Адгезионные явления

КМ имеют различные конструкции, состоят из различных материалов, но большинство из них имеют одно общее – они получены путем склеивания двух и более поверхностей различных веществ. Прочностные свойства КМ зависят от адгезионной прочности, определяемой взаимодействием между молекулами и атомами веществ различной природы.

Под адгезией понимают межмолекулярное взаимодействие между двумя приведенными в контакт материалами, различными по своей природе. Трудно назвать сферу человеческой деятельности, где бы не приходилось сталкиваться с адгезией, начиная с изготовления обуви до производства сложнейших космических аппаратов.

Адгезия – сцепление (слипание) приведенных в контакт разнородных твердых или жидких тел, обусловленное межмолекулярной связью. Адгезия (от лат. adhaesio – прилипание) в физике – сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел. Адгезия обусловлена межмолекулярными взаимодействиями (вандерваальсовым, водородным, химическими связями) в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, т.е. межмолекулярного взаимодействия внутри однородного материала, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, т.е. разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов

Адгезионные явления имеют место при производстве КМ и изготовлении изделий из них, сварке металлов и пластиков, паянии, лужении, склеивании, в картонном,обувном и лако-красочном производствах, ракетной и космической технике и т.д. С другой стороны адгезия также является причиной повышенного износа трущихся деталей.

Адгезия существенно влияет на природу трения соприкасающихся поверхностей: так, при трении поверхностей с низкой адгезией трение минимально. В качестве примера можно привести политетрафторэтилен (тефлон), который в силу низкого значения адгезии в сочетании с большинством материалов обладает низким коэффициентом трения. Для устранения адгезионных явлений при трении контактирующих поверхностей вводят слой смазки, препятствующий их контакту. Некоторые вещества со слоистой кристаллической решёткой (графит, дисульфид молибдена), характеризующиеся одновременно низкими значениями адгезии и когезии, применяются в качестве твёрдых смазок.

При рассмотрении данного материала различают понятия: фаза (англ. phase) – однородная обособленная часть системы, отделенная от других частей разграничивающими поверхностями. Адгезив (англ. adhesive) – клеящее вещество или связующее (клей), соединяющее между собой другие материалы путем сцепления с их поверхностями. Подразделяется на

– органические (природные, синтетические);

– неорганические (силикатные и на основе неорганических вяжущих веществ-металлфосфатные клеи или зубные цементы).

Агеренд (англ. adherend) – склеиваемый материал, субстрат.

Субстрат (англ. substrate) – материал, на поверхность которого наносят клей, склеиваемые материалы, которые подразделяются на:

– неорганические (стекло, металлы, керамика и др.);

– органические (каучуки, целлюлоза, кожа, органические волокна, ткани на их основе и т.д.).

Аутогезия – связь одноименных (совместимых) материалов от момента приведения их в контакт до момента диффузионного исчезновения геометрической границы раздела.

Когезия (англ. cohesion) – взаимодействие (сцепление) между находящимися в контакте поверхностями двух однородных по составу тел.

Липкость – сопротивление, оказываемое клеем при отделении его от субстрата.

Промотор – добавка к адгезиву (клею), увеличивающая механическую прочность адгезионных соединений.

Соединение клеевое – соединение двух субстратов (тел) между собой слоем клея (рисунок 2.1).

Абгезив (англ. abhesive) – разделительный материал, предотвращающий адгезию.

Субстрат

Адгезив

Рисунок 2.1. Схема адгезионного соединения

Образование клеевых соединений, лакокрасочных покрытий начинается с растекания полимера по поверхности субстрата, ее смачивания, а затем адсорбции полимеров и формирования клеевого соединения в зависимости от природы растворителей, наполнителей, пластификаторов и самой поверхности субстрата.

Адгезионное явление – результат проявления молекулярного взаимодействия между материалами адгезива и субстрата на границе раздела фаз, в результате чего могут возникать самые различные силы, от наиболее слабых – физических (водородных, Ван-дер-Ваальсовых) до сил химической природы.