Основные определения и понятия.
Руководитель подразделения
Расчет составил
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторным работам по дисциплинам «Материаловедение» «Конструкционные и защитно-отделочные материалы в автомобиле – и тракторостроение», «Современные материалы на автомобильном транспорте»
Набережные Челны 2009 г. Методические указания для подготовки студентов по направлению 651700 «Материаловедение, технологии материалов и покрытий» (специальность 150502 «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов»); бакалавров по направлению 150600.68 "Материаловедение и технология новых материалов". Составил: Бобрышев А.А. – Наб. Челны: Изд-во Камской государственной инженерно-экономической академии, 2009, 34 с.
Рецензент: д.т.н., профессор Астащенко В.И.
Методические указания одобрены методической комиссией факультета Автоматизации и прогрессивных технологий 2009 года.
Ó Камская государственная инженерно-экономическая СОДЕРЖАНИЕ
Особенности и классификация адгезионного взаимодействия пленок. Основные определения и понятия. Следует считать, что адгезия — это связь или взаимодействие между поверхностями двух разнородных контактирующих тел. Для нарушения этой связи необходимо внешнее воздействие определенной величины. Адгезия является синонимом русского слова «прилипание». Иногда под термином «прилипание» подразумевают процесс, ведущий к сближению тел и установлению между ними связи. Только в этом смысле в дальнейшем будет применяться термин прилипание. Кроме того, для определения состояния пленки в процессе адгезии будет применяться понятие «прилипшая пленка». Различают адгезию частиц и жидкости к твердым поверхностям, а также адгезию пленок и покрытий. Адгезия пленок и покрытий — явление, которое возникает при контакте твердых поверхностей с пленками, находящимися на этих поверхностях. Разграничить понятия «пленки» и «покрытия» порой бывает затруднительно. Пленками обычно называют тонкие слои материалов, применяемых для различных целей: упаковки, изоляции, придания декоративного вида и т. д. Покрытиями — тонкие слои, например краски или металла, нанесенные на основу с целью придания определенных свойств или изоляции ее от окружающей среды. Подобные функции в некоторых случаях могут выполнять и пленки. Так, пленки, образованные из высокодисперсных твердых частиц, могут выполнять роль смазочного слоя или сообщать поверхности электрические и другие свойства. Поэтому для сокращения в дальнейшем вместо термина «пленки и покрытия» будем применять какой-либо один термин: «пленки» или «покрытия». С точки зрения адгезионного взаимодействия пленки, как правило, формируются в результате соприкосновения с твердой поверхностью. Кроме того, они могут существовать до взаимодействия с твердым телом, но в результате адгезии они приобретают новые свойства. Пленки могут быть, например, хрупкими, но при контакте с твердой поверхностью за счет адгезии это отрицательное свойство пленок исчезает и пленки могут приобретать другие положительные качества. Прилипшие к твердой поверхности пленки называют адгезивом, а саму поверхность — субстратом или подложкой. Пленки обычно наносят на твердую поверхность для того, чтобы экранировать вострят. Такое экранирование нужно с целью предупреждения коррозии, придания поверхности смазочных, декоративных и других Свойств. Так, тонкие пленки, образованные из порошкообразных материалов, сообщают поверхности необходимые электрические свойства, что используется в печатных схемах приемопередающих устройств. Тонкие металлические пленки, наносимые на изоляторы, обусловливают поверхностную электрическую проводимость. Пленки придают кинолентам необходимые эластичные и другие свойства. Пленки могут образовываться в результате некоторых технологических процессов, например в результате отложения частиц парафина при движении нефти по трубопроводам. В отдельных случаях может иметь место адгезия двух и более пленок, изготовленных из различных материалов. Например, для получения упаковочного материала используют комбинированную пленку, сочетающую положительные свойства ее составляющих. Пленка полиэтилена в результате адгезии с пленкой полиэтилен-терефталата образует эластичный упаковочный материал, обладающий высокой прочностью, паро- и газонепроницаемостью, стойкостью к повышенной влажности воздуха.
Рис. 1. Способ образования пленок: о — слой жидкости; б — пленка; в— слой прилипших частиц В настоящей работе рассматривается система из двух контактирующих тел: адгезива (пленки) и субстрата (поверхности). Речь идет о пленках, прилипших к поверхности только одной стороной (рис. 1, б). Причины адгезии пленок. На основе разграничения понятий адгезии и адгезионной прочности рассмотрим причины этих явлений. Остановимся сначала на причинах адгезии. Работу адгезии можно представить в следующем виде:
Где W — средняя энергия единицы связи, определяющая адгезию; N — число таких связей в расчете на единицу площади адгезива и субстрата. Соотношение (1) является основополагающим для выяснения причин адгезии. Адгезия обусловливается прежде всего различными пилами взаимодействий между молекулами или атомами. Эти взаимодействия приводят к образованию межмолекулярной и химической связей (см. табл. 1). Причины адгезии пленок в газовой и жидких средах Таблица 1
В настоящее е время развита микрореологическая теория адгезии. Суть этой теории заключается в том, что в процессе формирования пленки из расплава происходит заполнение выемов шероховатой поверхности субстрата, увеличивается площадь фактического контакта, а следовательно, и число связей между адгезивом и субстратом, что приводит к росту адгезии и адгезионной прочности. Рост адгезионной прочности доказан прямыми опытами. Помимо этого микрореологическая теория рассматривает адгезионную прочность с общих позиций, основа которых заложена в соотношении (1). Настоящая методика распространяется на лакокрасочные материалы и устанавливает методы определения адгезии лакокрасочных покрытий к металлическим поверхностям:
|
(1)
