Адгезия полимеров к стеклу

 

Стекло – аморфный субстрат. Он состоит в основном из оксида кремния – 71-73% и оксидов других металлов. В состав листового технического, оптического, щелочного и слабощелочного стекла для стекловолокон также входят оксиды одно-, двух-, трех-валентных металлов: K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3, Al2O3, As2O3, B2O3 (таблица 4.5).

 

Таблица 4.5 – Химический состав стекол

Компо-ненты Содержание компонентов, %
Листовое техническое стекло Оптическое стекло Слабощелочное стекло для стекловолокна Щелочное стекло для стекловолокна
SiO2 71,5-73,0 72,0 54,5 71,0
Al2O3 1,0-2,0 - 13,5 3,0
B2O3 - 8,5 9,9 -
CaO 6,5-8,0 1,6 16,1 8,5
MgO 3,0-4,3 0,5 4,3 2,5
Na2O 14,0-15,0 7,2 1,8 15,0
SO3 0,3-0,5 - - -
Fe2O3 0,2 - - -
K2O 2,0 10,5 - -
As2O3 - 0,2 - -

 

С тетраэдрами кремния кислородной сетки связаны свободные гидроксильные группы. Кроме гидроксильной группы, на поверхности стекла находится слой адсорбированной влаги, толщиной примерно несколько сотен Å. Эта влага с трудом удаляется в вакууме при нагревании до 400-500°С.

Исходя из этого, следует предполагать, что высокой адгезией к стеклу обладают полимеры, содержащие гидроксильные, карбоксильные, эпоксидные, изоцианатные и другие полимерные группы, способные к образованию водородных связей с поверхностными ОН-, а также к ион-дипольному взаимодействию, особенно, к химическому взаимодействию. Полимеры с гидроксильными группами реагируют с поверхностью стекла по схеме:

Si-(ОН) + R-(ОН) → Si -О-R+ Н2О

Полиизоционаты взаимодействуют с поверхностью стекла по схеме:

Si -(ОН) + O=C=NR → Si -O-C(=O)-NНR

С эпоксидными смолами гидроксилы стекла могут реагировать следующим образом:

Si -(ОН) + R( )→Si -O-CН2 - СН(ОН)R

 

Наибольшая адгезия к стеклу наблюдается у тех полимеров, которые способны вступать в химическое взаимодействие по указанным схемам. Это эпоксидные полимеры, их композиции с фенольными смолами, полиуретанами, полисульфидами, полиэфиракрилатами и другими. Таким образом, природа полимера является основным фактором при рассмотрении вопроса увеличения адгезии в системе эластомер-стекло.

 

Природа полимера Сопротивление отслаиванию, Г/см
НК - 72
Полиизобутилен П-118 - 223
Хлорсульфополиэтилен - 390
Полихлоропропен - 1110

С целью повышения адгезии полимера к стеклу используют метод химической модификации поверхности стекла. В качестве модифицирующего агента часто применяют волан – это комплексное соединение смешанной соли метакриловой и соляной кислот и хромоксихлорида. При действии на стекло волана сначала происходит гидролиз под воздействием воды, связанной с поверхностью стекла. Затем продукт гидролиза взаимодействует с ОН- группами, находящимися на поверхности стекла и одновременно конденсируется. Благодаря наличию у привитого к стеклу волана двойной связи возможно взаимодействие модифицированного стекла с ненасыщенными группами полимеров.

При действии на силикатное стекло силанов тоже происходит химическое взаимодействие, в котором участвуют гидроксильные группы, находящиеся на поверхности стекла. В результате образуется силоксановый слой, химически связанный со стеклом.

Если радикал R – винил (СН2=СН-) или аллил (СН2-СН=СН2-), то адгезия к стеклу непредельных полиэфиров резко возрастает.

Эффективным способом повышения адгезии полимера к стеклу является нанесение на поверхность стекла, модифицированного производными силанов, полимера - дифункционального мономера, способного реагировать как с полимерами, так и с молекулами, привитыми на поверхность стекла. В качестве дифункционального мономера используются дивинилбензол, этилендиметакрилат и другие.

С целью снижения перенапряжения в стеклопластиках на границе раздела фаз поверхность стекла обрабатывают низкомолекулярными полимерами, содержащими кремний. Соединение -Si-O-Si- является очень прочным соединением, при модификации поверхности стекла кремнийорганическими жидкостями образуются пленки, имеющие хорошее сцепление со стеклом, но при этом снижается адгезия к полярным каучукам (таблица 4.6).

Таблица 4.6 – Влияние вида обработки поверхности силикатного стекла на адгезию к нему полиуретанового клея ПУ-2

Вид обработки Сопротивление отрыву, кГ/см2 Характер разрушения
Без обработки Когезионное
После обработки:    
Триметилхлорсилан Адгезионное
Диметилдихлорсилан Адгезионное
Метилтрихлорсилан* Адгезионное

* - при обработке стекла на его поверхности образуются полимеры в виде пленки.

 

Адгезия полимеров к стеклам, не содержащим оксидов кремния, например, фосфатному, боратному, кадмиевоборатному, очень низка.

 






Дата добавления: 2017-06-13; просмотров: 4656; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2020 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.022 сек.