El principio de unión de los adhesivos químicos
Seis mecanismos principales de unión de los adhesivos:
1. Teoría de la adsorción
La gente considera la adsorción de sólidos a los adhesivos como la razón principal de la unión. La teoría de la adsorción de la unión adhesiva.
Teóricamente, la principal fuente de fuerza adhesiva es la fuerza molecular del sistema adhesivo, es decir, la fuerza gravitacional de van der y la fuerza de enlace de hidrógeno. La fuerza adhesiva y la fuerza de adsorción entre el adhesivo y la superficie del adherente tienen algunas propiedades iguales. Hay dos procesos en la interacción entre las moléculas adhesivas y las moléculas en la superficie del adherente:
La primera etapa es que las moléculas adhesivas líquidas se difunden a la superficie del adherente con la ayuda del movimiento browniano, causando los grupos polares en las dos interfaces o Los eslabones de la cadena están cerca uno del otro. Durante este proceso, aumentar la temperatura, aplicar presión de contacto y reducir la viscosidad del adhesivo contribuyen a fortalecer el movimiento browniano.
La segunda etapa es la generación de fuerza de adsorción. Cuando la distancia entre las moléculas del adhesivo y el adherente alcanza los 5-10°, se produce una atracción mutua entre las moléculas de la interfaz, acortando aún más la distancia entre las moléculas hasta el estado estable máximo.
Según los cálculos, debido a la fuerza de van der Waals, cuando la distancia entre dos planos ideales es de 10?, la fuerza gravitacional entre ellos puede alcanzar los 10-1000MPa cuando la distancia es de 3-4?, Puede alcanzar hasta 100-1000MPa. Este valor supera con creces la resistencia lograda por los mejores adhesivos estructurales modernos. Por lo tanto, algunas personas creen que siempre que los dos objetos estén en buen contacto, es decir, que el adhesivo humedezca completamente la interfaz de unión y alcance el estado ideal, la fuerza de dispersión por sí sola es suficiente para producir una alta fuerza de unión. Sin embargo, la fuerza de unión real es muy diferente del cálculo teórico. Esto se debe a que la resistencia mecánica de un sólido es una propiedad mecánica, no una propiedad molecular. Su tamaño depende de cada propiedad local del material y no es igual a la suma. de las fuerzas moleculares. El valor calculado supone que dos planos ideales están en estrecho contacto y garantiza que la interacción entre cada par de moléculas en la capa de interfaz se destruya al mismo tiempo. Es imposible garantizar que la interacción entre cada par de moléculas se produzca al mismo tiempo. tiempo.
La polaridad del adhesivo es demasiado alta, lo que en ocasiones dificulta seriamente el proceso de humectación y reduce la fuerza de unión. Las fuerzas intermoleculares son factores que proporcionan adhesión, pero no son el único factor. En algunos casos especiales, otros factores también pueden desempeñar un papel dominante.
2. Teoría de la formación de enlaces químicos
La teoría de los enlaces químicos cree que además de la fuerza de interacción entre el adhesivo y las moléculas adherentes, a veces existen enlaces químicos, como el adhesivo entre ellos. caucho vulcanizado y metal recubierto de cobre. Las investigaciones sobre la interfaz de unión, el efecto de los agentes de acoplamiento en la unión y la interfaz de unión del isocianato sobre metal y caucho han demostrado la formación de enlaces químicos. La fuerza de los enlaces químicos es mucho mayor que la fuerza de Van der Waals; la formación de enlaces químicos no sólo puede mejorar la fuerza de adhesión, sino también superar las desventajas de la desorción que daña las uniones adhesivas. Sin embargo, la formación de enlaces químicos no es universal. Se deben cumplir ciertas condiciones para formar enlaces químicos, por lo que es imposible formar enlaces químicos en todos los puntos de contacto entre el adhesivo y el adherente. Además, el número de enlaces químicos por unidad de interfaz de adhesión es mucho menor que el número de interacciones intermoleculares, por lo que la fuerza de adhesión proviene de fuerzas intermoleculares que no pueden ignorarse.
3. Teoría de la capa límite débil
Cuando el adhesivo líquido no puede mojar bien la superficie del adherente, quedan burbujas de aire en los huecos formando áreas débiles. Por otro ejemplo, si contiene impurezas que son solubles en el adhesivo fundido pero insolubles en el adhesivo solidificado, se formará otra fase en la capa de adhesivo solidificado, creando una capa de interfaz débil (WBL) entre el adherente y el adhesivo en su conjunto. . Además de los factores del proceso, la formación de WBL también puede ser causada por la falta de homogeneidad de la estructura de la capa límite producida por fenómenos termodinámicos como la adsorción del adhesivo y la superficie durante el proceso de moldeo de la formación de la red polimérica o la interacción de la masa fundida. WBL aparecerá en la capa de interfaz no uniforme. La relajación de tensiones y el desarrollo de grietas de este WBL serán diferentes, lo que afectará en gran medida el rendimiento general del material y del producto.
IV. Teoría de la Difusión
Bajo la premisa de que dos polímeros son compatibles, cuando están en estrecho contacto entre sí, interactuarán entre sí debido al movimiento browniano del mismo. Moléculas o el péndulo de los segmentos de cadena fenómeno de difusión. Esta difusión se produce a través de la interfaz entre el adhesivo y el adherente. La difusión da como resultado la desaparición de la interfaz y la creación de una zona de transición.
El sistema de unión no puede explicar la adhesión de materiales poliméricos a metal, vidrio u otros cuerpos duros con la ayuda de la teoría de la difusión, porque a los polímeros les resulta difícil difundirse en dichos materiales.
5. Teoría Electrostática
Cuando el sistema adhesivo y adherente es una combinación de aceptor-donante de electrones, los electrones se transferirán desde el donante (como el metal) al aceptor (como como polímero), se forma una doble capa eléctrica a ambos lados de la zona de interfaz, lo que resulta en una atracción electrostática.
Cuando la capa adhesiva se despega rápidamente de la superficie metálica en un ambiente seco, se pueden observar con instrumentos o a simple vista los fenómenos luminosos y sonoros de descarga, confirmando la existencia de efectos electrostáticos. Sin embargo, el efecto electrostático sólo existe en el sistema de unión que puede formar una doble capa eléctrica, por lo que no es universal. Además, algunos estudiosos señalaron que la atracción electrostática puede tener un impacto significativo en la fuerza de enlace cuando la densidad de carga en la doble capa eléctrica debe alcanzar 1021 electrones/cm2. El valor máximo de la densidad de carga de migración eléctrica de doble capa es de sólo 1019 electrones/cm2 (algunos piensan que es sólo de 1010-1011 electrones/cm2). Por lo tanto, aunque la fuerza electrostática existe en algunos sistemas de enlace especiales, de ninguna manera es el factor dominante.
6. Teoría de la fuerza mecánica
Desde el punto de vista físico y químico, la fuerza mecánica no es un factor que produce fuerza adhesiva, sino un método para incrementar el efecto de unión. El adhesivo penetra en los huecos o lugares cóncavos y convexos de la superficie del adherente y, después de curar, genera una fuerza de malla en el área de la interfaz. Estas situaciones son similares a la unión de clavos y madera o el efecto de las raíces de los árboles implantadas. el suelo. La esencia de la fuerza de conexión mecánica es la fricción. La fuerza de conexión mecánica es muy importante al unir materiales porosos, papel, telas, etc., pero para algunas superficies sólidas y lisas, este efecto no es significativo