Білім және ғылым
жүктеу/скачать 2,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Адгезия теориялары
- Кейбір байланыс энергиясының мәндері
| 8.1-сурет. Полимердің қатты денеге адгезиясын өлшеу әдістері
Кез келген адгезив-субстрат жүйесін адгезия мәні немесе адгезия беріктігі ғана сипаттамайды. Сонымен қатар компоненттер арасындағы байланыстардың бұзылу типтерімен де анықталады, яғни бұзылу түрлерімен. Бұзылу түрлерінің мынадай жіктелуі көп таралған: адгезиялық, когезиялық және аралас ( 8.3-сурет). Адгезиялық бұзылу фазалардың бөліну шекарасында болады. Когезиялық бұзылу фазалардың бөліну беттеріне жақын жерде болуы мүмкін. Аралас түрінде когезиялық және адгезиялық бұзылу аймақтары бар. 8.3-сурет. Бұзылу түрлері: а – адгезиялық, б- когезиялық, в – аралас Когезиялық бұзылу түрінің болуы бір дененің беріктігі арасындағы адгезиялық беріктікке қарағанда төмен екендігін дәлелдейді. Адгезия теориялары Адгезиялық қосылыстардың беріктігін алдын ала болжау аса маңызды теориялық мақсат болып саналады. Қазіргі кезде бірнеше адгезия теориялары белгілі: механикалық, адсорбциялық, электрлік, диффузиялық, химиялық, релаксациялық және т.б. Барлық теориялардың негізгі мақсаты – компоненттердің химиялық құра- мына, олардың арасындағы жанасу жағдайларына сүйеніп, адгезия- лық беріктік мәнін болжау. Бірақ белгілі теориялардың ешқайсысы адгезиялық күштердің қалыптасуына толық жауап бере алмайды, тек қана осы күрделі мәселенің жеке мәселелерін қарастырады. Адсорбциялық (молекулалық) теория. Адсорбциялық теория адгезияның болуын жанасатын денелердің арасындағы молекула- аралық күштердің әсерімен түсіндіреді. Бұл теорияның басты қағидасы − адгезия неғұрлым жоғары болса, адгезиялық қосылыс соғұрлым беріктеу. Адгезиялық жұмыс жанасатын беттердің арасындағы байланыс санымен және олардың энергиясы арқылы анықталады. Демек, осындай байланыс саны және энергиясы жоғары болса, жанасатын фазалардың фазааралық керілуі төмен, ал түзілетін адгезиялық қосылыс берік болады. Бұл теория бойынша адсорбциялық байланыс берік адгезиялық қосылыс түзуге жеткілікті. Молекулааралық байланыс энергияларының бір-бірінен едәуір айырмашылықтары бар және олардың пайда болу ықтималдығы да әртүрлі (8.1-кесте). 8.1-кесте.Кейбір байланыс энергиясының мәндері.
Полимер мен субстрат арасында химиялық байланыс түзу ықтималдығы төмен, өйткені көптеген химиялық байланыстың белсенділігі нашар. Егер мұндай байланыс түзілген жағдайда жоғары адгезиялық беріктік орнайды. Кейбір полимер мен толтырғыштардың функционал топтары бар: гидроксил (- OH), карбоксил (- COOH), амин (- NH2), эпоксидтік және т.б. Олар белгілі бір жағдайларда химиялық O байланыстыр түзе алады. Мысалы, полиуретан бетінде гидроксил топтары бар силикагель немесе аэросилмен (аморфты SiO2) әрекеттескенде, химиялық байланыстар түзу ықтималдығы өте жоғары: R N C O +HO Si R N C O Si H O Жанасатын беттер арасында химиялық байланыс түзілгенде адгезиялық беріктік мәні артады. Адгезив пен субстрат арасында сутектік байланыс болса, мұндай жағдайда түзілген адгезиялық қосылыс та берік. Дисперсиялық әрекеттесу кез келген денелер (макромолекулалар) арасында болады, бірақ бұл әрекеттесудің энергиясының мәні аз. Сондықтан мұндай әрекеттесуден пайда болған адгезиялық қосылыстың беріктігі де аз. Егер адгезив пен субстраттың полярлы функционал топтары болса, онда ориентациялық әрекеттесу орын алады. Демек, адгезиялық байланыс күші орташа болады. Осы теорияға сүйенсек, екі полярсыз заттар немесе полярлы және полярсыз денелер арасында да адгезия- лық беріктік жоғары болмайды. Өйткені мұндай заттар арасында тек ориентациялық әрекеттесу болатыны айқын. Сонымен, жанасатын (беттесетін) заттардың химиялық құрылы- мын және жанасу жағдайын білген соң, сапалық деңгейде түзілетін адгезиялық қосылыстың беріктігін алдын ала болжауға болады. Бұл теорияның негізгі тұжырымдары эксперименттік тұрғыда дәлелденген. Алайда, осы теорияның кемшіліктері де бар: − теория тек сапалық тұрғыда ғана, ал адгезиялық беріктікке сан жағынан мәлімет берілмейді; − адгезиялық қосылыс бұзылғанда жүретін барлық процестерді ескермейді; − кейбір жағдайда полярлы емес полимерлер арасында түзілетін қосылыстың өте беріктігіне түсінік бере алмайды. Адгезияның химиялық теориясы. Бұл теория адгезия құбылысын компоненттер арасындағы химиялық байланыс арқылы қарастырады. Айта кететін жайт, адгезив пен субстрат арасындағы қосылысты физикалық күштер немесе химиялық байланыстар арқылы түзілгенін жеке-жеке қарастыруға болмайды, яғни физикалық адсорбция мен хемосорбция сияқты. Шынында да, химиялық байланыс энергиясы Ван-дер-ваальс энергиясына қарағанда он есе көп. Сондықтан, фаза- лар арасында химиялық байланыстың түзілуі адгезиялық беріктікті арттырады. Адгезияның механикалық теориясы. Полимер қатты бетпен жанасқанда түзілетін адгезиялық қосылыстың беріктігіне осы бетті өңдеу сапасы айрықша рөл атқарады. Беттің кедір-бұдырлы болуы артқан сайын адгезиялық беріктік те артады. Өйткені мұнда беттің жанасу ауданы артады және полимер мен беттің арасында механика- лық ілінісу болады. Полимер беттің кедір-бұдырын толтырады. Адгезив пен субстраттың жанасу беттерінде механикалық ілінісу болатыны даусыз, әсіресе субстрат мата болса. Мұнда адгезив мата торы арасына енуі мүмкін. Дегенмен, бұл теория адгезив пен субстрат арасында болатын химиялық және физикалық құбылыстарды ескермейді. Адгезияның механикалық теориясының негізгі тұжырымдамасы – адгезив пен субстраттың жанасу беттерінің ауданы неғұрлым үлкен болса, адгезиялық қосылыстың беріктігі де соғұрлым мықты деген ұғым қалыптасқан. Адгезияның диффузиялық теориясы. Бұл теория бойынша: адгезия жақсы болу үшін фазааралық аймақта полимер тізбектері диффузияға ұшырауы керек; адгезиялық қосылыстың берік болуына тек қана молекулалық күштер жеткіліксіз; Алайда фазааралық шекара арқылы макромолекулалардың диффузиялануы туралы дәлелдер өте аз. Бірақ осы теория полярлы емес екі полимердің адгезиялық беріктігі кейде жоғары болатынын түсіндіре алады. Адгезияның электрлік теориясы. Теорияның негізгі тұжырымы – адгезиялық қосылыстар түзетін адгезив пен субстратты конденсаторға ұқсатады, екі дене жанасқанда түзілетін қос электрлік қабаттың пайда болуын конденсатор пластинкасына ұқсатып түсіндіреді. Адгезив пен субстраттың ілінісуін қос электрлік қабаттың әсері деп есептейді. Адгезив пен субстратты бір–бірінен біртіндеп ажыратқан- да, потенциалдар айырмасы пайда болып, адгезиялық беріктікті реттеуге болады. Полимерлер арасындағы адгезия.9.1-теңдеу бойынша адге- зия жұмысы фаза аралық беттік керілуге кері пропорционал. Тұтқыраққыштық күйдегі полимерлердің фазааралық керілуін өлшеуге болады. Сол мәндерге сүйене отырып, полимер арасындағы адгезияны анықтауға және адгезиялық беріктікті сан жағынан болжауға болады. Кейбір көп таралған полимерлердің фазааралық керілуі 8.2-кестеде келтірілген. жүктеу/скачать 2,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|