Білім және ғылым
жүктеу/скачать 2,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Адгезияның термодинамикалық сипаты және жұмысы
- Адгезияның кинетикалық сипаты
- Адгезиялық беріктік
8-тарауПОЛИМЕРЛЕР АДГЕЗИяСЫ Адгезия − әртүрлі фазалар өзара жанасқанда пайда болатын фазалар молекулаларының арасындағы байланыс. Адгезия − фазалар арасындағы энергияны сипаттайтын фазааралық құбылыс. Бір фазалы дене құрамындағы молекулалар (атомдар, иондар) арасындағы байланысты когезия дейді. Адгезия сан алуан үдерістерде кездеседі: бір материалды екін- шісіне желімдеуде, лак-бояуларды пайдалануда, көп компонентті материалдар алуда. Синтетикалық және табиғи желімдер, антикоррозиялық жабынды- лар полимерлер болып табылады. Сондықтан полимерлер үшін адгезия және оған әсер ететін факторларды ұғыну практикалық жағынан маңызды. Адгезияның термодинамикалық сипаты және жұмысы Адгезия беттік керілумен тікелей байланысты. Беттік керілу дегеніміз бірлік бет түзілуге кететін энергия мөлшері, өлшем бірлігі Дж/м2 . Ол γ әрпімен белгіленеді. Адгезия – жүйенің беттік энергияны азайтуға бағытталған ұмтылысының нәтижесі. Адгезиялық байланыс пайда болғанда, екі беттік бөлінуден жаңа біреуі түзіледі. Демек, екі дененің беттік энергиясы жойылып, жаңа түзілген беттің энергиясы туындайды. Осы тұжырымның және энергия сақталу заңы негізінде дененің беттік керілуіне сүйеніп, адгезияның тепе-теңдік жұмысын есептеуге болады: Wa = γ1 + γ2 - γ12 , (9.1) мұндағы Wa− адгезия жұмысы; γ1және γ2– 1 және 2-фазалардың беттік керілуі; γ12 −1 және 2-фазалар арасындағы беттік керілуі. Сұйық пен қатты дененің арасындағы беттік керілуді анықтау қиын. Мұндай жағдайда адгезияны жұғу құбылысы бойынша анықтауға болады (8.1-сурет). қатты дене γқ-с γқ-г 8.1-сурет. Сұйық тамшының қатты бетке әсер еткендегі беттік керілу күштері Қатты денемен тепе-теңдікте тұрған тамшы үшін беттік керілу мәндері былай анықталады: γқ-с + γс-гcosθ = γқ-г, мұндағы γқ-г– тепе-теңдік күйдегі қатты дененің беттік керілуі; γс-г– тепе-теңдік күйдегі сұйықтың беттік керілуі; γқ-с − қатты денемен сұйық бөліну шекарасындағы фазааралық беттік керілу; θ – жұғу бұрышы. 9.1-теңдеуден Дюпре – Юнг теңдеуін аламыз: Wa = γс-г(1+ cos θ) Сонымен, егер сұйықтың беттік керілуі белгілі болса, осы сұйықтың бетке адгезиялық жұмысын анықтау үшін жұғу бұрышын табу жеткілікті. Бірақ, бұл бұрышты анықтауға тұтқырлығы төмен сұйықтың тамшысы ғана жарайды. Тұтқырлығы жоғары полимер балқымасының жұғу бұрышын анықтау мүмкін емес, соның нәтижесінде полимердің қатты бетке адгезиясының термодинамикалық жұмысын анықтауға болмайды. Адгезияның кинетикалық сипаты Әртүрлі денелер молекулалық байланыс түзу үшін олар молекула- лық күштер әсер ететін қашықтыққа дейін жақындауы керек. Ковалентті байланыс күштерінің әсері молекулалар арасындағы қашықтық 0,5 нм болғанда байқалады. Иондық және Ван-дер-ваальс күштері бұдан қашығырақ аралықта, шамамен 1-100 нм арасында әсер етеді. Кез келген бет тегіс болмағандықтан адгезиялық күштердің түзілуіне әртүрлі денелердің молекулалық күштері әсер ететін қашықтыққа дейін жақындауы маңызды болып есептеледі. Сондықтан адгезиялық күштердің түзілуін екі сатыға бөледі. Біріншіден, тасымалдау сатысында заттар молекуласының орын алмасуы және фазааралық қабатта белгілі бір бағытта орналасуы болады. Денелер бұлай жақындасу үшін олардың кемінде біреуі сұйық болуы (полимер тұтқыраққыштық күйінде сұйық деп аталады) керек. Сұйық зат пен қатты дененің арасындағы адгезиялық байланыс түзілгенде сұйық зат адгезив (қатайған соң да), ал қатты дене субстрат деп аталады. Адгезив пен субстраттың жылдам және толық жақындауына әсер ететін барлық факторлар адгезия мәніне де ықпал етеді. Ол факторларға жататындар: адгезивтің тұтқыраққыштығының төмендеуі, температура мен қысымның жоғарылауы; еріткіштер мен пластификаторлардың енуі. Адгезив пен субстраттың өте жақындасуы үшін олардың беттерін мұқият тазалау керек. Адгезиялық қосылыстың түзілуінің екінші сатысы жанасатын денелердің тікелей өзара әрекеттесуімен сипатталады. Мұндағы байланыс Ван-дер-ваальстен химиялыққа дейін әртүрлі күштердің әсерінен түзіледі. Өзара әрекеттесу түрі жанасатын денелердің табиғатына және олардың әрекеттесу жағдайына байланысты. Адгезив пен субстраттың бір-біріне жақындап, олардың арасын- дағы молекулалық байланыс түзілуіне уақыт қажет, сондықтан адгезиялық қосылыстың пайда болуына кинетикалық фактордың де атқаратын рөлі едәуір. Жанасу уақытының ұзақтығы адгезия шамасының өсуіне ықпал етеді. Адгезиялық байланыс түзілгеннен соң, субстратты (сұйық) қатты күйге салқындату немесе химиялық қатайту арқылы жеткізеді. Мұнда денелер арасындағы молекулалық байланыс толық немесе жартылай сақталады. Адгезиялық беріктік Полимердің тұтқырлығы жоғары болғандықтан, полимер мен қатты дене арасындағы адгезияның тепе-теңдік жұмысын анықтау мүмкін еместігі айтылған болатын. Сондықтан полимерлер үшін адгезияны емес, адгезиялық беріктікті анықтайды. Адгезиялық беріктік – адгезив пен субстрат арасындағы байланысты бұзуға қажет меншікті жұмыс немесе меншікті күш. Екі дене қабатын механикалық жолмен арттыруға жұмсалатын жұмыс тек қана адгезиялық байланысты бұзуға емес, басқа да қосымша үдеріске де (дененің деформациясына, механикалық күштерді жеңуге) жұмсалады. Сондықтан адгезия және адгезиялық беріктік ұғымдары бір-біріне барабар емес, оларды ажырата білу қажет. Мысалы, желім, лак-бояу жабындысы немесе полимерлік композициялық материалдарды байланыстыру үшін полимерді қолдану барысында адгезиялық жұмыс емес, полимер мен басқа беттің арасындағы механикалық беріктік, яғни адгезиялық беріктік маңызды рөл атқарады. Сондықтан теориялық және эксперименттік жұмыстардың басым бөлігі адгезияның беріктігін анықтауға арналған. Адгезиялық беріктікті анықтаудың әдістері өте көп. Оларды таңдау адгезиялық қосылыстарды пайдалану кезіндегі жүктеменің түріне байланысты. Көптеген әдістердің ішінен жиі қолданылатын үш әдісті қарастырайық: − қабатты тікелей жұлып алу ( 8.2а-сурет); − қабатты бөлу (8.2 б-сурет); − бір қабатты ығыстыру (8.2 в- сурет). адгезиялық қосылысты бұзуда қолданған күш бағыты жүктеу/скачать 2,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|