Теоретические основы процесса склеивания изделий из кожи, страница 3

После разрыва химических связей в результате возникно­вения несбалансированности зарядов ядра и электронной обо­лочки образуется активный центр, называемый радикалом. Он реакционноспособен, но время жизни различных радикалов раз­лично— от долей секунды до часов и дней. Устойчивые, «долго-живущие» радикалы в области межфазной границы, в субстрате или адгезиве, могут способствовать повышению адгезии. Это используется в технологии склеивания. Существуют различные методы инициирования процесса возникновения радикалов (ко­ронный разряд, обработка горячим газом, абразивная обра­ботка поверхности субстрата непосредственно перед нанесе­нием адгезива и др.).

3.4   Полярность связей и их значение для адгезии

Принципиально важным для адгезии является то, что химиче­ская связь может быть полярной и неполярной, причем поляр­ность может быть выражена в различной степени. Полярность связи — важный фактор, определяющий ее реак­ционную способность.

Полярной является химическая связь, обладающая постоян­ным электрическим дипольным моментом, образующимся вследствие несовпадения центров тяжести отрицательного за­ряда электронов и положительного заряда ядер в молекулах или фрагментах макромолекул — полярных группах.

Вследствие этого полярная группа приобретает определен­ный дипольный момент μ, представляющий собой произведение электрического заряда е на расстояние r между центрами рас­пределения положительных и отрицательных зарядов в моле­куле:

μ, = еr (измеряется в кулон-метрах).

Важно знать, что наличие в макромолекуле полярных групп не всегда свидетельствует о полярности макромолекулы в це­лом. Если полярные связи в макромолекуле расположены сим­метрично, то их электрические поля компенсируются и диполь­ный момент макромолекулы может быть равен или близок к нулю. Характерный тому пример — политетрафторэтилен ...—СF2—СF2—..., называемый в технике флоропластом, теф­лоном. В нем полярные связи С — F взаимокомпенсированы (μ = 0). Не случайно флоропласт является типичным антиадгезионным материалом.

Полярными обычно являются полимеры, содержащие в макро­молекуле группы С—ОН, С—NН2 С—СООН, С—С1 и некото­рые другие. Это поливиниловый спирт, полиакриламид, полиакрилонитрил, поливинилацетат, целлюлоза и ее про­изводные, полиамиды, полиуретаны, поливинилхлорид, полихлоропрен, бутадиен-нитрильные сополимеры. В то же время полимеры на основе алифатических углеводородов (например, полиэтилен, полипропилен, полиизопрен, полиизобутилен) построены симметрично и для них допольный момент близок к нулю, т. е. они неполярны.

О степени полярности полимера в принципе можно судить по значению дипольного момента. Однако для полимеров его определение связано с трудностями, поэтому для оценки поляр­ности полимеров используют другую (косвенную) характери­стику— диэлектрическую проницаемость ε. Условно можно счи­тать полярными те полимеры, для которых ε >3, и неполяр­ными — для которых ε <3.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ   ПРОНИЦАЕМОСТЬ НЕКОТОРЫХ   ПОЛИМЕРОВ:

Полиизопрен (натуральный каучук) 2,3

Полиэтилен, полипропилен 2—2,5

Полихлоропрен           3—5

Бутадиен-нитрильные каучуки

СКН-18                          7,2

СКН-26                        10,5

СКН-40                        13,5

Нитроцеллюлоза          8

Коллаген кожи             7,8

Поливинилхлорид       Около 8

Полиакрилаты              6—7

Полярность играет двоякую роль при склеивании. Во-первых, ее увеличение.усиливает межмолекулярное взаимодействие (за счет ориентационных связей), что приводит к повышению когезии. Во-вторых, полярность появляется в результате наличия полярных групп, которые обычно активнее вступают во взаимо­действие более сильное, чем Ван-дер-Ваальсово (могут образо­ваться водородные, а также химические связи). Это может иметь место и на границе раздела между адгезивом и суб­стратом.

3.5   Механизм образования адгезионного соединения. Теории адгезии

Одной из первых гипотез, объясняющих сцепление пленки адгезива с поверхностью субстрата, была гипотеза о механическом заклинивании адгезива в микродефектах субстрата, т. е. о так называемой механической адгезии. Мак-Бейн рассматривал адгезию как процесс проникания адгезива вследствие миграции в поры и неровности склеиваемых поверхностей субстрата с образованием стержней и заклепок. В качестве примера приводилось склеивание типичных пористых материалов - древесины, бумаги. Однако последующие неудачные попытки склеить деревянные конструкции легкоплавкими металлами показали недостаточность теории механической адгезии для объяснения явления склеивания.