Для нормальной работы сайта включите java script в браузере

Виды адгезионных добавок и их применение

Сейчас немного изучим адгезионные добавки, их виды и применение. Раскрыть тему нам помогли сотрудники одной из профильных компаний, что поставляет данную категорию материалов.

Каждый тип материалов, используемых в промышленности и производстве, в зависимости от назначения должен отвечать определенным требованиям, например, по показателям пластичности, электропроводности, устойчивости к старению и т. д.

Понятие адгезии и ее значение

Особое внимание уделяется такому свойству, как адгезия. Говоря простым языком, — это способность образовывать надежное сцепление материалов друг с другом. Так, для повышения показателя адгезии в исходную смесь (будь то краска, эмаль, резина или мастика) вводят специальные добавки. При этом присадки для различных материалов, например, резинотехнических изделий или ЛКМ, различаются между собой.

Виды адгезионных добавок

Среди распространенных разновидностей стоит выделить сосновую канифоль и стирольно-инденовую смолу. Остановимся подробнее на характеристиках и особенностях этих добавок.

Теории адгезии

Адгезия представляет собой крайне сложное явление, с чем связано существование множества теорий, трактующих это явление с различных позиций. В настоящее время известны следующие теории адгезии:

• Когезия и аутогезия

Когезия — это внутренняя сила, которая связывает одинаковые молекулы в материале, сохраняя их близость и взаимодействие в основной массе вещества. Это свойство определяет прочность материала, его способность противостоять внешним воздействиям, структурным деформациям.

Адгезия относится к силам притяжения между разнородными молекулами или веществами, а когезия связана с силами притяжения, действующими между молекулами одного вида.

Аутогезия же означает сцепление слоев или пленок, состоящих из одинакового материала. При создании многослойных покрытий, аутогезия проявляется как взаимодействие между твердой поверхностью подложки и ближайшим слоем или пленкой из того же материала.

Если происходит полное отделение пленки от подложки, значит адгезия разрушена. Если разрушение происходит в самом клеевом слое или в склеиваемом материале, то называется когезионным разрушением. Такие различия в типах разрушения способствуют более глубокому пониманию поведения материала и эффективности адгезионных процессов.

Уравнения адгезии

Адгезия представляет собой обратимую термодинамическую работу сил, направленных на разделение приведённых в контакт двух разнородных (гетерогенных) фаз. Описывается уравнением Дюпре:

[ W_a = \sigma_{13} + \sigma_{12} — \sigma_{23} ]

Где:

• Wa — обратимая работа адгезии на границе раздела фаз,
• σ13 — поверхностная энергия на границе твёрдая поверхность-газ (ТГ),
• σ12 — поверхностная энергия на границе жидкость-газ (ЖГ),
• σ23 — поверхностная энергия на границе твёрдая поверхность-жидкость (ТЖ).

Работа адгезии связана с энергией Гиббса:

[ \Delta G^\circ ]

Отрицательное значение ΔG° указывает на снижение работы адгезии в результате образования межфазного натяжения.

Изменения энергии Гиббса системы в процессе адгезии:

Адгезия и смачивание

Адгезия неразрывно связана со многими поверхностными явлениями, такими как смачивание. Если адгезия обуславливает связь между твёрдым телом и контактирующей с ним жидкостью, то смачивание является результатом подобной связи.

Уравнение Дюпре—Юнга показывает отношение между адгезией, смачиванием и другими поверхностными явлениями:

[σ_{12} = cosθ \cdot Wa]

где:

• σ12 — поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз (жидкость-газ),
• cosθ — краевой угол смачивания,
• Wa — обратимая работа адгезии.

Роль когезии

Когезия вынуждает жидкость формировать капли, поверхностное натяжение делает их почти сферическими, а адгезия держит их на поверхности другого вещества.

Капли росы на лепестках розы являются примером адгезии.

Влияние адгезии на трение

Адгезия существенно влияет на природу трения между соприкасающимися поверхностями. Материалы с низкой адгезией обладают минимальным трением. Например, политетрафторэтилен (также известный как тефлон) обладает низким коэффициентом трения из-за своей низкой адгезии к большинству материалов.

Применение адгезии

Адгезия важна во многих процессах, таких как склеивание, пайка, сварка, нанесение покрытий. Также адгезия матрицы и наполнителя композитов (композиционных материалов) играет важную роль в обеспечении прочности.

Клеточная адгезия в биологии

В биологии клеточная адгезия приводит к образованию различных гистологических структур. Специфичность клеточной адгезии определяется наличием на поверхности клеток белков клеточной адгезии, таких как интегрины и кадгерины.

Что такое адгезия

Адгезия — способность одного материала приклеиваться и удерживаться на поверхности другого.

Адгезив

Адгезив — вещество, специально разработанное для поверхностного сцепления разнородных материалов. Субстраты, которые соединяются, называются основой, на которой формируется когезионное воздействие клея. Адгезивом называют сам клей, а его способность прилипать — адгезией.

Молекулярное взаимодействие

Молекулярное взаимодействие возникает в результате контакта молекул, атомов, ионов, функциональных компонентов, находящихся в поверхностных слоях. Силы притяжения, называемые силами адгезии, приводят к соединению разнородных тел.

Наглядным примером адгезии является соединение краски с металлической поверхностью. Получается надежное сцепление краски и штукатурки со стенами, потолками и бетонными основаниями.

Рис. 1. Механическое зацепление между адгезивом и субстратом на микроскопическом уровне

Прочность соединения зависит от состава, площади контакта, величины и направления приложенной внешней силы. Энергия, затрачиваемая на преодоление адгезионных сил, называется работой адгезии и представляет собой усилие, необходимое для разрыва связи.

Надежная адгезия является важной характеристикой для любого покрытия. Способствуя повышению прочности и долговечности, она также защищает от воздействия окружающей среды. Если сцепление слабое, то покрытие может откалываться или расходиться тонкими слоями, приводя к коррозии и ухудшению характеристик основания.

Рис. 2. Надрезы для проверки адгезии

В области металлургии необходимо обращать внимание на адгезионную способность металла. От нее зависит стойкость сцепления с поверхностью защитных лакокрасочных покрытий, смесей. Подобные покрытия препятствуют коррозионному процессу, уменьшают контакт стальных, алюминиевых изделий с кислородом, водой, кислотами, щелочами. Эффективно защищают металлические изделия от повреждений. Если требования к адгезии металла перед покрытием высокие (свыше 12 МПа), то для подготовки поверхности необходимо использовать технологию.

Нередко случается, что адгезия оказывается сильнее, нежели когезия (степень сцепления внутри однородных материалов). В подобных случаях при приложении разрывающих усилий осуществляется когезионный разрыв (процесс разрыва в объеме одного из соприкасающихся материалов, который является менее прочным).

Процесс адгезии оказывает существенное влияние на природу трения между соприкасающимися поверхностями. Так, при осуществлении трения поверхностей, обладающих низкой адгезией, коэффициент трения минимальный (к примеру, такой популярный в применении материал, как тефлон, в силу крайне низкого значения своей адгезии при взаимодействии с большинством материалов проявляет низкие коэффициенты трения). Некоторые из веществ, обладающих кристаллической слоистой решеткой (молибдена дисульфид, графит и т.п.), а также характеризующиеся низкими значениями когезии и адгезии, широко используют в качестве твердых смазочных материалов.

Что такое адгезия и когезия при использовании клея 3М

Адгезия присутствует в таких процессах, как пайка, сварка, склеивание, нанесение разнообразных покрытий. Адгезия композиционных материалов (наполнителей композитов) и матрицы также является одним из наиважнейших факторов, которые оказывают влияние на их прочность.

Адгезия в строительстве

Адгезия — способность двух разнородных (жидких или твердых) тел к сцеплению между собой на молекулярном уровне. Причина адгезии — молекулярное притяжение контактирующих веществ или их химическое взаимодействие. Единица измерения адгезии — МПа.

Процесс адгезии присутствует в таких строительных процессах как склеивание, пайка, сварка, малярные и изоляционные работы, антикоррозионная защита материалов и изделий, а также нанесение прочих покрытий.

Методы определения адгезии

Адгезия определяется следующими методами (ГОСТ 15140-78):

• Метод плоского трения
• Метод отслаивания
• Метод вырывания из резины

Сосновая канифоль

Данная адгезионная присадка представляет собой хрупкое, стекловидное, аморфное вещество от темно-красного до светло-желтого оттенка. В расплавленном состоянии имеет характерный запах сосновой смолы. Для изготовления используется терпентин — смолистое вещество на основе живицы, которая выделяется при повреждении деревьев хвойных пород.

Состав сосновой канифоли

• Канифоль: 75%
• Скипидар: 18%
• Вода: 6%
• Механические примеси: 1%

Применение сосновой канифоли

Смола может использоваться в производстве:

• Клеев
• Лаков
• Шпаклевок
• Электротехнических изделий

Стирольно-инденовая смола (СИС)

СИС представляет собой твердые неслипающиеся гранулы или пластинки от темно-коричневого до черного цвета. Данный материал получают при ректификации смолы пиролиза, сырого бензина или из полимеров бензольного ряда.

Применение СИС

СИС является эффективным мягчителем для резиновых смесей общего назначения на основе бутадиен-стирольных каучуков. С ее помощью можно добиться высоких технологических и прочностных показателей невулканизированных составов.

Вывод

Использование адгезионных материалов в строительстве и производстве играет важную роль в обеспечении прочности и надежности соединений различных материалов. Эффективный выбор и правильное применение адгезионных присадок способствует улучшению качества и долговечности изделий.

Стирольно-инденовая смола востребована в резинотехнической промышленности. Например, при производстве шин присадку используют в качестве:

Кроме того, СИС применяется при изготовлении лакокрасочных материалов, бетона и гидроизоляции для улучшения показателя адгезии, морозостойкости, пластичности, термостабильности, гигроскопичности.

В заключении отметим, что по данным наших сегодняшних собеседников, перед тем, как купить адгезионные добавки, следует внимательно знакомиться с техническими характеристиками присадок, повышающих показатели адгезии РТИ и ЛКМ.

Лекция 12 КХ21. Тема лекции: «Адгезия и капиллярные явления».

Содержание лекции: «Определение терминов адгезия и когезия. Полная работа адгезии. Высота капиллярного поднятия и опускания. Роль адгезии и капиллярных явлений в технологических и природных процессах».

К явлениям адсорбции и смачивания близки также явления адгезии.

Адгезия (прилипание) — это взаимодействие между приведенными в контакт поверхностями конденсиро­ванных фаз разной природы.

Если две взаимно нераство­римые жидкости либо жидкость и твердое тело, либо, наконец, два твердых тела приведены в тесный контакт, то под действием межмолекулярных сил они прочно при­липают друг к другу, так что для их разделения нужно произвести определенную работу.

Как правило, адгезия и смачивание сопутствуют друг другу и соответствующим образом характеризуют межфазное взаимодействие.

Ад­гезия обусловлена стремлением системы к уменьшению поверхностной энергии, следовательно, является само­произвольным процессом.

Работа адгезии Wa- это работа обратимого разры­ва адгезионной связи, отнесенная к единице площади, Дж/м2.

Полная работа адгезии, приходящаяся на всю пло­щадь S контакта тел, равна:

В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, то есть сцепление внутри однородного материала. В таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, то есть разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Возможны три случая адгезии.

Предположим, что две жидкости 1 и 3 соприкасаются друг с другом и находятся в среде 2. Мысленно отделим их друг от друга (рис.1.). Тогда образуются две поверхно­сти: жидкости 1 с поверхностным натяжением сигма12 , жид­кости 3 с поверхностным натяжением сигма23, а поверхность раздела с поверхностным натяжением сигмаl3 исчезнет.

Рис.1. Изменение межфазных поверхностей при отделении несмешивающихся жидко­стей 1 и 3 в среде 2.

2. Адгезия между жидкостью и твердым телом.

3. Адгезия между твердыми телами.

Работу адгезии в этих случаях невозможно вычислить, так как поверхност­ное натяжение на границе «твердое тело-воздух» обычно неизвестно. Для объяснения адгезии твердого тела к твер­дому телу был предложен ряд теорий, применимых к различным частным случаям, однако универсальной тео­рии до сих пор не существует.

Работу адгезии определяют экспериментально при не­посредственном разрушении соединения или косвенными методами.

Адгезия в значительной степени определяет качество материалов и изделий.

Она также играет большую роль для многих технологических процессов. К таким процессам относятся:

При ликвидации аварийных разливов нефти в морскую воду используют нефтесборочные устройства адгезионного типа. В этих сборщиках проявляется свойство нефти прилипать к некоторым материалам – алюминиевым сплавам, определенным пластмассам. Барабаны, диски или ленты из этих материалов опускаются в слой разлитой нефти, а затем прилипшая к ним нефть счищается специальными скребками.

В антикоррозионной защите адгезия лакокрасочного материала к поверхности металла — наиболее важный параметр, влияющий на долговечность покрытия. Адгезия — прилипание лакокрасочного материала к окрашиваемой поверхности, одна из основных характеристик промышленных ЛКМ. Адгезия лакокрасочных материалов может иметь механическую, химическую или электромагнитную природу и измеряется силой отрыва лакокрасочного покрытия на единицу площади подложки. Хорошая адгезия лакокрасочного материала к окрашиваемой поверхности может быть обеспечена лишь при тщательной очистке поверхности от грязи, жира, ржавчины и прочих загрязнений. Для оценки адгезии/когезии приняты и утверждены специальные критерии.

Капиллярные явления в природе и технике.

Капиллярные явления наблюдаются в содержащих жидкость узких сосудах – капиллярных трубках (диаметр менее 1 мм). Также они наблюдаются в пористых телах, поры в которых имеют размеры коллоидных частиц (радиус 1 – 100 нм).

Погрузим в воду часть стеклянной трубки, см. рис.2а. В результате смачивания стекла водой внутри трубки образуется искривленная поверхность – мениск. Давление воздуха над мениском понижено по сравнению с его давлением над плоской поверхностью воды. В результате возникает выталкивающая сила, поднимающая жидкость в капилляре на высоту h до тех пор, пока вес столба не уравновесит выталкивающую силу. Рис.2а иллюстрирует случай для лиофильных поверхностей – вода смачивает чистое стекло.

Рис.2б предназначен для лиофобных поверхностей, когда смачивание отсутствует. Так ведет себя жидкая ртуть в стеклянном капилляре, а также вода в стеклянном капилляре, стенки которого покрыты парафином или жиром. Кривизна поверхности для ртути положительна, т.е. мениск вогнут внутрь. Дополнительное давление направлено внутрь жидкости, в результате жидкость опускается на высоту h.

Рис 2. Капиллярные явления.

Высота h поднятия и опускания жидкости в капиллярах зависит от:

— радиуса трубки R;

— поверхностного натяжения жидкости (сигма);

— краевого угла смачивания (тета), характеризующего кривизну мениска, см. рис.2.

Расчеты показывают, что для очень тонких капилляров высота поднятия воды h может достигать очень больших величин. Так, если радиус капилляров составляет:

Капиллярное поднятие жидкостей объясняет ряд известных явлений и процессов:

— самопроизвольная пропитка бумаги, хлопковых тканей за счет капиллярного поднятия жидкости в порах, образованных волокнами этих материалов;

— подъем воды из почвы по стволам растений происходит благодаря волокнистому строению древесины;

— поднятие глубинных подземных вод в порах — капиллярах, образованных неплотно упакованными частицами грунтов и почв. Оно обеспечивает существование растительного покрова Земли. Для предотвращения высыхания почвы из-за испарения воды с ее поверхности применяют боронование – разрушение капиллярных каналов поверхностного слоя почвы;

— поднятие влаги в стенах зданий, т.е., в так называемых сырых помещениях – это следствие капиллярности стен и фундамента;

— поднятие воды наблюдается между не полностью погруженными в воду параллельными пластинами при их неплотной стыковке;

— процессы кровообращения в кровеносных сосудах;

— водонепроницаемость некоторых тканей обеспечивается их гидрофобностью и как следствие – отрицательным капиллярным поднятием и т. д.

Вопросы 1 – 10 для самоконтроля усвоения знаний к лекции 12 на тему: «Адгезия и капиллярные явления».

Соседние файлы в папке Даниловская Л. П.

Тестирование качества адгезии

Для оценки используются различные методы, каждый из которых позволяет получить представление о прочности и целостности соединения. Основные методы, используемые для проверки, включают:

Метод микроадгезии: Эта техника проводится с использованием микроскопических инструментов для количественного определения коэффициента адгезии между двумя поверхностями.

Метод поперечного разреза: Метод поперечных надрезов предполагает нанесение на поверхность крестообразных надрезов с последующим наклеиванием клейкой ленты. Быстрое удаление ленты позволяет оценить качество адгезии, неповрежденное покрытие свидетельствует о качественном сцеплении.

Метод натирания: В этом методе наносится износостойкий материал, например абразив. Затем он подвергается истиранию, что позволяет оценить способность покрытия противостоять износу и сохранять свое положение.

Метод отрыва: Этот метод позволяет определить прочность путем постепенного применения силы к поверхности до тех пор, пока не произойдет отрыв. Сила, необходимая для отрыва покрытия от подложки, определяется количественно и показывает прочность соединения.

Виды фиксации

Жесткая фиксация: Адгезив проникает в поры и кристаллизуется, образуя прочное соединение. Он хорошо проявляется на шероховатых поверхностях, используя пористую структуру для усиления межмолекулярных связей.

Пластичная фиксация: Эта форма отличается сохранением эластичности и противодействием разрыву. В отличие от жесткой, пластичная не требует чрезмерного добавления пластификаторов или растворителей, сохраняя адгезионные свойства без снижения соединения с материалом.

Адгезия асфальтобетона и битума

Адгезия битума к минеральным поверхностям, в частности к слоям асфальта необходима для водостойкости асфальтобетонных слоев и общей долговечности конструкции.

Надежное соединение предотвращает разрушение дорог. Плохая адгезия может привести к пагубному воздействию инфильтрации воды, что приводит к нарушению целостности конструкции.

Для повышения адгезии дорожных битумов с минеральными наполнителями, такими как песок, гранит, известняк и доломит необходимо использование добавок. Эти добавки, часто в виде молекул поверхностно-активных веществ, выступают в роли важнейших агентов модификации. Благодаря этому молекулярному изменению между последовательными слоями дороги образуется прочная межфазная связь, эффективно снижающая отслаивание под воздействием воды.

По сути, адгезионные добавки на основе ПАВ выступают в роли посредников молекулярного взаимодействия, образуя крепкую связь между битумом и минеральными компонентами.

Рис. 4. Сцепление асфальтобетона и битума

Факторы, влияющие на качество адгезии

Адгезионные свойства могут снижаться под воздействием данных факторов:

Клеевые смеси на основе крахмала и экстракта водорослей имеют природную основу. Они являются органическими компонентами, безопасными для природы и человека. Однако они не долговечны, так как восприимчивы к биологическим бактериям (грибкам, плесени).

Лаборатория

Добавлено: 03.09.2005 23:17

Advanced member Статус: Не в сетиРегистрация: 25.06.2004 на первой странице.Любые действия с процессором Вы выполняете на свой страх и риск.Успешность операции полностью зависит от вашей аккуратности и внимательности.Помните об этом!Последний раз редактировалось TyPuCToZ 14.01.2018 23:55, всего редактировалось 13 раз(а).

Member Статус: Не в сетиРегистрация: 23.02.2009 Парни сколько градусов можно снять с 11400 при скальпировании?

Вы не можете начинать темыВы не можете отвечать на сообщенияВы не можете редактировать свои сообщенияВы не можете удалять свои сообщенияВы не можете добавлять вложения

Виды адгезии

Механическая адгезия достигается за счет проникновения молекул адгезива в верхний слой субстрата. Важным фактором является шероховатость поверхности или нанесение грунтовки. Клей проникает в поры основания, увеличивая площадь покрытия и повышая ударную прочность при отверждении.

Химическая наиболее прочная форма, действующая на атомарном уровне, когда клей образует связи с поверхностью. Взаимодействие способствует соединению разнородных веществ, подобно процессам сварки и пайки.

Физическая основана на принципе электромагнитной связи между молекулами клея и субстрата. Заряженные частицы клея и поверхности притягиваются друг к другу, что схоже с электромагнитными силами. Примером физической адгезии может служить склеивание картонных коробок скотчем.

Диффузионная подразумевает проникновение вещества в молекулы полимеров, вплетение в их структуру и образование прочных цепей. Этот принцип эффективен для приклеивания полимерных материалов к гладким поверхностям.

Величина сцепления адгезии измеряется в Мегапаскалях (килограммах на квадратный сантиметр). В системе СИ – это Ньютон на 1 квадратный метр, т.е. Паскаль.

Усиление адгезии

Для повышения адгезии необходимо изменить состояние поверхности материала:

Адгезионные свойства строительных и отделочных материалов

Бетон и каменная кладка: Высокая плотность и гладкость приводят к низкой адгезии. Грунтовка улучшает адгезию, шероховатые и сухие поверхности показывают лучшие результаты.

Сцепление бетона с металлом: Соединение между бетоном и металлом часто бывает недостаточно крепким. Специальные эпоксидные и полиуретановые составы обеспечивают надежное сцепление металлических конструкций.

Соединение металла со стеклом: Для соединения металла, прозрачных пластмасс, таких как оргстекло, используются двусторонние ленты или светоотверждаемые акрилатные составы.

Стекло: Стекло прочно соединяется с лаками, красками, герметиками, полимерами, особенно с твердыми пористыми материалами.

Строительные штукатурки и шпаклевки: В основе адгезии лежат принципы механического и химического сцепления. Сухие смеси хорошо сцепляются с такими поверхностями, как железобетон, кирпич, камень.

Клей для плитки: Адгезионная прочность составляет от 0,5 до 1,8 МПа, причем для более тяжелых плиток требуется более высокая адгезия для долговечного применения.

Лакокрасочные покрытия: Межслойная адгезия основана на механическом сцеплении, для достижения оптимальных результатов рекомендуется использовать шероховатые или пористые поверхности.

Деревянные поверхности: Гипс, алебастр необходимы для прочного соединения. Древесина может быть соединена с такими материалами как, битум, краски и лаки.

Анализ адгезии

Анализ необходим для определения прочности связи между материалами, предотвращения коррозии и истирания, а также для разработки новых адгезивов. Он особенно важен для строительных и отделочных составов. Анализ способствует повышению качества и защиты таких покрытий как лаки, краски, цемент, цементно-песчаные составы, клеи. Он также необходим для гидроизоляции таких конструкций, как кровля, трубопроводы и пароизоляция. Анализ адгезии также необходим для защиты от коррозии магистральных трубопроводов и газопроводов.