Антиадгезионные покрытия, применяемые в пищевой промышленности и их характеристики, страница 3

Диорганосилоксановые полимеры тоже возможно использовать для придания поверхности антиадгезионных свойств. Основа этого вещества силоксановые группы и в процессе термоокислительной деструкции полимер превращается в нелетучую двуокись кремния [3]. Полидиметилсилоксан и его вулканизаты выдерживают длительный нагрев в воздухе до 250 °С, но выше этой температуры они начинают быстро окисляться. Температуру 300 °С полидиметилсилоксан выдерживает в течение очень незначительного времени [3].

Термостабильность можно повысить путем синтеза полидиорганосилоксанов, содержащих два элемента в основной цепи полимера [4].

Гетеросилоксаны обладают повышенной термостойкостью при            300-400 °С, особенно, когда их вулканизовали радиационным способом. Время старения таких полимеров при температуре 300 °С составляет 480-720 часов и быстро снижается до 1,5-2,0 часов при 400 °С [4].

Недостатком такого покрытия является высокая  цена и скорость старения [4].

1.2 Теоретические исследования качества и параметров антиадгезионных покрытий

Адгезия  ̶  это связь между поверхностными слоями двух разнородных тел при касании, возникает на границе раздела фаз. Поверхность, к которому прилипает, называют субстратом или подложкой, а другое тело, которой прилипает, называю адгезивом [4].

             

1   ̶  адгезив; 2  ̶  субстрат

Рисунок 1.1  ̶  Схематичная схема адгезионного соединения [4]

Адгезия равна количеству работы совершённой при разделении адгезива и субстрата. Эта работа зависит от площади контакта и типа разъединения веществ: сдвигом вдоль поверхности или отрывом в направлении, перпендикулярном поверхности раздела фаз [5].

Различают шесть типов адгезии:

1. Адгезия частиц;

2. Адгезия жидкости;

3. Адгезия упруго-вязких пластичных тел к твердой поверхности;

4. Адгезия двух твёрдых тел;

5. Адгезия пленок;

6. Адгезия покрытий.

Адгезия твёрдых тел отличается от адгезии частиц и жидкости наличием у последних способности смачивать поверхность [6].

Адгезия пленок и покрытий  ̶  это работа, затраченная на отрыв при контакте твердой поверхности с пленкой [6].

Плёнка  ̶  это тонкий слой синтетического материала, наносимый на какую-нибудь поверхность или служащий покрытием для различных целей: упаковки, изоляции, придания декоративного вида и т.д. Покрытие  ̶  это тонкий слой, нанесённый на субстрат для придания определённых свойств или изоляции от окружающей среды [7].

Адгезионная прочность состоит из равновесной и неравновесной работы. Неравновесная часть отрыва зависит от толщины адгезива, состояния внешней среды, метода отрыва и материала субстрата [6]. Равновесная часть работы отрыва не зависит от условий отрыва, толщины адгезива и внешней среды [7].

Работа адгезии (А) между двух фаз можно представить следующей формулой:

                                                  (1)

где А ̶ характеризует работу, необходимую для разделения 1 м² поверхности раздела 12 на две поверхности раздела,

σ₁  ̶  поверхностное натяжение фазы 1, ;

σ₂  ̶  поверхностное натяжение фазы 2, ;

σ₁₂ ̶ поверхностное натяжение поверхности раздела соприкасающихся фаз 1 и 2,  .

В теории работа адгезии между двумя фазами очень велика, но на практике работа адгезии должна превышать работу когезии наименее прочного тела [7].

Работу адгезии (А_а) можно представить в общем виде:

                                                   (2)

где Ē  ̶  средняя энергия единичной связи, определяющая адгезию, Дж;

N ̶ количество связей на определённую единицу площади контакта адгезива с субстратом.

В настоящее время существует большое количество теорий адгезии. Наиболее распространённые: диффузионная, химическая, механическая, электрическая, релаксационная, адсорбционная [7].

Общую схему адгезионного взаимодействия можно представить в виде следующей схемы.

1  ̶  Объём адгезива; 2  ̶  Переходный слой адгезива; 3  ̶  Граничный слой;    4  ̶  Переходный слой субстрата; 5  ̶  Объём субстрата

Рисунок 1.2  ̶  Теоретическая реализация адгезионного взаимодействия [7]