Відповідають за високу адгезію та. Адгезія. Когезія. Змочування та розтікання рідини. Дифузійна теорія адгезії

Термін «адгезія» нерідко зустрічається в документах з різних наукових дисциплін. Він застосовується й у фізиці, й у хімії, й у біології. Однак у кожної науки свій підхід до того, що таке адгезія, визначення якої з урахуванням усіх граней явища дати не може поки що жоден учений. Правда, всі сходяться в одному: вона є з'єднанням, взаємодією різних частинок.

Якщо розглядати її як процес, можна сказати, що адгезія – це явище, яке полягає у появі взаємодії між деякими конденсованими фазами. Коли відбувається їхній молекулярний контакт, ця взаємодія призводить до виникнення нової гетерогенної сутності.

Якщо цей феномен розуміти як властивість, то адгезія - це (у випадку з рідинами) взаємодія між рідкою та твердою фазами на межі їхнього розділу.

Фізика

З позицій фізики адгезія - це зчеплення поверхонь різних речовин при їх зіткненні. Причому речовини можуть бути як у однаковому, і у різному агрегатному стані. Таким чином, ефект може стосуватися двох твердих, двох рідких або рідкої та твердої речовини.

Речовини зчіплюються під впливом наступних факторів:

• виникають хімічні зв'язки молекул двох речовин,
• відбувається дифузія, коли молекули першої речовини проникають під межу поверхні другої,
• діють сили Ван-дер-Ваальса, що виникають тоді, коли відбувається поляризація молекул.

Є ще окремі випадки, коли може виявлятися адгезія. Їх часто плутають. Це аутогезія та когезія.

Аутогезія виникає як наслідок зчеплення однорідних тіл, проте межа розділу фаз при цьому зберігається.

Когезія може бути при взаємодії молекул одного тіла.

У природних умовах виникають випадки, коли адгезія через різноманітні зовнішні причини стає когезією. Така ситуація виникає при дифузії у разі, якщо межі фаз стають розмитими. У ряді випадків сила адгезійного зв'язку між фазами може виявитися більшою за когезійну. Тоді, залежно від міцності речовини, при застосуванні сили до з'єднання речовин межа розділу зберігається або когезійні зв'язки розриваються.

Хімія

Хімія має подібне до фізики бачення процесу адгезії. Багато технологічних процесів у хімічній промисловості взяли на озброєння практичне використання цього явища. Саме воно лежить в основі технології виготовлення композитних матеріалів, на ньому ж ґрунтується і виробництво лакофарбових матеріалів. Поняття адгезії в хімічній науці застосовують тоді, коли говорять про процес склеювання поверхонь у твердому стані речовиною, що клеїть (субстрати склеюються адгезивом).

Біологія

У біологічній науці термін використовується над молекулами, а стосовно відносно великим за розмірами біологічним частинкам - клітинам. Адгезія - це така сполука клітин, що дозволяє сформувати гістологічні структури правильно, а тип цих структур визначається специфікою клітин, що у взаємодії. Результат взаємодії залежить від наявності на поверхні клітин, що з'єднуються, певних білків.

Вплив на властивості матеріалів

Адгезія має можливість значною мірою змінювати характеристики поверхонь, що прийшли в дотик. Вона може сприяти придбання поверхнями низького коефіцієнта тертя. Якщо при цьому речовини мають тверду кристалічну структуру, то стає можливим їх подальше використання як антифрикційні мастила. Такі ефекти, як капілярність та змочуваність, також відбуваються внаслідок цього явища.

Одиниця виміру

Коли відбувається адгезія, енергія тіла на деякій частині поверхні миттєво стає меншою. Тому її прийнято вимірювати роботою або силою, що знадобилася для того, щоб відірвати один від одного поверхні на певній одиниці площі.

Застосування адгезії у будівництві

Таке фізичне явище, як адгезія, сприяло вдосконаленню технологічного процесу виготовлення сталевих плит та блоків, що мають тонкі та товсті стінки. Володіння інформацією про механізми явища дало змогу збільшити продуктивність ліній виготовлення цієї будівельної продукції та помітно скоротити вагу конструкцій.

Тільки це явище дає можливість робити фарбування та покриття лаком поверхонь будматеріалів, наносити гальванічні та анодні покриття. Ці операції сприяють створенню антикорозійного захисту металу, наданню матеріалу товарного зовнішнього вигляду.

Знання природи явища надає істотну допомогу в якісному склеюванні різноманітних матеріалів та міцному їх зварюванні. За участю адгезії виробляється покриття металів оксидними плівками, що виконують захисні функції. Ефект знаходить застосування при виробництві бетонних робіт - у ситуаціях, коли не вдається відразу досягти повної заливання бетоном об'єкта. При проведенні повторної заливки дві бетонні основи утворюють між собою так званий холодний стик, що негативно впливає на характеристики міцності з'єднання. Адгезія також рекомендована для застосування у випадках, коли необхідно відокремити бетон від форми зі сталі. Іншими способами цю операцію виконати просто неможливо. Застосування адгезії дозволяє успішно боротися з дефектами поверхонь готових виробів з бетону.

Цементні розчини

Розподіл клейових розчинів за участю цементу на класи С1 та С2 базується на оцінці ступеня адгезії розчину до основи після затвердіння. Адгезія розчину клею класу С1 до основи за вимогами європейських стандартів якості повинна становити понад 0,5 МПа, тоді як для цементного клейового розчину класу С2 її значення не менше 1,0 МПа. Отже, різницю між двома класами розчинів визначає міцність адгезії.

Методи визначення адгезії

Методи, якими визначається адгезія (ГОСТ 15140-78):

• відшаровування;
• ґратчасті надрізи;
• ґратчасті надрізи із зворотним ударом;
• паралельні надрізи.

Адгезія у металургії

При адгезії відбувається збереження межі поділу фаз між тілами. Адгезія металів знаходить свій прояв тоді, коли проводиться коагуляція неметалевих включень у складі рідких металів та сплавів. Адгезія сприяє укрупненню неметалевих включень, що надалі призводить до їх виведення з металу в шлак.

Ефект адгезії або змочування неметалевих включень рідким металом може:

• заважати вилученню включень з металу у разі, якщо розплав металу добре змочує неметалеві включення (у разі має місце хороша адгезія);
• створювати умови видалення неметалевих включень з металу у ситуації, коли ці включення недостатньо змочуються металевим розплавом (у разі величина адгезії невелика).

При проведенні холодного зварювання практично всі тверді метали в пластичному стані піддаються з'єднанню під тиском. Адгезія лежить в основі зчеплення з металом гальванічних, оксидних, сульфідних покриттів, що наносяться на поверхню металу з метою захисту виробів від корозії. Адгезія покриття забезпечує надійне зчеплення подібних складів з поверхнею металів. Вона знайшла своє застосування в порошковій металургії, коли формуються та спікаються вироби із металевих порошків.

Адгезія матеріалів широко застосовується у випадках, коли необхідно паяти, лудити, цинкувати, наносити різноманітні лакофарбові покриття. Без неї не обходиться створення різних композитних матеріалів. При виготовленні таких матеріалів частинки будь-якої речовини входять у контакт із основою сплаву. Ефект збільшується за наявності електричного заряду на поверхнях тіл, що дозволяє при з'єднанні утворити донорно-акцепторний зв'язок. Посилюється адгезія також при проведенні хімічного очищення поверхонь, що з'єднуються. Для цього використовуються знежирення, вакуумування, іонна бомбардування, вплив електромагнітного випромінювання.

Активатор адгезії

Коли експлуатується автомобіль, пори найменших розмірів на поверхні лакофарбового шару та полімерних деталей засмічуються залишками пилу, смол, автохімії. Внаслідок цього спроба щось приклеїти на деталі часто закінчується невдачею внаслідок поганої адгезії поверхні. Знежирення не дозволяє усунути усі забруднення. Активатор адгезії розроблений для використання під час підготовки поверхонь перед нанесенням декоративних плівок, наклейок, шильдиків, двостороннього скотчу. Активатор суттєво збільшує адгезійні властивості поверхонь завдяки спеціально розробленому складу. Його застосування дозволяє гарантувати, що приклеювання буде надійним і дозволить експлуатувати матеріали, що з'єднуються, протягом тривалого часу. Висока адгезія, що забезпечується активатором, є причиною високого попиту на нього.

Визначення поняття адгезії. Класифікація адгезійних сполук у стоматології. Механізми утворення адгезійних сполук. Умови утворення та характер руйнування адгезійних сполук.

Адгезія- це явище, що виникає при поєднанні різнорідних матеріалів, наведених у близький контакт, для поділу яких слід докласти зусилля.Коли два матеріали наведені в такий близький контакт один з одним, при якому можуть взаємодіяти їх поверхневі мономолекулярні шари, молекули однієї речовини певним чином взаємодіють з молекулами іншої, відчуваючи взаємне тяжіння. Сили цього тяжіння називаються силами адгезіїабо адгезійними силами.На відміну від когезійних сил(сил когезії), які зумовлюють взаємне тяжіння молекул однієї й тієї ж речовини у його обсязі.

Матеріал або шар, який наносять, щоб отримати адгезійну сполуку називають адгезивом. Матеріал, який наносять адгезив, називається субстратом.

Адгезія зустрічається у багатьох випадках застосування відновлювальних матеріалів у стоматології. Наприклад, при з'єднанні пломби зі стінками порожнини зуба, герметика та лаку із зубною емаллю. При фіксації незнімних зубних протезів цементом. В ортодонтії за принципами адгезії кріпляться брекети до поверхні зубів. Адгезія присутня і в комбінованих протезах, в яких прагнуть надати відновленню естетичні та функціональні властивості, а саме при використанні порцеляни та металу в металокерамічних протезах, пластмаси та металу – у металопластмасових.

На схемі 3.1 представлена ​​класифікація адгезійних сполук, що використовуються у стоматології.

Схема 3.1.Класифікація видів адгезійних сполук у стоматології

Слід підкреслити суттєву різницю між адгезійними сполуками відновлювальних матеріалів з тканинами живого організму та сполуками різнорідних матеріалів, що застосовуються у зубних протезах.

Розрізняють кілька механізмів утворення адгезійної сполуки за рахунок різних типів адгезійних зв'язків (класифікація типів адгезійних зв'язків дана на схемі 3.2).

Механічна адгезія полягає у заклинюванні адгезиву в порах чи нерівностях поверхні субстрату. Воно може відбуватися на мікроскопічному рівні, як у разі з'єднання полімеру з протруєною емаллю зуба, або на макрорівні, коли пластмасове облицювання наноситься на поверхню металевого каркаса, що має спеціальні захвати. Наочним прикладом механічної адгезії може бути фіксація незнімних зубних протезів неорганічним цементом, наприклад цинк-фосфатним цементом.

Більш міцної та надійної сполуки можна досягти за допомогою хімічної адгезії. Вона заснована на хімічній взаємодії двох матеріалів або фаз, що становлять адгезійну сполуку. Такий тип адгезії властивий водним цементам на поліакриловій.

Схема 3.2.Типи адгезійних зв'язків*

кислоті, в якій присутні функціональні групи, здатні утворювати хімічну сполуку з твердими тканинами зуба, насамперед кальцієм гідроксилапатиту.

Дифузійне з'єднання утворюється в результаті проникнення структурної фази або компонентів одного матеріалу на поверхню іншого з утворенням «гібридного» шару, в якому містяться обидві фази.

На практиці важко знайти випадок адгезійної сполуки, в якій у чистому вигляді був би представлений якийсь із перерахованих механізмів адгезії. У більшості випадків при використанні матеріалів різної хімічної природи для відновлення зубів має місце адгезійна взаємодія і механічного, і дифузійного, і хімічного характеру.

Умови створення міцної адгезійної сполуки:

1. Чистота поверхні, яку наносять адгезив. На поверхні субстрату не повинно бути пилу, сторонніх частинок, адсорбованих моношарів вологи та інших забруднень.

2. Пенетрація (проникнення) рідкого адгезиву на поверхню субстрату. Пенетрація залежить від здатності адгезиву змочувати поверхню субстрату.

Змочування характеризує здатність краплі рідини розтікатися на твердій поверхні. Мірою змочування є контактний кут змочування (Θ), який утворюється між поверхнями рідкого та твердого тіл на межі їхнього розділу (рис. 3.1).

* На основі класифікації WJ. O"Brien "Dental Materials and Their Selection", Quintessence Publ. Co., Inc, 3 видавництва, с. 66.

Мал. 3.1.Контактний кут змочування

При повному змочуванні контактний кут дорівнює 0°. Малі значення контактного кута характеризують хороше змочування. При поганому змочуванні контактний кут більше ніж 90°. Хороше змочування сприяє капілярному проникненню і говорить про сильне взаємне тяжіння молекул на поверхнях рідкого адгезиву та твердого тіла-субстрату.

Утворення сильних хімічних зв'язків лежить на поверхні розділу істотно збільшить кількість місць прикріплення одного матеріалу до іншого. Передбачається, що саме так відбувається між фарфоровим облицюванням та оксидом олова, нанесеним на поверхні сплавів з великим вмістом шляхетних металів.

3. Мінімальна усадка та мінімальна внутрішні напруги при твердінні (затвердінні) адгезиву на поверхні субстрату.

4. Мінімально можлива термічна напруга. Якщо адгезив і субстрат мають різні коефіцієнти термічного розширення, то при нагріванні цієї сполуки клейовий шов відчуватиме напругу. Наприклад, на металевий каркас нанесена порцелянова облицювання в процесі випалу фарфору при високій температурі, а потім охолодили металокерамічний протез до кімнатної температури. Якщо для цієї пари підібрані матеріали з близькими коефіцієнтами термічного розширення, то напруги, що виникають при цьому, у шарі фарфору будуть мінімальними.

5. Можливий вплив корозійного середовища. Присутність води, що сприяють корозії рідин або парів, часто призводить до погіршення адгезійного зв'язку. Середовище порожнини рота з її високою вологістю, присутністю слини, харчових продуктів, мінливим рН, непостійною температурою та наявністю мікрофлори визнано агресивним. Це значно впливає на надійність і довговічність адгезійних сполук відновлювальних матеріалів у порожнині рота.

Про адгезію зазвичай судять за величиною адгезійної міцності, тобто. щодо опору руйнуванню адгезійної сполуки. Як випливає з визначення адгезії, досить виміряти прикладене зусилля для поділу складових адгезійну пару матеріалів, щоб визначити міцність даної сполуки. Однак не так просто досягти того, щоб виміряне зусилля поділу склеєної пари чисельно відповідало саме адгезійній міцності. Тому так багато методів запропоновано для вимірювання різних адгезійних сполук, що застосовуються у стоматології. При всьому різноманітті варіантів у них присутні лише три механізми руйнування: при розтягуванні, зсуві та нерівномірному відриві.

При випробуванні адгезійної сполуки обов'язково звертають увагу на характер руйнування. Розрізняють адгезійну (адгезійний відрив) та когезійну руйнацію. Очевидно, що поверхня руйнування проходить по найслабшій ланці з'єднання.

Адгезія- це зв'язок між наведеними у контакт різнорідними поверхнями. Причини виникнення адгезійного зв'язку – дія міжмолекулярних сил чи сил хімічної взаємодії. Адгезія зумовлює склеюваннятвердих тіл - субстратів- за допомогою клеючої речовини - адгезиву, а також зв'язок захисного або декоративного лакофарбового покриття із основою. Адгезія відіграє важливу роль у процесі сухого тертя. У разі однакової природи дотичних поверхонь слід говорити про аутогезії (Автогезії), яка лежить в основі багатьох процесів переробки полімерних матеріалів.При тривалому зіткненні однакових поверхонь та встановленні в зоні контакту структури, характерної для будь-якої точки в обсязі тіла, міцність аутогезійної сполуки наближається до когезійної міцності матеріалу(Див. когезія).

На міжфазній поверхнідвох рідин або рідини та твердого тіла адгезія може досягати гранично високого значення, оскільки контакт між поверхнями в цьому випадку повний. Адгезія двох твердих тілчерез нерівності поверхонь і дотику лише в окремих точках, як правило, мала. Однак висока адгезія може бути досягнута і в цьому випадку, якщо поверхневі шари контактуючих тіл знаходяться в пластичному або високоеластичному стані і притиснуті один до одного з достатньою силою.

Адгезія рідини до рідини або рідини до твердого тіла

З погляду термодинаміки причина адгезії - зменшення вільної енергії на одиниці поверхні адгезійного шва в ізотермічно оборотному процесі. Робота оборотного адгезійного відриву W aвизначається з рівняння:

W a = σ 1 + σ 2 – σ 12

де σ 1і σ 2– поверхневий натяг на межі фаз відповідно 1 і 2 з навколишнім середовищем (повітрям), а σ 12- Поверхневий натяг на межі фаз 1 і 2 між якими має місце адгезія.

Значення адгезії двох рідин, що не змішуються, можна знайти з рівняння, зазначеного вище, за легко визначеними значеннями σ 1 , σ 2і σ 12. Навпаки, адгезія рідини до поверхні твердого тіла, внаслідок неможливості безпосереднього визначення σ 1твердого тіла, може бути розрахована лише непрямим шляхом за формулою:

W a = σ 2 (1 + cos ϴ)

де σ 2і ϴ - Вимірювані величини відповідно поверхневого натягу рідини і рівноважного крайового кута змочування, що утворюється рідиною з поверхнею твердого тіла. Через гістерези змочування, що не дозволяє точно визначити крайовий кут, за цим рівнянням зазвичай набувають тільки дуже наближені значення. Крім того, цим рівнянням не можна користуватися у разі повного змочування, коли cos ϴ = 1 .

Обидва рівняння, прикладені у разі, коли хоча б одна фаза рідка, абсолютно непридатні для оцінки міцності адгезійного зв'язку між двома твердими тілами, так як в останньому випадку руйнування адгезійної сполуки супроводжується різними необоротними явищами, зумовленими різними причинами: непружними деформаціями адгезивуі субстрату, утворенням в зоні адгезійного шва подвійного електричного шару, розривом макромолекул, «витягуванням» макромолекул одного полімеру з шару іншого, що продифундували, і ін.

Адгезія полімерів один до одного та до неполімерних субстратів

Майже всі застосовувані у практиці адгезивиявляють собою полімерні системи або утворюють в результаті хімічних перетворень, що відбуваються після нанесення адгезиву на поверхні, що склеюються. До неполімерним адгезивамможна віднести лише неорганічні речовини типу цементів та припоїв.

Методи визначення адгезії та аутогезії:

1. Метод одночасного відриву однієї частини адгезійної сполуки від іншої по всій площі контакту;
2. Метод поступового розшаровування адгезійної сполуки.

При першому способі руйнівне навантаження може бути прикладена в напрямку, перпендикулярному площині контакту поверхонь (випробування на відрив) або паралельному їй (випробування на зсув). Відношення сили, яка долається при одночасному відриві по всій площі контакту, до площі називається адгезійним тиском , тиском прилипання або міцністю адгезійного зв'язку (н/м 2 , дин/см 2 кгс/см 2). Метод відриву дає найбільш пряму і точну характеристику міцності адгезійного з'єднання, проте застосування його пов'язане з деякими експериментальними труднощами, зокрема з необхідністю строго центрованого докладання навантаження до випробуваного зразка та забезпечення рівномірного розподілу напруги по адгезійному шву.

Відношення сил, що долаються при поступовому розшаровуванні зразка, до ширини зразка називається опором відшаровуванню або опором розшаровування (н/м, дін/см, гс/см); часто адгезію, що визначається при розшаровуванні, характеризують роботою, яку необхідно витратити на відділення адгезиву від субстрату (дж/м 2 , ерг/см 2) (1 дж/м 2 = 1 н/м, 1 ерг/см 2 = 1 дин/ см).

Визначення адгезії розшаровуваннямбільш доцільно у випадку вимірювання міцності зв'язку між гнучкою тонкою плівкою і твердим субстратом, коли в умовах експлуатації відшаровування плівки йде, як правило, від країв шляхом повільного поглиблення тріщини. При адгезії двох жорстких твердих тіл більш показовим є метод відриву, тому що в цьому випадку при додатку достатньої сили може відбутися практично одночасний відрив по всій площі контакту.

Адгезіометр

Адгезію та аутогезію при випробуванні на відрив, зсув та розшаровування можна визначати на звичайних динамометрах або на спеціальних. Для забезпечення повноти контакту адгезиву та субстрату адгезив застосовують у вигляді розплаву, розчину у летючому розчиннику або , який при утворенні адгезійної сполуки полімеризується. Однак при затвердінні, висиханні та полімеризації адгезив, як правило, зазнає усадки, в результаті чого на міжфазній поверхні виникають тангенціальні напруги, що послаблюють адгезійну сполуку.

Ці напруги можуть бути значною мірою усунуті:

• введенням у клей наповнювачів, пластифікаторів,
• у деяких випадках термообробкою адгезійної сполуки.

На міцність адгезійного зв'язку, що визначається при випробуванні, істотно можуть впливати:

• розміри та конструкція випробуваного зразка (в результаті дії т.з. крайового ефекту),
• товщина шару адгезиву,
• передісторія адгезійної сполуки
• та інші фактори.

Про значення міцності адгезіїабо аутогезії, можна говорити, звичайно, лише у разі, коли руйнація відбувається по міжфазному кордоні (адгезія) або в площині початкового контакту (аутогезія). При руйнуванні зразка за адгезивом отримані значення характеризують когезійну міцність полімеру. Деякі вчені вважають, що можливе лише когезійне руйнування адгезійної сполуки. Адгезійний характер руйнування, що спостерігається, на їх думку, лише здається, оскільки візуальне спостереження або навіть спостереження за допомогою оптичного мікроскопа не дозволяє виявити на поверхні субстрату тонкий шар адгезиву, що залишається. Однак останнім часом і теоретично і експериментально було показано, що руйнування адгезійної сполуки може носити найрізноманітніший характер - адгезійний, когезійний, змішаний і мікромозаїчний.

Про способи визначення міцності адгезійного зв'язку див. випробування лакофарбових матеріалів такритій.

Теорії адгезії

Механічна адгезія

Відповідно до цієї концепції, адгезія здійснюється в результаті затікання клею в пори та тріщини поверхні субстрату та подальшого затвердіння клею; якщо пори мають неправильну форму і особливо якщо вони розширюються від поверхні вглиб субстрату, утворюються як би «заклепки», що пов'язують адгезив та субстрат. Природно, що адгезив має бути досить твердим, щоб «заклепки» не вислизали з пір і щілин, у які він затікає. Механічна адгезія можлива такожу разі субстрату, пронизаного системою наскрізних пір. Така будова характерна, наприклад, для тканин.Нарешті, третій випадок механічної адгезії зводиться до того, що ворсинки, що знаходяться на поверхні тканини, після нанесення та затвердіння клею виявляються міцно впровадженими в адгезив.

Незважаючи на те що механічна адгезіяу деяких випадках безумовно відіграє істотну роль, тільки нею, на думку більшості дослідників, не можна пояснити всі випадки склеювання, тому що добре склеюватися можуть і гладкі поверхні, що не мають пір і тріщин.

Молекулярна теорія адгезії

Дебройному, адгезія обумовлена ​​дією ван-дер-ваальсових сил(дисперсійних сил, сил взаємодії між постійними або між постійним та наведеним диполями), взаємодією - дипольабо освітою. Свою теорію адгезії Дебройн обґрунтував такими фактами:

1. Один і той же адгезив може склеювати різні матеріали;
2. Хімічне взаємодія між адгезивом і субстратом внаслідок їх інертної природи мало ймовірно.

Дебройну належить відоме правило: міцні сполуки утворюються між адгезивом та субстратом, близькими за полярністю. У додатку до полімерів молекулярна (або адсорбційна) теоріяотримала розвиток у роботах Мак-Ларена. Адгезію полімерів по Мак-Ларену можна розділити на дві стадії:

1. міграція великих молекул із розчину або розплаву адгезиву до поверхні субстрату в результаті броунівського руху; при цьому полярні групи або групи, здатні утворювати водневий зв'язок, наближаються до відповідної групи субстрату;
2. встановлення адсорбційної рівноваги.

При відстані між молекулами адгезиву та субстрату менше 0,5 нмпочинають діяти ван-дер-ваальсові сили.

Згідно з Мак-Лареном, в аморфному стані полімери мають більшу адгезію, ніж у кристалічному. Щоб активні ділянки молекули адгезиву продовжували контактувати з активними місцями субстрату при висиханні розчину, що клеїть, що завжди супроводжується усадкою, адгезив повинен мати досить низьку . З іншого боку, він повинен виявляти певну стійкість при розтягуванні або зсуві. Тому в'язкість адгезивуне повинна бути надто малою, а ступінь його полімеризаціїмає лежати в межах 50-300 . При менших ступенях полімеризації адгезія невелика внаслідок ковзання ланцюгів, а при великих - адгезив занадто твердий і жорсткий і адсорбція його молекул субстратом утруднена. Адгезив повинен мати також певні діелектричні властивості (полярність), що відповідають таким же властивостям субстрату. Найкращим заходом полярності Мак-Ларен вважає величину μ 2 /ε, де μ - дипольний момент молекули речовини, а ε - діелектрична проникність.

Таким чином, за Мак-Лареном, адгезія - чисто поверхневий процес, зумовлений адсорбцієюпевних ділянок молекул адгезиву поверхнею субстрату Правильність своїх уявлень Мак-Ларен доводить впливом на адгезію низки факторів (темпепатури, полярності, природи, розміру та форми молекул адгезиву та ін.). Мак-Ларен вивів залежності, які кількісно описують адгезію. Так, для полімерів, що містять карбоксильні групивстановлено, що міцність адгезійного зв'язку (А ) залежить від концентрації цих груп:

A = k[COOH] n

де [СООН]- концентрація карбоксильних груп у полімері; k і n - Константи.

Довгий час залишалося неясним, чи можуть міжмолекулярні сили забезпечити адгезію, що спостерігається на досвіді.

• По-перше, було показано, що при відшаровуванні полімерного адгезиву від поверхні субстрату витрачається робота на кілька порядків вище за ту, яка потрібна для подолання сил міжмолекулярної взаємодії.
• По-друге, поруч дослідників було виявлено залежність роботи адгезії від швидкості відшаровування полімерного адгезиву, тоді як у разі правильності адсорбційної теорії ця робота, начебто, має залежати від швидкості розсування поверхонь, що у контакті.

Проте проведені останнім часом теоретичні розрахунки показали, що міжмолекулярні сили можуть забезпечити міцність адгезійної взаємодії, що спостерігається на досвіді, навіть у разі неполярних адгезиву і субстрату. Невідповідність роботи, що витрачається на відшаровування, роботі, що витрачається проти дії адгезійних сил, пояснюється тим, що перша включає роботу деформації елементів адгезійного з'єднання. Зрештою, залежність роботи адгезії від швидкості розшаровуванняможе бути задовільно витлумачена, якщо на цей випадок поширити уявлення, що пояснюють залежність когезійної міцності матеріалу від швидкості деформації впливом теплових флуктуацій на розпад зв'язків та релаксаційними явищами.

Електрична теорія адгезії

Авторами цієї теорії є Дерягіні Кротова. Пізніше аналогічні погляди розвивали Скіннерзі співробітниками (США). Свою теорію Дерягін та Кротова ґрунтують на явищах контактної електризації, що відбувається при тісному зіткненні двох діелектриків або металу та діелектрика. Основні положення цієї теорії полягають у тому, що система адгезив-субстратототожнюється з конденсатором, а подвійний електричний шар, що виникає при контакті двох різнорідних поверхонь - з обкладинками конденсатора. При відшаровуванні адгезиву від субстрату, або, що те ж, розсування обкладок конденсатора, виникає різниця електричних потенціалів, яка підвищується зі збільшенням зазору між поверхнями, що розсуваються до певної межі, коли настає розряд. Роботу адгезії в цьому випадку можна прирівняти до енергії конденсатора та визначити за рівнянням (у системі СГС):

W a = 2πσ 2 h/ε a

де σ - Поверхнева щільність електричних зарядів; h - Розрядний проміжок (товщина зазору між обкладками); ε a- Абсолютна діелектрична проникність середовища.

При повільному розсуванні заряди встигають значною мірою стекти з обкладок конденсатора. Внаслідок цього нейтралізація початкових зарядів встигає закінчитися при малому розведенні поверхонь і на руйнування адгезійної сполуки витрачається невелика робота. При швидкому розсування обкладок конденсатора заряди не встигають стекти і їхня висока початкова щільність зберігається аж до газового розряду. Це зумовлює великі значення роботи адгезії, оскільки дія сил тяжіння різноїменних електричних зарядів долається порівняно великих відстанях. Різним характером видалення заряду з поверхонь, що утворюються при розшаровуванні адгезів-повітряі субстрат-повітряавтори електричної теорії та пояснюють характерну залежність роботи адгезії від швидкості розшаровування.

На можливість електричних явищ при розшаровуванні адгезійних сполук вказує низку фактів:

1. електризація поверхонь, що утворилися;
2. поява в деяких випадках розшаровування лавинного електричного розряду, що супроводжується світінням та тріском;
3. зміна роботи адгезії при заміні середовища, в якому проводиться розшаровування;
4. зменшення роботи розшаровування при підвищенні тиску навколишнього газу та його іонізації, що сприяє видаленню заряду з поверхні.

Найбільш прямим підтвердженням стало відкриття явища електронної емісії, що спостерігалася при відриві плівок полімеру від різних поверхонь. Значення роботи адгезії, розраховані виміром швидкості емітованих електронів, задовільно збігалися з експериментальними результатами. Слід, однак, помітити, що електричні явища при руйнуванні адгезійних сполук виявляються лише при сухих зразках і при великих швидкостях розшаровування (не менше десятків см/сек).

Електрична теорія адгезії не може бути застосована до ряду випадків адгезії полімерів один до одного.

1. Вона не може задовільно пояснити утворення адгезійного зв'язку між полімерами, близькими за своєю природою. Дійсно, подвійний електричний шар може виникати тільки на межі контактудвох різних полімерів. Отже, міцність адгезійної сполуки повинна падати в міру зближення природи полімерів, наведених у контакт. Насправді, цього не спостерігається.
2. Неполярні полімери, якщо виходити лише з уявлень електричної теорії, що неспроможні давати міцну зв'язок, оскільки де вони можуть бути донорами і, отже, що неспроможні утворювати подвійний електричний шар. Тим часом практичні результати спростовують ці міркування.
3. Наповнення каучуку сажею, сприяючи високій електричній провідності саженаповнених сумішей, мало б унеможливлювати адгезію між ними. Однак адгезія цих сумішей не тільки одна до одної, а й до металів досить висока.
4. Присутність невеликої кількості сірки, що вводиться для вулканізації в каучуки, не повинна змінювати адгезії, оскільки вплив такого збільшення на контактний потенціал незначний. Насправді ж після вулканізації здатність до адгезії зникає.

Дифузійна теорія адгезії

Відповідно до цієї теорії, запропонованої Воюцькимдля пояснення адгезії полімерів один до одного, адгезія, як і аутогезія, обумовлюється міжмолекулярними силами, а дифузія ланцюгових молекул або їх сегментів забезпечує максимально можливе для кожної системи взаємопроникнення макромолекул, що сприяє збільшенню молекулярного контакту. Відмінною рисою цієї теорії, особливо придатної у разі адгезії полімеру до полімеру, є те, що вона виходить з основних особливостей макромолекул. ланцюгової будовиі гнучкості. Слід зазначити, що здатність до дифузії, як правило, мають лише молекули адгезиву. Однак, якщо адгезив наносять у вигляді розчину, а полімерний субстрат здатний набухати або розчинятися в цьому розчині, може відбуватися і помітна дифузія молекул субстрату в адгезив. Обидва ці процеси призводять до зникнення кордону між фазами і утворення спайки, що представляє поступовий перехід від одного полімеру до іншого. Таким чином, адгезія полімерів розглядається як об'ємне явище.

Цілком очевидно також, що дифузія одного полімеру в іншийє явище розчинення.

Взаєморозчинність полімерів, Що в основному визначається співвідношенням їх полярностей, дуже важлива для адгезії, що цілком узгоджується з відомим правилом Дебройна. Однак помітна адгезія може спостерігатися і між несумісними полімерами, що сильно розрізняються по полярності, в результаті т.з. локальної дифузії або локального розчинення.

Локальне розчинення неполярного полімеру в полярномуможна пояснити неоднорідністю мікроструктури полярного полімеру, що виникає в результаті того, що полімер, що складається з ланцюгів з полярними і неполярними ділянками достатньої протяжності, завжди зазнає мікророзшаровування, подібне до сумішей, що сильно розрізняються по полярності полімерів. Таке локальне розчинення ймовірно у разі, коли дифундують вуглеводневі ланцюги, тому що в полярних полімерах обсяг неполярних ділянок зазвичай більший за обсяг полярних груп. Цим і пояснюється те, що неполярні еластомери зазвичай виявляють помітну адгезію до високомолекулярних полярних субстратів, в той час як полярні еластомери до неполярних субстратів майже не прилипають. У разі неполярних полімерів локальна дифузія може обумовлюватися наявністю в одному або обох полімерах надмолекулярних структур, що виключають дифузію певних ділянках міжфазної поверхні. Значення розглянутого процесу локального розчинення, або локальної дифузії, для адгезії тим більше ймовірно, що, за розрахунками, достатньо проникнення в субстрат молекул адгезиву всього на кілька десятих нм (кілька Å ), щоб адгезійна міцність зросла у багато разів. Останнім часом Догадкіним і Кульозньовимрозвивається концепція, згідно з якою на міжфазній поверхні контакту двох мало- або майже повністю несумісних полімерів може провиходити дифузія кінцевих сегментів їх молекул (Сегментальна дифузія). Обґрунтуванням цієї точки зору є те, що сумісність полімерів збільшується зі зменшенням їхньої молярної маси. Крім того, утворення міцної адгезійної сполуки може визначатися не тільки взаємопереплетенням молекулярних ланцюгів у зоні контакту через об'ємну дифузію, але й дифузію молекул одного полімеру по поверхні іншого. Навіть тоді, коли адгезія обумовлюється суто адсорбційними взаємодіями, адгезійна міцність практично ніколи не досягає свого граничного значення, оскільки активні групи молекул адгезиву ніколи не укладаються точно на активні місця субстрату. Однак можна припустити, що зі збільшенням часу або підвищенням температури контакту укладання молекул буде ставати більш досконалою в результаті поверхневої дифузії окремих сегментів макромолекул. Внаслідок цього міцність адгезійної сполуки зростатиме. Відповідно до дифузійної теорії міцність адгезійної сполуки обумовлена ​​звичайними молекулярними силами, які діють між взаємопереплетеними макромолекулами.

Іноді адгезія полімерів неможливо пояснити з погляду їхньої взаємодифузії і доводиться вдаватися до допомоги адсорбційних або електричних уявлень. Це відноситься, наприклад, до адгезії абсолютно несумісних полімерів або до адгезії еластомеру до полімерного субстрату, що представляє собою зшитий полімер з густою просторовою сіткою. Однак у випадках адгезія зазвичай невелика. Так як дифузійна теорія передбачає виникнення міцного перехідного шару між полімерами, що утворюють адгезійний шов, вона легко пояснює невідповідність роботи розшаровування роботі, яка потрібна для подолання сил, що діють між адгезивом та субстратом. Крім того, дифузійна теорія дозволяє пояснити залежність роботи адгезії від швидкості розшаровування виходячи з тих же положень, на яких засноване пояснення зміни міцності полімерного зразка при зміні швидкості його розтягування.

Крім загальних міркувань, що вказують на правильність дифузійної теорії адгезії, є експериментальні дані, що говорять на її користь. До них відносяться:

1. позитивний вплив на адгезіюіаутогезію полімерівзбільшення тривалості та температури контакту адгезиву та субстрату;
2. зростання адгезії зі зменшенням , полярності та полімерів;
3. різке збільшення адгезії при зменшенні вмісту в молекулі адгезиву коротких бічних відгалужень та ін.

Вплив факторів, що зумовлюють підвищення адгезії або аутогезії полімерів, повністю корелює з впливом на дифузійну здатність макромолекул.

Результати кількісної перевірки дифузійної теорії адгезії полімерівшляхом зіставлення експериментально знайдених і теоретично розрахованих залежностей роботи розшаровування аутогезійного з'єднання від часу контакту та мовляв. маси полімерів опинилися у добрій згоді з уявленням про дифузійний механізм утворення аутогезійного зв'язку. Дифузія макромолекул при контакті двох полімерів була доведена експериментально прямими методами, зокрема за допомогою електронної мікроскопії. Спостереження за кордоном контакту між двома сумісними полімерами, що знаходяться у в'язкотекучому або високоеластичному стані, показало, що вона розмивається в часі, і тим більшою мірою, чим вище температура. Значення швидкості дифузіїполімерів, розраховані за шириною розмитої зони, виявилися досить високими і дозволяють пояснити утворення адгезійного зв'язку між полімерами.

Все наведене вище відноситься до найпростішого випадку, коли наявність у полімері надмолекулярних структур практично не проявляється у аналізованих процесах та властивостях. У разі полімерів, на поведінку яких існування надмолекулярних структур має великий вплив, дифузія може ускладнюватися рядом специфічних явищ, наприклад, частковим або повним дифузійним переходом молекул з надмолекулярного утворення, розташованого в одному шарі, надмолекулярне утворення в іншому шарі.

Адгезія, обумовлена ​​хімічною взаємодією

У багатьох випадках адгезія може бути пояснена не фізичною, а хімічною взаємодією між полімерами. При цьому точної меж між адгезією, зумовленою фізичними силами, і адгезією, що є результатом хімічної взаємодії, не можна встановити. Є підстави вважати, що хімічні зв'язки можуть виникати між молекулами майже всіх полімерів, що містять активні функціональні групи, між такими молекулами і поверхнями металу, скла та ін, особливо якщо останні покриті оксидною плівкою або шаром продуктів ерозії. Потрібно також враховувати, що в молекулах каучуків є подвійні зв'язки, що обумовлюють за певних умов їхню хімічну активність.

Розглянуті теорії, засновані на переважній ролі якогось одного певного процесу або явища при утворенні або руйнуванні адгезійного зв'язку, прикладаються до різних випадків адгезіїабо навіть до різних сторін цього явища. Так, молекулярна теорія адгезіїрозглядає лише кінцевий результат утворення адгезійного зв'язку та природу сил, що діють між адгезивом та субстратом. Дифузійна теорія, навпаки, пояснює лише кінетику утворення адгезійної сполуки і справедлива лише для адгезії більш менш взаєморозчинних полімерів. У електричної теоріїголовна увага приділяється розгляду процесів руйнування адгезійних сполук. Таким чином, єдиної теорії, що пояснює явища адгезіїні і, ймовірно, не може бути. У різних випадках адгезія обумовлюється різними механізмами, що залежать як від природи субстрату та адгезиву, так і від умов утворення адгезійного зв'язку; багато випадків адгезії можна пояснити дією двох чи кількох чинників.

Чому фарба, що наноситься на поверхню, що фарбується після закінчення деякого часу міцно утримується на ній? Чому штукатурне покриття під час застигання схоплюється з основою? Чому в принципі можливе бетонування? Відповідь на ці питання одна: вся справа в адгезії - явище прилипання двох поверхонь, з'єднаних одна з одною.

Що ж таке адгезія

Адгезія визначає можливість склеювання твердих тіл за допомогою клею, а також міцність зв'язку декоративного або захисного покриття з основою. Причиною появи адгезійного зв'язку є вплив молекулярних сил ( фізична адгезія) або сил хімічної взаємодії ( хімічна адгезія).

Інтенсивність адгезії визначається тиском відриву, який слід прикласти до покриття (штукатурки, фарби, герметики тощо), щоб відірвати/відокремити його від основи.

Таким чином, цей показник прийнято вимірювати в одиницях питомого зусилля - мегапаскалях(МПа). Наприклад, значення зусилля відриву (або прилипання, що те саме) в 1 МПа означає, що для відділення покриття, що має площу 1 мм 2 , слід докласти зусилля в 1 Н (нагадаємо, що 1 кг = 9,8 Н). Адгезійні показники покриттів є їхньою основною характеристикою, що забезпечує необхідну міцність, надійність, а також визначає трудомісткість роботи з ними.

Що впливає на адгезійну здатність речовин, що застосовуються у будівництві

У процесі схоплювання робочої суміші у ній відбуваються різні процеси, які зумовлюють певні зміни її властивостей. Зокрема, при усадцірозчинної суміші можливе скорочення поверхні контакту з появою розтягуючих напруг, які призведуть до освіти усадочних тріщин. Як результат – послаблюється зчеплення поверхонь. Наприклад, зчеплення старої бетонної поверхні з новим бетоном не перевищує 0,9…1,0 МПа, тоді як зчеплення сухих будівельних сумішей (до складу яких входять компоненти, що ініціюють процеси хімічної адгезії) з новим бетоном досягає 2 МПа і більше.

Як покращити адгезію

Зазвичай реалізують комплекс заходів, що забезпечують поліпшення зчеплюваності: проводять механічну (шліфування), фізико-хімічну (шпаклювання, ґрунтовку) та хімічну (еластифікацію) обробку поверхні основи. Особливо ефективні зазначені процеси у ремонтно-будівельних роботах, коли контактуючі поверхні різнорідні не лише за своїм хімскладом, а й за умовами їх утворення.

Важливо! Свіжий лужний цементний розчин завжди погано зчіплюється з поверхнею старого бетону, тому при роботах зі старим бетоном обов'язково слід використовувати багатошарові адгезійні суміші

Як виміряти адгезійну здатність матеріалів

ГОСТ 31356-2007 регламентує визначальні показники міцності зчеплення сухих будівельних сумішей із основою. Про послідовність проведення тестових випробувань матеріалів на їх зчеплюваність. Технологія проведення подібних випробувань дозволяє визначити міцність зчеплення таких покриттів, як керамічна плитка, захисні покриття, штукатурка і т.д. з основою.

Для контролю якості виконаних робіт зручно використати адгезиметр системи ОНІКС-АП NEW. Діапазон вимірювання зусиль схоплювання із застосуванням даного приладу становить 0…10 кН. При випробуванні вимірюється зусилля, яке необхідне відділення або відриву покриття від поверхні основи в напрямку, перпендикулярному площині покриття. Зручність застосування адгезиметра полягає в тому, що за його допомогою можливий оперативний контроль якості оздоблювальних та штукатурних робіт. Прилад компактний та зручний в обслуговуванні (див. рис. 1.2,3).

Рис.1. Визначення зусилля схоплювання керамічної плитки за допомогою адгезіометра (крок 1)

Під час проведення масштабних чи ремонтних бетонних робіт дуже часто виникають ситуації, коли немає можливості провести одномоментне заливання всієї бетонної конструкції.

В результаті в місці контакту шарів бетону виникають холодні шви, які ведуть до втрати міцності, порушення водонепроникності, відшарування та інших «неприємностей».

У зв'язку з цим при ремонті бетонних та залізобетонних конструкцій, а також при будівництві стяжок необхідно щоб адгезія бетону до бетонубула якомога глибока та надійна.

Основною причиною поганої адгезії бетону до бетону та відповідно причиною утворення холодних швів та відшарування є природний процес карбонізації бетону.

Вільне вапно як основне джерело функціональної взаємодії бетонних шарів практично відсутнє на поверхні «старого» бетону». Під впливом СО2 навколишнього повітря активне вапно переходить у карбонат кальцію, що є інертною речовиною, що вступає в реакцію тільки з кислотними сполуками.

Тому свіжий бетон, що має лужну реакцію, дуже погано «зчіпується» зі старою карбонізованою поверхнею, і якщо не вжити адекватних заходів, згодом утворює холодні шви або «відходить».

Загальний випадок комплексу заходів для забезпечення якісної адгезії бетону до бетону

• Механічна підготовка старої поверхні: шліфування, знепилення, видалення жирних плям тощо;
• Покриття спеціальним ґрунтом;
• Обробка поверхні спеціальними композиціями "спорідненими" один одному хімічки;
• Обробка поверхні композиціями, що мають високий рівень «прилипання»;
• Застосування складів не «споріднених» один до одного за хімічним складом.

Приклад комплексу заходів для забезпечення високої адгезії бетону до бетону

• Нанесення проміжного адгезійного складу ASOCRET-KS/HB на попередньо оброблену поверхню. Забезпечує необхідний рівень зчеплення із старим бетоном;
• Нанесення ремонтного безсадкового складу, що володіє високою швидкістю набору міцності: ASOCRET-RN – до 20 мм адгезії, ASOCRET-GM100 – до 100 мм глибини адгезії;
• Нанесення фінішного розчину ASOCRET-BS2.

Вказані вище матеріали мають цементно-піщану основу, модифіковану відповідними присадками. Як присадки використовуються так звані «сухі полімери», що являють собою порошкоподібні високомолекулярні сполуки.

При замішуванні подібних сумішей водою утворюється повноцінний рідкий полімер, який надає складу необхідну функціональну властивість - забезпечення надійного зчеплення (адгезії) бетону до бетону.

Адгезія - це зв'язок між наведеними в контакт різнорідними поверхнями. Причини виникнення адгезійного зв'язку – дія міжмолекулярних сил чи сил хімічної взаємодії. Адгезія обумовлює склеювання твердих тіл – субстратів – за допомогою клеючої речовини – адгезиву, а також зв'язок захисного або декоративного лакофарбового покриття з основою. Адгезія відіграє важливу роль у процесі сухого тертя. У разі однакової природи дотичних поверхонь слід говорити про аутогезію (автогезію), яка лежить в основі багатьох процесів переробки полімерних матеріалів. При тривалому зіткненні однакових поверхонь та встановленні в зоні контакту структури, характерної для будь-якої точки в об'ємі тіла, міцність аутогезійної сполуки наближається до міцності когезійної матеріалу (див. когезія).

На міжфазній поверхні двох рідин або рідини та твердого тіла адгезія може досягати гранично високого значення, оскільки контакт між поверхнями в цьому випадку є повним. Адгезія двох твердих тіл через нерівності поверхонь і дотику лише в окремих точках, як правило, мала.

Що таке адгезія поверхні?

Однак висока адгезія може бути досягнута і в цьому випадку, якщо поверхневі шари контактуючих тіл знаходяться в пластичному або високоеластичному стані і притиснуті один до одного з достатньою силою.

Адгезія рідини

Адгезія рідини до рідини або твердого тіла. З погляду термодинаміки причина адгезії - зменшення вільної енергії на одиниці поверхні адгезійного шва в ізотермічно оборотному процесі. Робота оборотного адгезійного відриву Wa визначається з рівняння: > Wa = σ1 + σ2 - σ12

де σ1 і σ2 - поверхневий натяг на межі фаз відповідно 1 і 2 з навколишнім середовищем (повітрям), а σ12 - поверхневий натяг на межі фаз 1 і 2, між якими має місце адгезія.

Значення адгезії двох рідин, що не змішуються, можна знайти з рівняння, зазначеного вище, за легко визначеними значеннями σ1, σ2 і σ12. Навпаки, адгезія рідини до поверхні твердого тіла, внаслідок неможливості безпосереднього визначення σ1 твердого тіла, може бути розрахована лише непрямим шляхом за формулою:> Wa = σ2 (1 + cos ϴ)

де σ2 і ϴ - вимірювані величини відповідно поверхневого натягу рідини та рівноважного крайового кута змочування, що утворюється рідиною з поверхнею твердого тіла. Через гістерези змочування, що не дозволяє точно визначити крайовий кут, за цим рівнянням зазвичай набувають тільки дуже наближені значення. Крім того, цим рівнянням не можна використовувати у разі повного змочування, коли cos ϴ = 1.

Обидва рівняння, прикладені у разі, коли хоча б одна фаза рідка, абсолютно не застосовні для оцінки міцності адгезійного зв'язку між двома твердими тілами, так як в останньому випадку руйнування адгезійної сполуки супроводжується різного роду незворотними явищами, обумовленими різними причинами: непружними деформаціями пекло утворенням в зоні адгезійного шва подвійного електричного шару, розривом макромолекул, «витягуванням» макромолекул одного полімеру з шару іншого, що продифундували, і ін.

Адгезія полімерів

Майже всі застосовувані в практиці адгезиви являють собою полімерні системи або утворюють полімер в результаті хімічних перетворень, що відбуваються після нанесення адгезиву на поверхні, що склеюються. До неполімерних адгезивів можна віднести лише неорганічні речовини типу цементів та припоїв.

Методи визначення адгезії

1. Метод одночасного відриву однієї частини адгезійної сполуки від іншої по всій площі контакту;
2. Метод поступового розшаровування адгезійної сполуки.

Метод відриву - адгезія

При першому способі руйнівне навантаження може бути прикладена в напрямку, перпендикулярному площині контакту поверхонь (випробування на відрив) або паралельному їй (випробування на зсув). Відношення сили, яка долається при одночасному відриві по всій площі контакту, до площі називається адгезійним тиском, тиском прилипання або міцністю адгезійного зв'язку (н/м2, дин/см2, кгс/см2). Метод відриву дає найбільш пряму і точну характеристику міцності адгезійного з'єднання, проте застосування його пов'язане з деякими експериментальними труднощами, зокрема з необхідністю строго центрованого додатку навантаження до випробуваного зразка та забезпечення рівномірного розподілу напруги адгезійного шва.

Відношення сил, що долаються при поступовому розшаровуванні зразка, до ширини зразка називається опором відшаровування або опором розшаровування (н/м, дин/см, гс/см); часто адгезію, що визначається при розшаровуванні, характеризують роботою, яку необхідно витратити на відділення адгезиву від субстрату (дж/м2, ерг/см2) (1 дж/м2 = 1 н/м, 1 ерг/см2 = 1 дин/см).

Метод розшаровування - адгезія

Визначення адгезії розшаровуванням більш доцільно у разі вимірювання міцності зв'язку між гнучкою тонкою плівкою і твердим субстратом, коли в умовах експлуатації відшаровування плівки йде, як правило, від країв шляхом повільного поглиблення тріщини. При адгезії двох жорстких твердих тіл більш показовим є метод відриву, тому що в цьому випадку при додатку достатньої сили може відбутися практично одночасний відрив по всій площі контакту.

Методи випробувань адгезії

Адгезію та аутогезію при випробуванні на відрив, зсув та розшаровування можна визначати на звичайних динамометрах або спеціальних адгезіометрах. Для забезпечення повноти контакту адгезиву та субстрату адгезив застосовують у вигляді розплаву, розчину у летючому розчиннику або мономеру, який при утворенні адгезійної сполуки полімеризується.

Однак при затвердінні, висиханні та полімеризації адгезив, як правило, зазнає усадки, в результаті чого на міжфазній поверхні виникають тангенціальні напруги, що послаблюють адгезійну сполуку.

Ці напруги можуть бути значною мірою усунені введенням в клей наповнювачів, пластифікаторів, а в деяких випадках термообробкою адгезійного з'єднання.

На міцність адгезійного зв'язку, що визначається при випробуванні, істотно можуть впливати розміри і конструкція випробуваного зразка (в результаті дії т. н. крайового ефекту), товщина шару адгезиву, передісторія адгезійної сполуки та інші фактори. Про значення міцності адгезії або аутогезії, можна говорити, звичайно, лише у випадку, коли руйнування відбувається по міжфазному кордоні (адгезія) або в площині початкового контакту (аутогезія). При руйнуванні зразка адгезиву одержувані значення характеризують когезійну міцність полімеру.

Деякі вчені вважають, що можливе лише когезійне руйнування адгезійної сполуки. Адгезійний характер руйнування, що спостерігається, на їх думку, лише здається, оскільки візуальне спостереження або навіть спостереження за допомогою оптичного мікроскопа не дозволяє виявити на поверхні субстрату тонкий шар адгезиву, що залишається. Однак останнім часом і теоретично і експериментально було показано, що руйнування адгезійної сполуки може носити найрізноманітніший характер - адгезійний, когезійний, змішаний і мікромозаїчний.

За такого процесу адгезії здійснюється тяжіння різних видів речовин на молекулярному рівні. Їй можуть бути схильні і тверді тіла, і рідкі.

Визначення адгезії

Слово адгезія у перекладі з латинської означає зчеплення. Це процес, у якому дві речовини притягуються друг до друга. Їхні молекули зчіплюються між собою. В результаті для того, щоб роз'єднати дві речовини, необхідно зробити зовнішній вплив.

Це являє собою поверхневий процес, який є типовим майже для всіх систем дисперсного типу.

Адгезія – це що таке? Адгезія: визначення

Дане явище можливе між такими комбінаціями речовин:

• рідина + рідкість,
• тверде тіло+тверде тіло,
• рідке тіло + тверде тіло.

Усі матеріали, що починають взаємодіяти один з одним при адгезії, називаються субстратами. Речовини, які забезпечують субстратам щільне зчеплення, отримали назву адгезивів. Здебільшого всі субстрати представлені твердими матеріалами, які можуть бути металами, полімерними матеріалами, пластмасою, керамічним матеріалом. Адгезиви представлені переважно рідкими речовинами. Хорошим прикладом адгезиву є така рідина, як клей.

Цей процес може бути результатом:

• механічного на матеріали для зчеплення. У цьому випадку для того, щоб скріпилися речовини необхідно додавання певних додаткових речовин і використання механічних методів зчеплення.
• поява взаємозв'язку між молекулами речовин.
• Утворення подвійного електричного шару. Таке явище відбувається, коли електричний заряд переноситься з однієї речовини на іншу.

В даний час не рідко трапляються випадки, коли процес адгезії між речовинами з'являється внаслідок впливу змішаних факторів.

Міцність адгезії

Міцність адгезії є показником того, як щільно зчіплюються між собою ті чи інші речовини. На сьогоднішній день міцність адгезійної взаємодії двох речовин можна визначити, використовуючи три групи спеціально-вироблених методів:

1. Методи відриву. Вони поділяються ще безліч способів визначення адгезійної міцності. Для визначення ступеня зчеплення двох матеріалів необхідно постаратися, використовуючи зовнішню силу, розірвати зв'язок між речовинами. Залежно від скріплених матеріалів тут можна застосовувати метод одночасного відриву або метод послідовного відриву.
2. Метод фактичної адгезії без втручання у конструкцію, створену шляхом зчеплення двох матеріалів.

При використанні різних методів можуть вийти різні показники, які багато в чому залежать від товщини двох матеріалів. Враховується швидкість відшаровування та кут, під яким необхідно здійснювати роз'єднання.

Адгезія матеріалів

У світі зустрічаються різні види адгезії матеріалів. Сьогодні адгезія полімерів не рідкісне явище. При змішуванні різних речовин дуже важливо, щоб їх активні центри взаємодіяли один з одним. На межі взаємодії двох речовин утворюються електрично заряджені частинки, які забезпечують міцне з'єднання матеріалів.

Адгезія клею є процесом тяжіння двох речовин шляхом механічної взаємодії ззовні. Клей застосовується для склеювання двох матеріалів для створення одного предмета. Міцність скріплення матеріалів залежить від того, якою міцністю має клей при зіткненні з окремими видами матеріалів. Для склеювання матеріалів, які погано взаємодіють один з одним, необхідно посилити дію клею. Для цього можна використовувати спеціальний активатор. Завдяки ньому утворюється міцна адгезія.

Дуже часто у сучасному світі доводиться мати справу зі скріпленням таких матеріалів, як бетон та метали. Адгезія бетону до металу є досить міцною. Найчастіше у будівництві застосовуються спеціальні суміші, які забезпечують надійне скріплення цих матеріалів. Також не рідко застосовується будівельна піна, яка змушує метали та бетон утворювати стійку систему.

Метод адгезії

Методи визначення адгезії є способи, з яких встановлюється те, як різні матеріали можуть взаємодіяти між собою у межах певної специфіки. Різні будівельні об'єкти та побутові пристрої створені з матеріалів, які скріплені між собою. Для того, щоб вони функціонували в нормальному режимі і не завдали шкоди, необхідно ретельно контролювати рівень адгезії між речовинами.

Вимірювання адгезії здійснюється за допомогою спеціалізованих приладів, які дозволяють на виробничому етапі визначити, як міцно вироби прикріплюються один до одного після використання тих чи інших методів скріплення.

Адгезія лакофарбових матеріалів

Адгезія лакофарбових покриттів є зчепленням фарби з різними матеріалами. Найчастіше зустрічається адгезії лакофарбової речовини та металу. Для того, щоб покрити металеві вироби шаром фарби, спочатку проводяться тести взаємодії двох матеріалів. Враховується те, яким шаром необхідно нанести лакофарбову речовину для того, щоб визначити її ступінь адсорбції. Надалі визначається рівень взаємодії фарбуючої плівки та матеріалу, яким вона покривається.

Адгезійна властивість

Сторінка 1

Адгезійні властивості характеризуються нормальною напругою відриву p двох наведених у взаємодію твердих поверхонь. Зростання сили адгезії збільшує інтенсивність гранулоутворення, проте ускладнює роботу з матеріалом через налипання його на стінки апаратів. За інших рівних умов / пекло істотно залежить від концентрації сполучного, причому ця залежність носить екстремальний характер.

Адгезійні властивості клеїв рослинного та тваринного походження нерозривно пов'язані з їхньою хімічною природою. Однак виявити безпосередній зв'язок між хімічною природою адгезиву і субстрату при склеюванні деревини в ряді випадків важко не тільки через складність хімічної природи деревини, але і тому, що вона схильна до більш значних змін, ніж шар адгезиву. Наприклад, в умовах підвищеної вологості та високих температур деревина внаслідок розбухання та усушки деформується. Крім того, дерев'яні конструкції та вироби, освітлені сонячним світлом, поглинають променисту енергію та нагріваються до температури, що значно перевищує температуру навколишнього повітря. Температура у фанерній обшивці літака, наприклад, може досягати 90°С.

Адгезійні властивості грають велику роль при функціонуванні пов'язок.

З одного боку, нижній шар пов'язки повинен легко змочуватися, забезпечуючи щільне прилягання пов'язки до рани, з іншого, поверхнева енергія на межі пов'язка-рана повинна бути мінімальною, щоб забезпечити найменшу травму при її знятті з рани.

Адгезійні властивості надають іноді вирішальний вплив на вибір способу та умов виготовлення, зберігання, застосування та транспортування порошкоподібних матеріалів.

Адгезійні властивості у різних високоміцних і нагрівальних емалей приблизно однакові і значно вищі, ніж у проводів марок ПЕЛ і ПЕЛУ. При випробуванні закручуванням зразки довжиною 50 мм відповідно до ГОСТ 7262-54 повинні витримувати в залежності від своїх розмірів не менше 7-17 кручень. Фактично при цих випробуваннях часто виходять вищі результати. Так, дроти марки ПЕЛР-2 діаметром 055 - 120 мм часто витримують до 30 - 24 кручень.

Адгезійні властивості (клейкість) синтетичних клеїв вивчені ще недостатньо, але вчені припускають, що вони залежать, принаймні, від двох основних факторів: гнучкості ланок макромолекули та наявності в ній полярних груп.

Адгезійні властивості у різних високоміцних емалей приблизно однакові і значно вищі, ніж у дротів марок ПЕЛ та ПЕЛУ. При випробуванні закручуванням зразки довжиною 50 мм відповідно до стандарту повинні витримати залежно від розмірів не менше 7 — 17 кручень. Фактично при цих випробуваннях часто виходять вищі результати. Так, при випробовуваннях проводів ПЕЛР-2 діаметром 0 55 - 1 20 мм зразки часто витримують до 30 - 24 кручень.

Адгезійні властивості деяких плівкоутворюючих матеріалів залежать від їх пластичних властивостей. Так як при затвердінні відбувається усадка плівкоутворювальних матеріалів, то напруги, що розвиваються між плівкою і деревиною, можуть призвести до значного послаблення зв'язку покриття з деревиною - їх відставання, а в крихких покриттях - до розтріскування. Тому в багато лакофарбових матеріалів вводять пластифікатори, що підвищують пластичні властивості покриття. Збільшення товщини лакової плівки негативно позначається на адгезійних властивостях покриттів внаслідок збільшення усадкової напруги.

Адгезійні властивості можуть виявлятися тільки в моношарі частинок, що осіли на стінках або фільтруючих поверхнях газоочисних апаратів, і через дуже малу товщину такого шару, як правило, не впливають на роботу систем пилу і золоуловлювання.

Адгезія бетону до бетону: як, що та чому?

Адгезійні властивості парафіну найбільш сильно збільшують атактичний поліпропілен і окислений петролатум, при цьому їхня спільна присутність дає синергічний ефект.

Адгезійні властивості пилу характеризують схильність частинок пилу до слипання, яка впливає на експлуатаційні параметри пиловловлювачів.

Адгезійні властивості субстратів можуть змінюватися шляхом щеплення. Щеплення здійснюють за допомогою джерел високої енергії або електричному полі.

Адгезійні властивості бітуму роблять його цінним матеріалом для виробництва чи кріплення багатьох виробів.

Сторінки:      1    2    3    4

Видів кріплення існує безліч: зварювання, заклепки, з'єднання за допомогою кріпильних елементів і таке інше. Однак застосування клеючого складу залишається одним з найбільш затребуваних, оскільки дозволяє з'єднати поверхні різних матеріалів і без механічного впливу на предмети.

Укладання клею

Одним із основних факторів вибору при цьому є висока адгезія клею.

Що це таке

Склеювання – спосіб нероз'ємного з'єднання будь-яких елементів, за рахунок формування адгезійної зв'язки між поверхнями, що склеюються. Склад, який використовується для цього, називається клеєм. Речовина може мати природне або штучне походження, але в будь-якому випадку має мати певні властивості.

Адгезія - властивість, що забезпечує міцність з'єднання матеріалів. Після застигання клеючого шару предмети повинні становити єдине ціле. Якщо з'єднання не можна роз'яти, можна говорити про високі адгезійні властивості речовини.

Приготування клеючого складу

Якість це свідчить про здатність клейового складу закріпитися лежить на поверхні. Так, метал є низькопористою речовиною, що вказує на його низькі адгезійні властивості. Звичайний клей, наприклад, на поверхні металу чи скла просто не втримається.

Адгезія – що це таке у будівництві

Клей з підвищеними властивостями адгезій утворює досить міцний зв'язок, щоб з'єднати гладкі поверхні.

Що таке когезія? Міцність, яку забезпечує сам клей під час застигання. Наприклад, пластилін може тимчасово закріпити собою два предмети, проте під дією ваги одного з них матеріал легко руйнується. Клейовий склад із гарною когезією забезпечує міцність зв'язку.

Величина ця відносна, оскільки залежить від характеру і ваги предметів, що склеюються. Так, етикетка, що прикріплюється до пляшки, має мінімальну вагу, і щоб утримати її достатньо суміші з досить низькими когезійними якостями. А ось клей плитковий з адгезій до бетону повинен мати підвищену когезію, оскільки плитка - виріб важкий.

Замішування розчину для плитки

Ще один важливий параметр складу – здатність зберігати міцність з'єднання за різних температур. У побуті використовуються суміші, що забезпечують схоплювання при нормальній температурі, тобто близько 20–30 С. Проте вже у будівельних роботах, при кріпленні каменю та кераміки, при фіксації металевих панелей та цегли цього недостатньо. Випускають різні види виробу, призначені для експлуатації за різних температур.

Адгезія, когезія, температурний діапазон продукту регламентується ГОСТ.

Суть склеювання

Незалежно від природи суміші, що клеїть механізм дії її однаковий і визначається 2 головними факторами.

Клей з гарною адгезією – плитковий, для металевих поверхонь і так далі, надходить споживачеві у напівготовому вигляді. Його компоненти змішані, але вступили в остаточну реакцію. При приготуванні складу - перемішування та змішування сухих компонентів з водою, відбувається хімічна реакція, і речовина починає полімеризуватися. При цьому пастоподібний продукт повільно або швидко перетворюється на твердий стан.

У побуті цей процес називається схоплювання або затвердіння. Відомо, що склеювати матеріали можливо, тільки поки суміш знаходить у напіврідкому стані.

Нанесення клею

Спорідненість матеріалів - зрозуміло, що високою адгезією один до одного мають речовини близькі за природою, винятком є ​​тільки метали. І керамічне виріб - плитка, керамограніт, і бетон є складними з'єднаннями, до складу їх входить досить багато різноманітних компонентів. Якщо розчин, що їх з'єднує, має подібний склад, адгезійні властивості його по відношенню до цих матеріалів будуть підвищеними. Так, для укладання плитки на бетонні та цегляні основи найчастіше використовують склади, що включають цемент.

Як вибрати клей підвищеної адгезії для плитки

Враховувати при цьому доводиться досить пристойний перелік факторів:

• Умови експлуатації – якщо йдеться про зовнішнє оздоблення, то зрозуміло, що кераміка піддаватиметься дії низьких температур, а, отже, використовувати має сенс лише добрий спеціальний склад, стійкий на морозі. Якщо справа стосується облицювання каміна, ситуація протилежна – потрібен матеріал, який витримує дію дуже високих температур.
• Крім того, необхідно враховувати і вологість. Для сирого приміщення знадобиться клей, що відрізняється еластичність. На фото – зразки гарних клейових сумішей.
• Спорідненість до основи - бетон, цегла, цементно-піщані зв'язки вважаються простою основою при обробці керамікою, так як, по-перше, самі є досить пористими матеріалами, а, по-друге, включають безліч компонентів типу цементу, мінерального наповнювача і так далі. Для з'єднання з металевими або скляними поверхнями суміші використовуються тільки спеціалізовані, з підвищеною адгезією по відношенню до низькопористих матеріалів.

Цементний клей для плитки

Адгезія клею для плитки регламентується ГОСТ. Якщо йдеться про пористий варіант, то застосовують звичайні суміші, навіть цементні. Якщо справа стосується низькопористих матеріалів, потрібне особливе рішення. У цю категорію потрапляє, наприклад, керамограніт і клінкер, наприклад, оскільки їх пористість дуже низька і звичайний цементний плитковий склад не утримує виріб на стіні.

ГОСТ 31357-2007

Використовується для укладання важких великоформатних плит та плит середнього формату та ваги з мармуру, натурального та штучного каменю при проведенні внутрішніх та зовнішніх робіт. Максимальна вага плит, що приклеюються, не більше 100кг/м2 поверхні.

КЛЕЙ рекомендується для зовнішнього облицювання основ, схильних до підвищених експлуатаційних навантажень: цоколі, колони, зовнішні сходи, підвали, у внутрішніх приміщеннях з нормальною і підвищеною вологістю: для ванних кімнат, балконів і терас.

Адгезія покриттів

Ідеально підходить для облицювання поверхонь складних основ, таких як старі плиткові покриття, поверхні, що нагріваються та ін.

• Для внутрішніх та зовнішніх робіт
• Для дитячих та медичних закладів
• Ударо- та тріщиностійкість
• Застосування при облицюванні "складних" основ
• Укладання плит методом "зверху-вниз"
• Використання в системі "Тепла підлога"

Характеристики

Температура робіт
Кількість води на 25 кг. сухої суміші
Товщина шару
Витрата під час роботи шпателем 6Х6
Життєздатність розчину
Час укладання плитки
Час коригування положення плитки
Час твердіння
Міцність зчеплення з основою
Утримувана вага плитки
Морозостійкість	не менше 35 циклів
Температура експлуатації	від -50 до +70 ° С
Упаковка

КЛЕЙ володіє підвищеними характеристиками міцності, що дозволяє його використовувати при укладанні важких плит і експлуатувати в жорстких умовах. Висока здатність клеїти дозволяє вести облицювання методом "зверху - вниз".

КЛЕЙ використовується на поверхнях, що нагріваються (до +70С), у тому числі і в системі "Тепла підлога".

Пластичність готового розчину робить клей зручним у роботі. Після набору міцності клей зберігає свої властивості при прямому контакті з водою і вплив негативних температур.

КЛЕЙ є екологічно нешкідливим матеріалом. не виділяє небезпечних для здоров'я людини та навколишнього середовища речовин під час виконання робіт та експлуатації.