ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изменение адгезии за счет электрических сил из "Адгезия пленок и покрытий " Изменение адгезии за счет электрических сил. В связи с тем что электрические силы оказывают заметное влияние на адгезионное взаимодействие, можно изменять адгезию, варьируя эти силы. Эта возможность может быть реализована либо путем модификации поверхностей и изменения их донорно-акцепторных свойств, либо наложением внешнего поля, способного изменить параметры двойного слоя. [c.122] При контакте с поверхностью различных пленок изменяется заряд поверхности [8, см. с. 139]. Это изменение может быть вызвано модификацией исходной поверхности за счет адсорбции молекул из расплава адгезива на поверхности субстрата. Изменение поверхностной плотности заряда германия при нанесении различных полимерных пленок показано в табл. 111,2. Поверхностную плотность заряда германия, находящегося в контакте с адгезивом, определяли 40 изменению поверхностной проводимости в отсутствие электри-le Koro поля. [c.122] Из приведенных данных следует, что пленки из полистирола поливинилацетата снижают отрицательный заряд поверхности рмания, а пленки, изготовленные из поливинилового спирта и охлорвинила, обусловливают перезарядку поверхности германия. [c.122] Отсутствуют. ... Полистирол. ... Поливинилацетат. . Поливиниловый спирт Перхлорвинил. . . [c.123] Только в случае адгезии перхлорвинидовых пленок абсолютная величина заряда поверхности превышает заряд германия до контакта с ним полимерных пленок. [c.123] Опытным путем установлено, что наиболее приемлемые для модификации поверхностей функциональные группы молекул можно расположить в следуюш ий ряд [8, см. с. 141] (донор) —NH2 —ОН —ОК —ОСОК —СНз —СНз— —СеНа —галогены С0 —СК (акцептор). Предполагается, что группы молекул образуют на поверхности сплошной монослой. Крайние функциональные группы молекул ряда по отношению ко всем другим функциональным группам являются либо донором (—КН2),либо акцептором (—СК). Донорно-акцепторный ряд расположен по мере убывания донорных свойств и роста акцепторных. Для сообш,ения донорных свойств субстрату, поверхность которого имеет, например, функциональные группы, расположенные в правой части ряда, необходимо использовать для модификации функциональные группы молекул, расположенные левее групп, принадлежащих субстрату. [c.123] Приведем некоторые примеры практического использования до-норно-акцепторного ряда. Как известно, полистирол имеет функциональные группы молекул —СНз— При адгезии его к стеклу, имеющему функциональные группы —ОН, происходит взаимодействие этих групп. Группа —ОН расположена в донорно-акцепторном ряду левее группы -СНз—. Поэтому при отрыве полистирола он получает отрицательный заряд, а стекло получает положительный заряд, что и фиксируется экспериментально. [c.123] Обратная картина имеет место при адгезии полистирола к каучуку, функциональная группа которого — N расположена правее —ОН. Поэтому полистирол в этих условиях заряжается положительно, а каучук — отрицательно. Для лучшего варьирования адгезионными свойствами при модификации поверхностей рекомендуют применять функциональные группы молекул, расположенные по краям донорно-акцепторного ряда, т. е. —КНа или —СК. [c.123] Таким образом, модификация поверхностей может изменять их донорно-акцепторные свойства, что дает возможность управлять величиной адгезионного взаимодействия. [c.124] Покажем возможность применения модификации для изменения адгезии на примере инертного вещества политетрафторэтилена (ПТФЭ). Это вещество обладает рядом положительных свойств достаточной прочностью, хорошими диэлектрическими данными и другими, но реализует незначительную адгезионную прочность. Для модификации ПТФЭ применяют сополимер метилметакрилата с различным содержанием метакриловой кислоты [8]. Модификация поверхности происходит под действием карбоксильных групп —СООН. В результате усиливается донорно-акцепторное взаимодействие и возрастает поверхностная плотность заряда германия, используемого в качестве субстрата. [c.124] По мере роста содержания в пленке метакриловой кислоты и соответственно карбоксильных групп —СООН происходит рост поверхностной плотности заряда, что обусловливает увеличение адгезионной прочности за счет электрических сил. При концентрации метакриловой кислоты, равной 9,8% (масс.), происходит изменение знака заряда пленки, что свидетельствует о перезарядке двойного слоя в зоне контакта. [c.124] Таким образом, модификация поверхности может изменять не только заряд, по и знак заряда двойного слоя в зоне контакта. В области перезарядки двойного слоя адгезионное взаимодействие за счет электрических сил исчезает или близко к нулю. Поэтому для исключения электрических сил следует проводить модификацию контактирующих поверхностей или одной из них таким образом, чтобы попасть в область перезарядки двойного слоя. Так, адгезионная прочность пленки сополимера СКС-30 и метакриловой кислоты к модифицированным функциональным группами —СНд поверхностям стекла будет минимальна в области перезарядки двойного слоя. Б этих условиях адгезионная прочность равна 0,71 Дж/м . [c.124] При положительном заряде поверхности субстрата адгезионная прочность увеличивается до 32 Дж/м , а при отрицательном заряде адгезионная нрочность составляет 12 Дж/м . [c.125] Помимо модификации изменения плотности заряда двойного слоя в зоне контакта можно достигнуть путем ионизации среды, окружающей контактирующие тела, и помещением адгезива и субстрата в электрическое поле. [c.125] Под действием внешнего ионизирующего облучения [8, с. 481 можно изменять адгезионную нрочность. Ионизация может действовать двояко либо уменьшать, либо увеличивать адгезионную нрочность. Уменьшение адгезии вызывается нейтрализацией части зарядов двойного слоя, а увеличение адгезии — повышением плотности зарядов этого слоя. Действие ионизации на адгезию определяется временем облучения, свойствами и расположением источника облучения относительно площади контакта, а также природой контактирующих тел. Так, нри рентгеновском облучении нленки гуттаперчи, прилипшей к стеклу, минимальная адгезия наблюдается нри времени облучения 30 мин [8]. Воздействие рентгеновского облучения на адгезионную нрочность является обратимым, т. е. через некоторое время после облучения адгезионная нрочность восстанавливается и принимает значение, равное адгезионной прочности до облучения. Для пленок гуттаперчи на стекле адгезионная нрочность восстанавливается до первоначального значения через 15 ч после облучения. [c.125] Адгезию пленок полиэтилена моншо изменять путем обработки адгезива и субстрата коронным разрядом в среде азота при потенциале на электроде 15 кВ. Адгезионную нрочность определяли методом сдвига. С увеличением времени обработки в коронном разряде от 1 до 1000 с адгезионная прочность увеличивалась от 1,1 -10 до 1,7 -10 Па [113]. Рост адгезионной прочности объясняется сорбцией па поверхности нленки ионов, образующихся в результате разряда, возникновением двойного электрического слоя и увеличением электрических сил. [c.125] Адгезия серебряных пленок к стеклу изменяется нри воздействии на систему ионов Н+ [114]. Пленка серебра получалась напылением в вакууме и имела толщину 0,1 мкм. Использовали ионы с энергией 20 и 35 кэВ при плотности тока соответственно 3 и 1 10 частиц/(см с). Воздействию ионов подвергались уже сформировавшиеся пленки, прилипшие к поверхности стекла. Адгезионную прочность определяли путем одновременного отрыва пленки. [c.125] После воздействия потоком электронов с энергией 10 мэВ в течение 5 с на серебряную пленку, прилипшую к стеклу, адгезионная прочность снижается за счет разряда двойного слоя от 3,2 -10 до 2,0 10 Па. С ростом продолжительности облучения адгезионная прочность в этих условиях практически не изменяется [114]. [c.126] теоретически и экспериментально моншо определить вклад электрических сил в формирование адгезии. Путем модификации поверхности и изменением внешних условий можно изменять электрические силы, возникшие в результате донорно-акцепторных связей, и адгезию в целом. [c.126] Вернуться к основной статье