2.2 Адгезионная прочность

Померить равновесную работу адгезии между полимером и твердым телом в подавляющем большинстве случаев не представляется возможным из-за очень высокой вязкости полимеров. Поэтому применительно к полимерам определяют не адгезию, а адгезионную прочность. Она измеряется как удельная работа или удельная сила разрушения связи между адгезивом и субстратом [1]. С практической точки зрения при использовании полимеров в качестве клеёв или матрицы для ПКМ важна не работа адгезии, а механическая прочность связи полимера с другой поверхностью.

Однако при механическом разрушении адгезионного соединения работа, затрачиваемая на отслаивание двух тел, идет не только на преодоление адгезии, но и на другие побочные процессы (деформация тела, преодоление сил механических зацеплений, т.д.). Поэтому не только величины, но и понятия адгезии и адгезионной прочности не тождественны, и их нужно четко разграничивать.

Методов определения адгезионной прочности очень много. Их выбор зависит от того, какой нагрузке будет подвергаться адгезионное соединение при эксплуатации. Но из этих способов можно выделить три наиболее часто используемых – это адгезионная прочность при нормальном отрыве (рис. 2.2 а), при отслаивании (рис. 2.2 б) и при сдвиге (рис. 2.2 в).

а б в

Р ис. 2.2 Методы измерения адгезии твердых полимеров к твердому телу. – адгезив (полимер), - - субстрат, - направление приложения нагрузки при разрушении адгезионного соединения.

Для измерения адгезии методами нормального отрыва пользуются образцами грибкового типа, между торцевыми поверхностями которых находится адгезив (рис.2.2 а).

Любая система адгезив - субстрат характеризуется не только величиной адгезии, но и типом нарушения связи между компонентами, т.е. характером разрушения. Общепринятой считается следующая классификация видов разрушений: адгезионное, когезионное и смешанное (рисунок 2.3). Адгезионное разрушение проходит непосредственно по границе раздела фаз. Когезионное разрушение может происходить вблизи поверхности раздела фаз (граничный слой) или в массе, где влияние поверхности раздела не ощущается.

Возможность разрушения адгезионного соединения не по границе раздела фаз является еще одной причиной, не позволяющей отождествлять адгезию и адгезионную прочность.

а б в

Рис. 2.3 Виды разрушений: а - адгезионное; б - когезионное; в - смешанное

2.3 Теории адгезии

Понятно, что адгезия между фазами в ПКМ – это очень важный фактор, определяющий свойства композиционного материала. Следовательно, предсказание прочности адгезионного соединения очень важно при научном подходе к вопросу создания полимерных композитов.

Существует несколько теорий адгезии. Основная задача всех этих теорий - предсказать величину адгезионной прочности между субстанциями исходя из их химического строения, структуры и условий образования контакта между ними. В настоящее время известно много теорий адгезии: механическая теория адгезии, адсорбционная, электрическая, диффузионная, электрорелаксационная, а также некоторые другие теории, по-разному трактующие механизм образования и разрушения адгезионного соединения.