Cтраница 1
Молекулярная теория адгезии, по существу, основывается на химии полимераналогичных превращений, механизме катализа, а также на теории адсорбции полимеров. [1]
Большинство хорошо разработанных молекулярных теорий адгезии [3,4] для данной области изменения скоростей и температур рассматривают адгезию как термоактивационный молекулярный скачкообразный процесс. В отличие от жестких или твердых материалов молекулярные цепи, образующие структуру эластомера, легко деформируются и находятся в постоянном тепловом движении. При скольжении эластомера устанавливается связь отдельных цепей поверхностного слоя с молекулами поверхности твердого тела. Подобным же образом элементарные участки поверхности эластомера присоединяются к твердому телу. [2]
Итак, представления о взаимодействии адгезива с субстратом, лежащие в основе молекулярной теории адгезии, не могут быть ограничены перечнем сил, возникающих на границе раздела адгезив - субстрат. Эти представления значительно углублены и расширены. Силы взаимодействия адгезива с субстратом следует анализировать с квантово-механических позиций, учитывая, что во взаимодействие вступают не изолированные частицы, а конденсированные тела. Что касается химизма взаимодействия адгезива с субстратом, то здесь нужно учитывать специфические особенности реакционной способности функциональных групп в макромолекулах. Специфика полимерной природы изучаемых адгезивов проявляется также и в закономерностях адсорбции. Выявление закономерностей адсорбции полимеров на твердых поверхностях расширяет представления об адгезии. Существенным дополнением к данным о механизме взаимодействия адгезива с субстратом являются результаты исследования каталитических превращений. Возможность каталитических реакций при установлении контакта полимера с твердой поверхностью в ряде случаев не вызывает сомнений, и учитывать эти превращения при анализе механизма адгезии необходимо. Возможно, что иногда эффект полисопряжения может играть в процессе адгезии важную роль; об этом свидетельствуют полученные нами экспериментальные-данные. [3]
На замечания подобного характера Бикерман отвечает следующими рассуждениями, которые опираются на молекулярную теорию адгезии и когезии. Если мы отделяем от субстрата клей, то легче отделяется несколько молекул, чем целая макромолекула. [4]
Взгляды, развиваемые авторами многих работ [128-132, 134-136], по существу совпадают с выводами молекулярной теории адгезии. Микрореологические процессы, происходящие на границе адгезив - субстрат, рассматриваются в качестве первой стадии процесса установления адгезионной связи. Межмолекулярное или химическое взаимодействие на границе раздела является основным фактором, обеспечивающим связь между фазами. Первая стадия установления адгезионной связи определяется и такими факторами, как вязкость адгезива, чистота поверхности, ее топография, а также давление и температура. [5]
За время, прошедшее после выхода в свет первого издания настоящей монографии, мы смогли убедиться в целесообразности предпринятой нами попытки обобщения обширного экспериментального материала по адгезии полимеров к субстратам различной пр эды и рассмотрения этого материала с единых позиций молекулярной теории адгезии. [6]
В первом издании монографии [2] авторы рассмотрели различные теории адгезии полимеров и показали, что, опираясь на адсорбционную теорию адгезии и дополнив эту теорию современными представлениями физико-химии полимеров и химии поверхностных явлений, можно выработать единый подход к проблеме адгезии полимеров к субстратам различной природы. Этот подход, названный молекулярной теорией адгезии, оказался вполне целесообразным и плодотворным. Поэтому авторы во втором издании монографии делают попытку дальнейшего развития и углубления молекулярной теории адгезии полимеров. Нужно отметить, что хотя и адсорбционная, и молекулярная теории адгезии рассматривают адгезию как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактирующими фазами, между ними есть существенная разница. [7]
По справедливому утверждению А.А.Берлина и В.Е.Басина [148], адгезия определяется не только молекулярным взаимодействием. Однако все вопросы адсорбционной или молекулярной теории адгезии в большинстве случаев решаются на качественном уровне и ограничиваются рассмотрением роли полярности компонентов в адгезии. Так называемое правило полярности - высокая адгезия не может быть достигнута между полярным субстратом и неполярным адгезивом или между неполярным субстратом и полярным адгезивом. [8]
Смачивание, растекание - это всего лишь проявления молекулярных сил на границе раздела фаз, зависящие от химической природы адгезива и субстрата. Поэтому термодинамическая концепция адгезии укладывается в рамки молекулярной теории адгезии и является одной из сторон этой теории. Термодинамическая концепция рассматривает лишь один из факторов, оказывающих влияние на адгезию. Когда об этом забывают и пытаются с позиции термодинамики рассмотреть явление в целом, сталкиваются с противоречиями и трудностями. С другой стороны, учет термодинамических аспектов в рамках молекулярной теории часто оказывается полезным и плодотворным. [9]
Учитывая значительный радиус действия поверхностных сил, молекулярная теория большое внимание уделяет эффекту дальнодействия, следствием которого является зависимость структуры и свойств слоев и пленок полимеров от характера твердой поверхности. По сути дела молекулярное взаимодействие адгезива с субстратом в рамках молекулярной теории следует рассматривать не только как чисто поверхностное явление, но и в определенной степени как объемное. Молекулярная теория адгезии включает и вопросы адгезионной прочности. При этом учитываются современные представления о механических свойствах твердых тел вообще и высокомолекулярных соединений - в частности. Особенно большое внимание уделяется специфике механического поведения полимеров, релаксационному характеру развития деформаций. [10]
Таким образом, учитываются физико-химические особенности полимерных адгезивов, закономерности взаимодействий полимер - субстрат и факторы, обусловливающие прочность адгезионного соединения. По существу, это единственно возможная позицият позволяющая анализировать проблемы адгезии всесторонне, в то-время как другие теории адгезии рассматривают частные [ вопросы: диффузию при формировании адгезионного соединения, реологические эффекты, закономерности деформации и разрушения адгезионных соединений. Эти вопросы, как мы видели, рассматриваются и молекулярной теорией адгезии, но именно как частные-вопросы при анализе той или иной стороны проблемы. [11]
В первом издании монографии [2] авторы рассмотрели различные теории адгезии полимеров и показали, что, опираясь на адсорбционную теорию адгезии и дополнив эту теорию современными представлениями физико-химии полимеров и химии поверхностных явлений, можно выработать единый подход к проблеме адгезии полимеров к субстратам различной природы. Этот подход, названный молекулярной теорией адгезии, оказался вполне целесообразным и плодотворным. Поэтому авторы во втором издании монографии делают попытку дальнейшего развития и углубления молекулярной теории адгезии полимеров. Нужно отметить, что хотя и адсорбционная, и молекулярная теории адгезии рассматривают адгезию как результат проявления сил молекулярного взаимодействия между контактирующими фазами, между ними есть существенная разница. [12]
Вместе с тем обобщенное термодинамическое рассмотрение поверхностной энергии твердых тел, в том числе и полярных, предложенное Фауксом, и учет им полярных, донорно-акцепторных и дисперсионных составляющих, действующих на поверхности раздела, включает в виде одного из типа возможных межфазных взаимодействий донорно-ак-цепторные взаимодействия. По теории Дерягина, этим воздействиям необоснованно приписывается определяющая роль в адгезии. Фактически на межфазной границе в зависимости от природы контактирующих тел действуют самые различные силы, вплоть до чисто ионных и химических взаимодействий, поэтому описывать их целесообразнее в рамках единого молекулярного подхода, т.е. с позиций молекулярной теории адгезии. [13]
Таким образом, мы обнаруживаем близкое сходство и даже полное совпадение некоторых факторов, определяющих адгезионную прочность в совершенно различных случаях. Близкое сходство в поведении адгезивов органической природы и минеральных вяжущих веществ обусловливается не только общностью механизмов проявления адгезионных свойств. Органические адге-зивы и минеральные вяжущие вещества - это полимерные материалы [34, 35], и специфика их полимерной природы проявляется как на различных стадиях формирования адгезионных связей, так и в работе адгезионных соединений. В настоящее время, очевидно, может быть развита единая теория адгезии для различных адгезионных систем; эта единая теория в значительной степени должна базироваться на представлениях молекулярной теории адгезии. Однако это задача будущего, а в данной монографии авторы делают попытку углубить и расширить некоторые стороны молекулярной теории адгезии полимеров, а также, опираясь на эту теорию и учитывая специфику полимерных адгезивов, наметить основные пути направленного влияния на адгезионную прочность и адгезию полимеров к субстратам различной природы. [14]
Таким образом, мы обнаруживаем близкое сходство и даже полное совпадение некоторых факторов, определяющих адгезионную прочность в совершенно различных случаях. Близкое сходство в поведении адгезивов органической природы и минеральных вяжущих веществ обусловливается не только общностью механизмов проявления адгезионных свойств. Органические адге-зивы и минеральные вяжущие вещества - это полимерные материалы [34, 35], и специфика их полимерной природы проявляется как на различных стадиях формирования адгезионных связей, так и в работе адгезионных соединений. В настоящее время, очевидно, может быть развита единая теория адгезии для различных адгезионных систем; эта единая теория в значительной степени должна базироваться на представлениях молекулярной теории адгезии. Однако это задача будущего, а в данной монографии авторы делают попытку углубить и расширить некоторые стороны молекулярной теории адгезии полимеров, а также, опираясь на эту теорию и учитывая специфику полимерных адгезивов, наметить основные пути направленного влияния на адгезионную прочность и адгезию полимеров к субстратам различной природы. [15]