ca urmare, aderența materialelor devine mai puțin puternică și nesigură.

Un exemplu simplu. Daca tencuiesti zid de beton Fără o pregătire adecvată, stratul va cădea rapid. Acest lucru se datorează mai multor factori, care includ:

suprafață prăfuită;
contracția stratului de ipsos;
absența aditivilor care sporesc aderența etc.

Capacitatea vopselei și a materialelor lacurilor de a adera depinde în primul rând de suprafața pe care sunt utilizate.

Aderența atinge valorile maxime la prelucrarea materialelor brute. Acest lucru se datorează faptului că, pe o suprafață netedă, zona de contact cu vopseaua va fi mult mai mică.
Un alt factor este structura materialului prelucrat. Astfel, atunci când acoperiți o suprafață poroasă cu materiale de vopsea, compoziția pătrunde în bază. În consecință, va fi posibilă îndepărtarea unui strat de vopsea sau lac numai dacă este posibilă ruperea legăturilor moleculare ale acoperirii sau ale bazei (de exemplu, ca la șlefuire).

În plus, capacitatea de aderență este crescută de diverși aditivi modificatori care sunt utilizați în fabricație materiale de vopsea si lac:

organosilani, care previn coroziunea și au efect hidrofug;
metal materie organică, acționând ca catalizatori pentru procese chimice;
poliesteri;
diverse materiale de umplutură și balast (de exemplu, talc);
esteri de colofoniu și acid fosforic;
rășini poliamidice;
poliorganosiloxani.

În prezent, betonul este unul dintre cele mai cunoscute și utilizate materiale de construcție. Exact plăci de beton cel mai adesea acționează ca bazele pereților, tavanelor și podelelor unui apartament. Datorită netedei suprafeței acestor plăci, aderența diferiților compuși de finisare la acestea este adesea foarte slabă.

Pentru a asigura o bună aderență la acest material, trebuie luate în considerare multe puncte:

Aderența la o suprafață uscată este de câteva ori mai mare decât la una umedă.
Această caracteristică a betonului în sine, cum ar fi limita de compresiune, determină în mod direct calitatea aderenței diferitelor materiale polimerice la acesta.

Utilizarea de compuși și grunduri speciali poate îmbunătăți semnificativ calitatea aderenței la suprafață la acoperire.
La aplicarea diverșilor compuși (clei, chit, vopsea, ipsos), trebuie luate în considerare umiditatea și temperatura atât a bazei, cât și a aerului din cameră.
Aderența la o suprafață aspră este întotdeauna mai mare decât la una netedă.

Puteți obține rugozitate în moduri diferite, una dintre ele este aplicația („Betokontakt”, „Contact concret”, etc., numele variază în funcție de producător). Datorită conţinutului de ciment şi nisip de cuarț solul transformă o suprafață netedă într-una aspră, care amintește de șmirghel cu granulație fină.

Lumea construcțiilor depinde de multe fenomene și proprietăți fizice, care stau la baza conexiunii competente a materialelor diverse tipuriși texturi. Aderența este cea care este responsabilă pentru conexiune diverse substanțeîntre ei. Din latină cuvântul este tradus ca „lipire”. Aderența poate fi măsurată și are sensuri diferite, în funcție de comportamentul rețelelor moleculare de diferite substanțe și materiale între ele. Dacă vorbim de lucrări de construcție, atunci aici aderența acționează adesea ca un „agent de umectare” între materiale prin apă sau lucru umed. Acesta poate fi grund, vopsea, ciment, lipici, mortar sau impregnare. Valoarea aderenței este redusă semnificativ dacă are loc contracția materialelor.

Lucrările de construcție sunt direct legate de pătrunderea substanțelor și materialelor unele în altele. Acest proces poate fi văzut clar și rapid în timpul lucrărilor de vopsire, izolație, sudare și lipire. Ca rezultat, vedem o aderență rapidă sau aderență a materialelor între ele. Acest lucru se întâmplă nu numai datorită muncii competente și profesionalismului lucrătorilor, ci și datorită aderenței, care este baza pentru conectarea rețelelor moleculare de diferite substanțe. Înțelegerea acestui proces poate fi observată în pauzele din timpul turnării structuri din beton, vopsea, plantare placi decorative pe ciment sau lipici.

Cum se măsoară?

Valoarea legăturii de adeziune este măsurată în MPa (mega Pascal). Unitatea MPa se măsoară în forța aplicată de 10 kilograme, care apasă pe 1 centimetru pătrat. Pentru a pune acest lucru în practică, luați în considerare un caz. Compoziția adezivă din caracteristici este desemnată 3 MPa. Aceasta înseamnă că pentru lipirea unei anumite piese, 1 mp. cm trebuie să folosiți forța sau să aplicați un efort egal cu 30 de kilograme.

Ce o influenteaza?

Orice amestec de lucru trece prin diferite etape și procese până când își afișează pe deplin proprietățile declarate de producător. În timp ce se întărește, aderența se poate modifica din cauza proceselor fizice care au loc în timpul uscării. Contracția amestecului de mortar joacă, de asemenea, un rol important, în urma căreia contactul dintre materiale se întinde și apar fisuri de contracție. Ca urmare a unei astfel de contracție, aderența materialului unul la celălalt la suprafață slăbește. De exemplu, în construcția reală, acest lucru este clar vizibil atunci când betonul vechi intră în contact cu o nouă așezare a amestecurilor de construcție.

Cum să îmbunătățim proprietățile?

Multe materiale și substanțe de construcție, prin natura lor, nu au capacitatea de a adera puternic unele de altele. Au compoziții chimice și condiții diferite de formare. Pentru a rezolva această problemă în lucrările de reparații și construcții, a fost de mult pregătit un întreg arsenal de trucuri care ajută la îmbunătățirea aderenței între materiale. Cel mai adesea vorbim despre un întreg complex de lucrări care necesită timp și investiții fizice.

În construcții, sunt utilizate trei metode pentru a îmbunătăți aderența. Acestea includ:

Chimic. Adăugarea de impurități speciale, plastifianți sau aditivi la materiale pentru a obține un efect mai bun.
Fizico-chimic. Tratarea suprafeței cu compuși speciali. Chitul și grundul se referă la efectul fizic și chimic asupra „lipirii” materialelor unul de celălalt.
Mecanic . Pentru a îmbunătăți aderența, acțiunea mecanică este utilizată sub formă de șlefuire pentru a crea rugozitate microscopică. De asemenea, sunt utilizate crestătura fizică, prelucrarea abrazivă și îndepărtarea prafului și murdăriei de pe suprafață.

Aderența materialelor de construcție de bază

Să luăm în considerare în detaliu modul în care materialele care sunt cele mai des folosite în construcții reacționează unele la altele.

Sticlă. Contactează bine cu substanțele lichide. Prezinta aderenta ideala la lacuri, vopsele, etansanti si compusi polimerici. Sticla lichidă este fixată ferm pe materiale solide poroase
Copac. Aderența ideală are loc între lemn și materiale de construcție lichide - bitum, vopsele și lacuri. Reacționează foarte slab la mortarele de ciment. Pentru a lega un copac de alții materiale de constructie folosiți ipsos sau alabastru.
Beton. Pentru cărămizi și beton, umiditatea este componenta principală a aderenței de succes. A primi rezultat bun suprafața trebuie să fie umedă tot timpul, iar soluțiile lichide trebuie să fie pe bază de apă. Reacționează bine la materialele cu structură poroasă și aspră. Contactul cu substanțele polimerice este mult mai rău.

Concluzie:

Fenomenul de aderență face posibil ca orice materiale să adere rapid și eficient la baza altor acoperiri cu ajutorul unor substanțe și soluții de construcție suplimentare. Fiecare material își manifestă calitățile și proprietățile atunci când interacționează cu alte substanțe de construcție. Capacitatea de aderență le permite să interacționeze ferm fără a compromite întregul proces de construcție.

De ce vopseaua aplicată pe suprafața de vopsit rămâne ferm pe ea după ceva timp? De ce stratul de ipsos aderă la bază atunci când se întărește? De ce este posibilă betonarea în principiu? Există un singur răspuns la aceste întrebări: totul este despre aderență - fenomenul de lipire a două suprafețe conectate una cu cealaltă.

Ce este aderența

Aderența determină posibilitatea lipirii corpurilor solide folosind o compoziție adezivă, precum și rezistența legăturii dintre stratul decorativ sau de protecție și bază. Motivul apariției unei legături adezive este influența forțelor moleculare ( aderenta fizica) sau forțe de interacțiune chimică ( aderenta chimica).

Intensitatea aderenței este determinată de presiunea de exfoliere care trebuie aplicată pe acoperire (tencuială, vopsea, etanșant etc.) pentru a-l rupe/separa de bază.

Astfel, acest indicator este de obicei măsurat în unități de efort specific - megapascali(MPa). De exemplu, o valoare a forței de exfoliere (sau a forței de aderență, care este același lucru) de 1 MPa înseamnă că pentru a separa o acoperire cu o suprafață de 1 mm 2, trebuie aplicată o forță de 1 N (rețineți că 1 kg = 9,8 N). Proprietățile de aderență ale acoperirilor sunt caracteristica lor principală, care oferă rezistența necesară, fiabilitatea și, de asemenea, determină complexitatea lucrului cu acestea.

Ce afectează capacitatea de aderență a substanțelor utilizate în construcții

În timpul procesului de setare a amestecului de lucru, în acesta au loc diverse procese, care provoacă anumite modificări ale proprietăților sale. În special, când contracție amestec de mortar, este posibil să se reducă suprafața de contact cu aspectul tensiuni de tracțiune care va duce la formarea fisuri de contracție. Ca urmare, aderența suprafețelor este slăbită. De exemplu, clutch-ul unui bătrân suprafata de beton cu beton nou nu depășește 0,9...1,0 MPa, în timp ce aderența amestecurilor uscate de construcție (care includ componente care inițiază procese de aderență chimică) cu beton nou ajunge la 2 MPa sau mai mult.

Cum să îmbunătățiți aderența

În mod obișnuit, se implementează un set de măsuri pentru îmbunătățirea aderenței: se efectuează un tratament mecanic (șlefuire), fizico-chimic (chit, amorsare) și chimic (elasticare) a suprafeței de bază. Aceste procese sunt deosebit de eficiente în lucrările de reparații și construcții, atunci când suprafețele de contact sunt eterogene nu numai în compoziția lor chimică, ci și în condițiile formării lor.

Important! Alcalin proaspăt mortar de ciment aderă întotdeauna slab la suprafața betonului vechi, prin urmare, atunci când lucrați cu beton vechi, ar trebui să utilizați cu siguranță compuși adezivi multistrat

Cum se măsoară capacitatea de aderență a materialelor

GOST 31356-2007 reglementează indicatorii definitori ai rezistenței de aderență a amestecurilor uscate de construcție la bază. Despre succesiunea de testare a materialelor pentru aderența lor. Tehnologia pentru efectuarea unor astfel de teste face posibilă determinarea rezistenței de aderență a acoperirilor, cum ar fi plăcile ceramice, diverse acoperiri protectoare, ipsos, etc. cu baza.

Pentru a controla calitatea muncii efectuate, este convenabil să folosiți contorul de aderență al sistemului ONIX-AP NEW. Intervalul de măsurare a forțelor de prindere folosind acest dispozitiv este 0…10 kN. Testul măsoară forța necesară pentru a separa sau ridica învelișul de pe suprafața substratului în direcție perpendicular pe plan acoperiri. Comoditatea utilizării unui contor de adeziv constă în faptul că poate fi folosit pentru a controla rapid calitatea lucrărilor de finisare și tencuială. Dispozitivul este compact și ușor de întreținut (vezi Fig. 1.2,3).

Fig.1. Determinarea forței de prindere placi ceramice folosind un adeziometru (pasul 1)

Aderenta, ce este? Și de ce este important? Să încercăm să ne dăm seama în articolul nostru.

Termenul de aderență, tradus din latină, înseamnă „lipire” și caracterizează proprietatea de aderență a suprafețelor corpurilor solide sau lichide. Destul de des, caracteristicile compozițiilor de construcție utilizate pentru tencuieli și vopsea sunt evaluate prin proprietățile lor adezive.

Lipirea corpurilor este asigurată de o substanță adezivă - un adeziv, care este un sistem polimeric. Cu toate acestea, polimerul poate fi format ca rezultat reactii chimiceîntre suprafeţele de lipit după aplicarea adezivului. Adezivii non-polimeri sunt substanțe organice, care includ cimenturi și lipituri.

Substanța pe care se aplică adezivul se numește substrat. Adâncimea de penetrare depinde de tipul și parametrii adezivului, care după întărire nu poate fi îndepărtat fără distrugere. Aderența este aderența doar a straturilor superioare de materiale. Dacă procesul pătrunde în interiorul corpurilor, atunci apare coeziunea.

De ce este important?

In constructii, aderenta garanteaza calitate si fiabilitate in aproape toate tipurile de lucrari. Această proprietate este deosebit de importantă pentru:

vopsele și lacuri, deoarece asigură aderența și reținerea acestora;
gips și ciment amestecuri de nisip, a cărei calitate a finisajelor asigură estetica incintei.

Important de știut: Mortarul de beton nou aplicat nu aderă bine la cel vechi. Când lucrați cu beton vechi, este necesar să folosiți compuși multistrat adezivi.

Producția metalurgică necesită utilizarea unor compuși și amestecuri speciale anticorozive. Și, în plus, sunt necesare proprietăți slabe de aderență cu apă.

În medicină, de exemplu în stomatologie, aderența materialului de obturație și a dintelui este necesară pentru a asigura protecția și etanșarea sa de înaltă calitate.

Pe scurt despre tipuri

Pe baza interacțiunii lor cu suprafețele, se disting trei tipuri de aderență:

fizic;
chimic;
mecanic.

Esența agneziei fizice este interacțiunea electromagnetică a suprafețelor de contact la nivel molecular. Toată lumea știe că un magnet atrage particule încărcate cu electricitate statică.

Legătura chimică este interacțiunea unui adeziv cu un substrat la nivel atomic cu participarea unui catalizator. Este diferit de capacitatea fizică aderența suprafețelor materialelor de diferite densități.

Mecanic – pătrunderea adezivului în stratul superior al suprafeței de contact cu aderența ulterioară. Acest proces are loc, de exemplu, la vopsirea sau acoperirea diferitelor materiale.

Vă rugăm să rețineți: imbunatateste agnezia prin masuri care sa asigure aderenta: chit, grunduire, degresare suport, slefuire.

În plus, sunt excluse afecțiunile care agravează agnezia. Printre acestea se numără prezența prafului, grăsimilor sau a unor substanțe care reduc porozitatea suprafeței.

Despre măsurarea capacității de aderență a materialelor

Principiul de bază al măsurării aderenței este determinarea forței exterioare sub influența căreia lipirea adeziv este distrusă: uniform, neuniform sau cu forfecare. Au fost dezvoltate metode de testare pentru tipurile de distrugere.

Testele de testare sunt efectuate folosind un contor de adeziv conform metodelor la nivel internațional și național dezvoltate pentru fiecare metodă de distrugere.

Măsurarea aderenței acoperire cu vopsea efectuată în conformitate cu standardul internațional ISO 2409 „Metoda de tăiere în zăbrele” folosind dispozitivul Adhesimeter RN.

GOST 15140-78 intern stabilește metode pentru determinarea aderenței la vopsirea suprafețelor metalice. Document de reglementare oferă o definiție a esenței fiecărei metode, o listă de echipamente pentru testare, descrie pregătirea și desfășurarea testelor.

Valorile indicatorilor de aderență ai acoperirilor sunt necesare pentru a determina intensitatea muncii și pentru a asigura rezistența și fiabilitatea specificate. Ele sunt deosebit de importante în construcții, unde există adesea materiale de contact care sunt eterogene în ambele compozitia chimica, și conform condițiilor de învățământ.

Contoarele de aderență pentru determinarea forței externe în diferite moduri sunt prezentate în catalogul de fabricare a instrumentelor în secțiunea Instrumente și echipamente pentru controlul calității acoperirilor de protecție.

Ce este aderența sau aderența materialelor, consultați explicația din următorul videoclip:

Adeziune- aceasta este legătura dintre suprafețe diferite aduse în contact. Motivele apariției unei legături adezive sunt acțiunea forțelor intermoleculare sau a forțelor de interacțiune chimică. Aderența determină lipirea solide - substraturi- folosind un adeziv - adeziv, precum și conectarea stratului de vopsea protector sau decorativ cu baza. Aderența joacă, de asemenea, un rol important în procesul de frecare uscată. În cazul aceleiași naturi a suprafețelor de contact, ar trebui să vorbim despre autohesia (autentificare), care stă la baza multor procese de prelucrare a materialelor polimerice.Cu contactul prelungit al suprafețelor identice și stabilirea în zona de contact a unei structuri caracteristice oricărui punct din volumul corpului, puterea articulației autoezive se apropie rezistența de coeziune a materialului(cm. coeziune).

Pe suprafața interfețeiîntre două lichide sau un lichid și un solid, aderența poate atinge o valoare extrem de mare, deoarece contactul dintre suprafețe în acest caz este complet. Aderența a două solide datorită suprafețelor neuniforme și contactului numai în puncte individuale, de regulă, este mic. Cu toate acestea, o aderență ridicată poate fi realizată și în acest caz dacă straturile de suprafață ale corpurilor de contact sunt într-o stare plastică sau foarte elastică și sunt presate unul împotriva celuilalt cu o forță suficientă.

Aderența lichidului la lichid sau a lichidului la solid

Din punct de vedere termodinamic, motivul aderenței este o scădere energie liberă pe unitate de suprafață a cusăturii adezive într-un proces reversibil izotermic. Lucrări de desprindere reversibilă a adezivului W a determinat din ecuații:

W a = σ 1 + σ 2 – σ 12

Unde σ 1Şi σ 2– tensiunea superficială la limita de fază, respectiv 1 Şi 2 Cu mediu(pe calea aerului) și σ 12- tensiunea superficială la limita de fază 1 Şi 2 , intre care are loc aderenta.

Valoarea de aderență a două lichide nemiscibile poate fi găsită din ecuația dată mai sus de valorile ușor de determinat σ 1 , σ 2Şi σ 12. Viceversa, aderența unui lichid la suprafața unui solid, din cauza imposibilității determinării directe σ 1 corp solid, poate fi calculat numai indirect folosind formula:

W a = σ 2 (1 + cos ϴ)

Unde σ 2Şi ϴ - valori măsurate, respectiv, ale tensiunii superficiale a lichidului și unghiului de contact de echilibru format de lichid cu suprafața unui solid. Datorită histerezii de umectare, care nu permite determinarea cu precizie a unghiului de contact, din această ecuație se obțin de obicei doar valori foarte aproximative. În plus, această ecuație nu poate fi utilizată în cazul umezirii complete, când cos ϴ = 1 .

Ambele ecuații, aplicabile în cazul în care cel puțin o fază este lichidă, sunt complet inaplicabile pentru aprecierea rezistenței legăturii adezive dintre două solide, deoarece în acest din urmă caz distrugerea legăturii adezive este însoțită de diferite tipuri de fenomene ireversibile provocate. de din diferite motive: deformatii inelastice adezivŞi substrat, formarea unui strat electric dublu în zona cusăturii adezive, ruperea macromoleculelor, „tragerea” capetele difuze ale macromoleculelor unui polimer din stratul altuia etc.

Aderența polimerilor între ele și pe substraturi nepolimerice

Aproape toate folosite în practică adezivi Sunt sisteme polimerice sau se formează ca urmare a transformărilor chimice care apar după aplicarea adezivului pe suprafețele de lipit. LA adezivi nepolimeri poate fi doar atribuită substanțe anorganice precum cimenturile și lipiturile.

Metode de determinare a aderenței și autoeziunii:

O metodă de separare simultană a unei părți a unei îmbinări adezive de alta pe întreaga zonă de contact;
Metodă de delaminare treptată a îmbinărilor adezive.

În prima metodă, sarcina distructivă poate fi aplicată într-o direcție perpendiculară pe planul de contact al suprafețelor (test de tragere) sau paralelă cu acesta (test de forfecare). Se numește raportul dintre forța depășită în timpul separării simultane pe întreaga zonă de contact și zona presiunea de adeziune , presiunea de adeziune sau puterea de adeziune (n/m2, dine/cm2, kgf/cm2). Metoda de rupere dă cea mai directă şi descriere exacta rezistența îmbinării adezive, dar utilizarea acesteia este asociată cu unele dificultăți experimentale, în special cu necesitatea aplicării strict centrate a sarcinii pe proba de testat și asigurarea unei distribuții uniforme a tensiunii de-a lungul cusăturii adezive.

Se numește raportul dintre forțele depășite în timpul delaminării treptate a probei și lățimea probei rezistență la exfoliere sau rezistenta la delaminare (n/m, din/cm, gf/cm); Adesea, aderența, determinată în timpul delaminării, se caracterizează prin munca care trebuie cheltuită la separarea adezivului de substrat (J/m2, erg/cm2) (1 J/m2 = 1 n/m, 1 erg/cm2 = 1). dina/ cm).

Determinarea aderenței prin peeling este mai indicat in cazul masurarii fortei de aderenta intre un film subtire flexibil si un substrat solid, cand in conditii de functionare decojirea peliculei are loc, de regula, de la margini prin adancirea incet a fisurii. Pentru aderența a două solide rigide, metoda de rupere este mai indicativă, deoarece în acest caz, atunci când se aplică o forță suficientă, poate avea loc o rupere aproape simultană pe întreaga zonă de contact.

Adezometru

Aderența și autoeziunea la testarea decojire, forfecare și delaminare pot fi determinate cu ajutorul dinamometrelor convenționale sau speciale. Pentru a asigura contactul complet între adeziv și substrat, adezivul este utilizat sub formă de topitură, soluție într-un solvent volatil sau care polimerizează atunci când se formează un compus adeziv. Cu toate acestea, pe măsură ce adezivul se întărește, se usucă și se polimerizează, în mod obișnuit se micșorează, rezultând tensiuni tangenţiale la interfață care slăbesc legătura adezivă.

Aceste tensiuni pot fi eliminate în mare măsură:

introducerea de umpluturi, plastifianți,
în unele cazuri prin tratamentul termic al îmbinării adezive.

Rezistența legăturii adezive determinată în timpul testării poate fi influențată semnificativ de:

dimensiunile și designul probei de testat (ca urmare a acțiunii așa-numitului. efect de margine),
grosimea stratului adeziv,
fundalul conexiunii adezive
și alți factori.

Despre valori puterea de adeziune sau autoeziune, putem spune, desigur, numai în cazul în care distrugerea are loc de-a lungul limitei interfazei (adeziune) sau în planul contactului inițial (autoeziune). Când proba este distrusă de adeziv, se caracterizează valorile obținute rezistența de coeziune a polimerului. Unii oameni de știință cred, totuși, că este posibilă numai eșecul coeziv al unei îmbinări adezive. Natura adezivă observată a distrugerii, în opinia lor, este doar aparentă, deoarece observarea vizuală sau chiar observarea folosind microscop optic nu permite detectarea celui mai subțire strat de adeziv rămas pe suprafața substratului. Cu toate acestea, în în ultima vreme S-a demonstrat atât teoretic cât și experimental că distrugerea unei îmbinări adezive poate fi de o natură foarte diversă - adeziv, coeziv, mixt și micromozaic.

Pentru metodele de determinare a rezistenței unei legături adezive, vezi testarea materialelor de vopsea si lac siacoperit.

Teorii de aderență

Aderenta mecanica

Conform acestui concept, aderența are loc ca urmare a curgerea adezivului în porii și fisurile suprafeței substratului și întărirea ulterioară a adezivului; dacă porii au o formă neregulată și mai ales dacă se extind de la suprafață în adâncurile substratului, se formează ca și cum "nituri", conectând adezivul și substratul. Desigur, adezivul trebuie să fie suficient de dur pentru ca „niturile” să nu alunece din porii și crăpăturile în care curge. Este posibilă și aderența mecanicăîn cazul unui substrat pătruns de un sistem de pori trecuţi. Această structură este tipică, de exemplu, pentru țesături.În fine, al treilea caz de aderență mecanică se rezumă la faptul că fibrele situate pe suprafața țesăturii, după aplicarea și întărirea adezivului, sunt bine încorporate în adeziv.

În ciuda faptului că aderenta mecanicaîn unele cazuri, cu siguranță joacă un rol semnificativ, dar, în opinia majorității cercetătorilor, nu poate explica toate cazurile de lipire, deoarece suprafețele complet netede, care nu au pori și crăpături se pot lipi bine.

Teoria moleculară a aderenței

Debruyn, aderența se datorează acțiunii forțele van der Waals(forțe de dispersie, forțe de interacțiune între constante sau între dipoli constanți și induși), interacțiune - dipol sau educație. Debruyn și-a justificat teoria adeziunii cu următoarele fapte:

Același adeziv poate lipi diferite materiale;
Datorită naturii lor în general inerte, interacțiunea chimică dintre adeziv și substrat este puțin probabilă.

Debruyn are o regulă binecunoscută: se formează legături puternice între adeziv și substrat, apropiată de polaritate. Aplicare la polimeri teoria moleculară (sau adsorbție). a fost dezvoltat în lucrări McLaren. Aderența polimerului conform McLaren poate fi împărțită în două etape:

migrarea moleculelor mari dintr-o soluție sau topitură a unui adeziv la suprafața substratului ca urmare a mișcării browniene; în acest caz, grupările polare sau grupările capabile să formeze o legătură de hidrogen se apropie de gruparea corespunzătoare a substratului;
stabilirea echilibrului de adsorbție.

Când distanța dintre moleculele adezivului și substrat este mai mică 0,5 nm forțele van der Waals încep să opereze.

Potrivit McLaren, polimerii în stare amorfă au o aderență mai mare decât în stare cristalină. Pentru ca punctele active ale moleculei de adeziv să continue să intre în contact cu locurile active ale substratului atunci când soluția de adeziv se usucă, ceea ce este întotdeauna însoțit de contracție, adezivul trebuie să aibă un nivel suficient de scăzut. Pe de altă parte, el trebuie să arate un anumit rezistenta la tractiune sau la forfecare. De aceea vâscozitatea adezivului nu ar trebui să fie prea mic, dar gradul de polimerizare trebuie să se afle înăuntru 50-300 . La grade mai mici de polimerizare, aderența este scăzută datorită alunecării lanțurilor, iar la grade mai mari, adezivul este prea dur și rigid și adsorbția moleculelor sale de către substrat este dificilă. Adezivul trebuie să aibă și anumite proprietăți dielectrice (polaritate) care să corespundă acelorași proprietăți ale substratului. McLaren consideră că cea mai bună măsură a polarității este μ2/ε, Unde μ este momentul dipol al moleculei de substanță și ε - constanta dielectrica.

Astfel, conform McLaren, aderența este un proces pur de suprafață cauzat de adsorbţie anumite zone de molecule adezive de către suprafața substratului. McLaren dovedește corectitudinea ideilor sale prin influența unui număr de factori asupra aderenței (temperatura, polaritatea, natura, dimensiunea și forma moleculelor de adeziv etc.). McLaren a derivat relații care descriu cantitativ aderența. Astfel, pentru polimerii care conțin grupări carboxil, s-a constatat că rezistența legăturii adezive (O ) depinde de concentrația acestor grupuri:

A = k[COOH] n

Unde [SUNET]- concentrația grupărilor carboxil în polimer; k Şi n - constante.

Pentru o lungă perioadă de timp, a rămas neclar dacă forțele intermoleculare ar putea asigura aderența observată experimental.

În primul rând, s-a demonstrat că atunci când un adeziv polimeric este dezlipit de pe suprafața unui substrat, munca necesară este cu câteva ordine de mărime mai mare decât cea necesară pentru a depăși forțele interacțiunii intermoleculare.
În al doilea rând, un număr de cercetători au descoperit dependența muncii de aderență de rata de decojire a adezivului polimeric, în timp ce, dacă teoria adsorbției este corectă, această lucrare, s-ar părea, nu ar trebui să depindă de viteza de separare a adezivului polimeric. suprafețe în contact.

Cu toate acestea, calcule teoretice recente au arătat că forțele intermoleculare pot furniza rezistența observată experimental a interacțiunii adezive chiar și în cazul adezivului și substratului nepolar. Discrepanță între munca de peeling și munca depusă împotriva acțiunii forțelor adezive, se explică prin faptul că primul include și munca de deformare a elementelor îmbinării adezive. In sfarsit, dependența lucrării de aderență de rata de delaminare poate fi interpretat satisfăcător dacă la acest caz sunt extinse concepte care explică dependența rezistenței de coeziune a unui material de viteza de deformare prin influența fluctuațiilor termice asupra dezintegrarii legăturilor și a fenomenelor de relaxare.

Teoria electrică a aderenței

Autorii acestei teorii sunt DeryaginŞi Krotova. Ulterior, au fost dezvoltate opinii similare Skinner cu angajații (SUA). Deryagin și Krotova își bazează teoria pe fenomenele de electrificare de contact care apare atunci când doi dielectrici sau un metal și un dielectric intră în contact strâns. Principalele prevederi ale acestei teorii sunt că sistemul adeziv-substrat este identificat cu un condensator, iar stratul electric dublu care apare atunci când două suprafețe diferite intră în contact este identificat cu plăcile condensatorului. Când adezivul se desprinde de pe substrat sau, ceea ce este același lucru, plăcile condensatorului se depărtează, apare o diferență de potențial electric, care crește odată cu creșterea distanței dintre suprafețele în mișcare până la o anumită limită, atunci când are loc o descărcare. Lucrarea de aderență în acest caz poate fi echivalată cu energia condensatorului și determinată de ecuația (în sistemul CGS):

W a = 2πσ 2 h/ε o

Unde σ - densitatea suprafeței sarcini electrice; h - decalaj de descărcare (grosimea golului dintre plăci); ε o- constanta dielectrică absolută a mediului.

Când se depărtează încet, încărcările au timp să se scurgă în mare măsură de pe plăcile condensatorului. Ca urmare, neutralizarea încărcărilor inițiale are timp să se completeze cu o mică separare a suprafețelor și se cheltuiește puțină muncă pentru distrugerea îmbinării adezive. Când plăcile condensatoarelor sunt îndepărtate rapid, încărcăturile nu au timp să curgă și densitatea lor inițială ridicată este menținută până la debutul unei descărcări de gaz. Acest lucru determină valori mari ale muncii de aderență, deoarece acțiunea forțelor de atracție a sarcinilor electrice opuse este depășită pe distanțe relativ mari. Natura diferită a îndepărtării sarcinii de pe suprafețele formate în timpul delaminării adeziv-aerŞi substrat-aer autorii teoriei electrice și explică dependența caracteristică a lucrării de aderență de rata de delaminare.

O serie de fapte indică posibilitatea apariției unor fenomene electrice în timpul delaminării îmbinărilor adezive:

electrificarea suprafetelor rezultate;
apariţia în unele cazuri de delaminare de avalanşă descărcare electricăînsoțit de sunete strălucitoare și trositoare;
modificarea muncii de aderență la înlocuirea mediului în care are loc delaminarea;
o scădere a activității de delaminare odată cu creșterea presiunii gazului din jur și ionizarea acestuia, ceea ce ajută la îndepărtarea sarcinii de pe suprafață.

Cea mai directă confirmare a fost descoperirea fenomenului de emisie de electroni observat atunci când filmele polimerice au fost separate de diferite suprafete. Valorile muncii de aderență calculate pe baza măsurătorilor vitezei electronilor emiși au fost în acord satisfăcător cu rezultatele experimentale. De remarcat, însă, că fenomenele electrice în timpul distrugerii îmbinărilor adezive apar numai cu probe complet uscate și la viteze mari de delaminare (cel puțin zeci de cm/sec).

Teoria electrică a aderenței nu poate fi aplicată unui număr de cazuri de aderență a polimerilor între ei.

Nu poate explica în mod satisfăcător formarea unei legături adezive între polimeri care sunt de natură similară. Într-adevăr, un strat dublu electric poate apărea doar la limita contactuluidoi polimeri diferiți. În consecință, rezistența îmbinării adezive ar trebui să scadă pe măsură ce natura polimerilor aduși în contact se apropie. De fapt, acest lucru nu este observat.
Polimerii nepolari, bazați doar pe conceptele teoriei electrice, nu pot forma o legătură puternică, deoarece nu sunt capabili să fie donatori și, prin urmare, nu pot forma un strat dublu electric. Între timp rezultate practice infirma aceste argumente.
Umplerea cauciucului cu funingine, promovând în același timp o conductivitate electrică ridicată a amestecurilor umplute cu funingine, ar trebui să facă imposibilă aderența între ele. Cu toate acestea, aderența acestor amestecuri nu numai între ele, ci și la metale este destul de mare.
Prezența unei cantități mici de sulf introdus în cauciucuri pentru vulcanizare nu ar trebui să modifice aderența, deoarece efectul unei astfel de adăugări asupra potențialului de contact este neglijabil. În realitate după vulcanizare, capacitatea de aderență dispare.

Teoria difuziei a aderenței

Conform acestei teorii, propus Voyutsky pentru a explica aderența polimerilor între ei, aderența, ca și autoeziunea, este determinată de forțe intermoleculare, iar difuzia moleculelor de lanț sau a segmentelor acestora asigură întrepătrunderea maximă posibilă a macromoleculelor pentru fiecare sistem, ceea ce ajută la creșterea contactului molecular. Trăsătură distinctivă Această teorie, care este potrivită în special în cazul aderenței polimer-la-polimer, este că se bazează pe caracteristicile de bază ale macromoleculelor - structura lantuluiŞi flexibilitate. Trebuie remarcat faptul că, de regulă, numai moleculele adezive au capacitatea de a difuza. Cu toate acestea, dacă adezivul este aplicat ca soluție și substratul polimeric este capabil să se umfle sau să se dizolve în această soluție, poate apărea o difuzie semnificativă a moleculelor de substrat în adeziv. Ambele procese duc la dispariția graniței dintre faze și la formarea de aderențe, reprezentând o trecere treptată de la un polimer la altul. Astfel, aderența polimerului este considerată ca un fenomen volumetric.

De asemenea, este destul de evident că difuzia unui polimer în altul este un fenomen de dizolvare.

Solubilitatea reciprocă a polimerilor, care este determinată în principal de raportul dintre polaritățile lor, este foarte importantă pentru aderență, ceea ce este destul de în concordanță cu binecunoscuta regulă Debruyn. Cu toate acestea, se poate observa o aderență vizibilă și între polimerii incompatibili care diferă foarte mult ca polaritate, ca urmare a așa-numitului. difuzie locală sau dizolvare locală.

Dizolvarea locală a unui polimer nepolar într-un polimer polar poate fi explicată prin eterogenitatea microstructurii unui polimer polar, rezultată din faptul că un polimer format din lanțuri cu secțiuni polare și nepolare de lungime suficientă suferă întotdeauna microdelaminare, similar cu ceea ce se întâmplă în amestecurile de polimeri care diferă foarte mult în polaritate. O astfel de dizolvare locală este probabilă atunci când lanțurile de hidrocarburi difuzează, deoarece în polimerii polari volumul regiunilor nepolare este de obicei mai mare decât volumul grupărilor polare. Acest lucru explică faptul că elastomerii nepolari prezintă de obicei o aderență vizibilă la substraturile polare cu molecule înalte, în timp ce elastomerii polari aderă cu greu la substraturi nepolare. În cazul polimerilor nepolari, difuzia locală poate fi cauzată de prezența în unul sau ambii polimeri a unor structuri supramoleculare care exclud difuzia în anumite zone ale suprafeței interfațale. Semnificația procesului considerat de dizolvare locală, sau difuzie locală, pentru aderență este cu atât mai probabilă cu cât, conform calculelor, pătrunderea moleculelor de adeziv în substrat cu doar câteva zecimi de nm (mai multe Å ), astfel încât rezistența adezivului crește de multe ori. Ultima dată Dogadkin și Kuleznev se dezvoltă un concept conform căruia, pe suprafaţa de contact interfacială a două mici sau se pot folosi polimeri aproape complet incompatibili provin din difuzia segmentelor terminale ale moleculelor lor (difuzie segmentară). Motivul pentru acest punct de vedere este că compatibilitatea polimerilor crește pe măsură ce masa lor molară scade. În plus, formarea unei îmbinări adezive puternice poate fi determinată nu numai de împletirea lanțurilor moleculare în zona de contact datorită difuziei volumetrice, ci și de difuzia moleculelor unui polimer pe suprafața altuia. Chiar și atunci când aderența este determinată de interacțiuni pur de adsorbție, puterea adezivă aproape niciodată nu atinge valoarea maximă, deoarece grupurile active de molecule adezive nu se potrivesc niciodată exact pe locurile active ale substratului. Cu toate acestea, se poate presupune că, odată cu creșterea timpului sau cu creșterea temperaturii de contact, stivuirea moleculelor va deveni mai perfectă ca urmare a difuziei la suprafață a segmentelor individuale de macromolecule. Ca rezultat, rezistența îmbinării adezive va crește. Conform teoriei difuziei, rezistența unei îmbinări adezive este determinată de forțele moleculare obișnuite care acționează între macromoleculele împletite.

Uneori, aderența polimerilor nu poate fi explicată prin interdifuziunea lor și trebuie să apelăm la concepte de adsorbție sau electrice. Acest lucru se aplică, de exemplu, adeziunii polimerilor complet incompatibili sau aderenței unui elastomer la un substrat polimeric, care este un polimer reticulat cu o rețea spațială foarte densă. Cu toate acestea, în aceste cazuri există de obicei puțină aderență. Deoarece teoria difuziei prevede formarea unui strat de tranziție puternic între polimerii care formează cusătura adeziv, explică cu ușurință discrepanța dintre munca de delaminare și munca necesară pentru a depăși forțele care acționează între adeziv și substrat. În plus, teoria difuziei face posibilă explicarea dependenței muncii de aderență de rata de delaminare pe baza acelorași principii pe care explicarea modificării rezistenței unei probe de polimer cu o modificare a ratei sale. se bazează întinderea.

Pe lângă considerațiile generale care indică corectitudinea teoriei difuziei a aderenței, există date experimentale care vorbesc în favoarea acesteia. Acestea includ:

impact pozitiv asupra adeziuneŞiautoeziunea polimerilor creșterea duratei și temperaturii contactului dintre adeziv și substrat;
creșterea aderenței cu scăderea polarității și a polimerilor;
o creștere bruscă a aderenței cu o scădere a conținutului de ramuri laterale scurte în molecula de adeziv etc.

Influența factorilor care cresc aderența sau autoeziunea polimerilor se corelează complet cu influența lor asupra capacității de difuzie a macromoleculelor.

Rezultatele testării cantitative ale teoriei difuziei aderența polimerului prin compararea dependențelor găsite experimental și calculate teoretic ale lucrării de delaminare a unei articulații autoezive de timpul de contact și mol. masele de polimeri s-au dovedit a fi în acord cu ideea mecanismului de difuzie al formării legăturilor autoezive. Difuzia macromoleculelor la contactul a doi polimeri a fost, de asemenea, dovedită experimental prin metode directe, în special folosind microscopia electronică. Observarea limitei de contact dintre doi polimeri compatibili într-o stare vâscoasă sau foarte elastică a arătat că aceasta se erodează în timp și, într-o măsură mai mare, cu cât temperatura este mai mare. Valori viteze de difuzie polimerii, calculati din lățimea zonei neclare, s-au dovedit a fi destul de mari și ne permit să explicăm formarea unei legături adezive între polimeri.

Toate cele de mai sus se aplică celui mai simplu caz, când prezența structurilor supramoleculare în polimer nu se manifestă practic în procesele și proprietățile luate în considerare. În cazul polimerilor, al căror comportament este foarte influențat de existența structurilor supramoleculare, difuzia poate fi complicată de o serie de fenomene specifice, de exemplu, tranziția de difuzie parțială sau completă a moleculelor de la o formațiune supramoleculară situată într-un strat la o formatiune supramoleculara in alt strat.

Aderența datorată interacțiunii chimice

În multe cazuri, aderența poate fi explicată nu prin interacțiune fizică, ci prin interacțiune chimică între polimeri. În acest caz, limitele exacte dintre aderența cauzate de forte fizice, iar aderența rezultată din interacțiunea chimică nu poate fi determinată. Există motive să credem asta legături chimice poate apărea între moleculele aproape tuturor polimerilor care conțin grupe funcționale active, între astfel de molecule și suprafețele de metal, sticlă etc., mai ales dacă acestea din urmă sunt acoperite cu o peliculă de oxid sau un strat de produse de eroziune. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că moleculele de cauciuc conțin duble legături, care determină anumite conditii activitatea lor chimică.

Teoriile luate în considerare, bazate pe rolul predominant al oricărui proces sau fenomen specific în formarea sau distrugerea unei legături adezive, sunt aplicabile în diferite cazuri de aderență.sau chiar la diferite aspecte ale acestui fenomen. Aşa, teoria moleculară adeziune are în vedere doar rezultatul final al formării unei legături adezive și natura forțelor care acționează între adeziv și substrat. Teoria difuziei, dimpotrivă, explică doar cinetica de formare a unui compus adeziv și este valabil doar pentru aderența polimerilor mai mult sau mai puțin solubili reciproc. ÎN teoria electrică atenția principală este acordată luării în considerare a proceselor de distrugere a îmbinărilor adezive. Astfel, o teorie unificată care explică fenomene de adeziune, nu și probabil că nu poate fi. În diferite cazuri, aderența este determinată de mecanisme diferite, în funcție atât de natura substratului și a adezivului, cât și de condițiile de formare a legăturii adezive; multe cazuri de aderenta pot fi explicate prin actiunea a doi sau mai multi factori.