Адгезив: понятие, принципы работы, качество соединения
В качестве первых клеящих материалов использовались натуральные органические и неорганические продукты – растительные смолы, воск, животный жир, глина и битумы. Однако с течением времени и развитием уровня технологий основным сырьем для производства клея стали синтетические вещества. Примерно в это же время появилось представление об адгезиве.
Адгезив – это понятие, объединяющее различные вещества, основным предназначением которых является соединение разнородных материалов путем поверхностного сцепления. Основной принцип действия адгезива связан с установлением межмолекулярных связей между ним и внешними поверхностями соединяемых материалов. Другими словами, адгезив – это научное название клея.
Начало расцвета искусственных адгезивных материалов было положено открытием Луи Бакеландом фенолформальдегидных смол в 1907 году. Эти продукты конденсации фенола с формальдегидом не только послужили сырьем для создания множества различных видов адгезивов, но и позволили глубже и полнее изучить саму суть адгезивных связей.
Развитие знаний об адгезивных материалах вплотную связано с синтезом, то есть созданием, новых полимеров. Полимерами называют сложные соединения с большой молекулярной массой, состоящие из множества одинаковых фрагментов. Синтетические адгезивы были созданы во многом благодаря комплексу открытий полимерных материалов вроде целлулоида (1870 год), фенолформальдегидной смолы (1907), карбамидной смолы (1930-е годы), ненасыщенных полиэфиров (1936) и эпоксидных смол (1938). По сравнению с природными, синтетические клеи имеют более высокие технологические характеристики, способствующие более качественному соединению различных по структуре веществ.
При этом практика склеивания существенно опережала теорию свойств адгезии, явный скачок в которой произошел в 20-х гг. 20 века. Свою долю в него внесли ученые Макбен и Гамахер. Первый является автором понятия механической и специфической адгезии, успешно применяемой и в современных теориях соединения. Второй доказал, что лондоновские (дисперсионные) силы взаимодействия зависят от размера частиц на поверхности соединяемых материалов: частицы размером 10 нм создают дисперсионные силы, действующие в радиусе 100 нм.
Начало современным теориям адгезии и концепциям склеивания положили работы Де-Бройиа, Табора и др. в 50-х гг. 20 века. В соответствии со знаниями из области физической химии они ввели понятие поверхностной энергии и изучали свойства поверхностей разнородных веществ.
Согласно современным теориям адгезии, надежность клеевого соединения зависит от 3 факторов:
В настоящее время основная часть адгезионных теорий трактуют механизм склеивания как межмолекулярное взаимодействие вещества соединяемых поверхностей с полимерной основой клеевого материала. Кроме того, считается, что в прилегающих друг к другу поверхностях соединяемых предметов происходят химические реакции.
Одной из наиболее известных и принимаемых большинством теорий, объясняющих причины склеивания различных веществ, является адсорбционная. В соответствии с ней для качественного и надежного соединения различных материалов необходимо наличие на их поверхностях и в самом клее химически активных, обычно полярных групп. Это обеспечивает создание между ними соответственно химических, ориентационных и индукционных связей.
Устойчивость адгезионных соединений может снижаться из-за наличия на поверхности соединяемых материалов низкомолекулярных веществ (пластификаторов, мономеров, смазок) и состарившихся слоев, малой поверхностной энергии полимерной фазы, разнородности наполненных пластмасс и набухания под влиянием компонентов клеев (как пример, клеев-растворов).
В настоящее время существует множество разновидностей как узкоспециализированных клеев, так и адгезивов, используемых на различных материалах. В зависимости от сферы применения различаются и требования к прочности клеевого соединения.
Адгезивные Системы В Стоматологии
Услышав словосочетание «адгезивные системы» мы представляем что-то сложное и не до конца понятное. И это все больше и больше пытаются упростить, сведя целую систему к одной баночке с однородной жидкостью. А нужно ли это? В этой статье мы выясним какое место в стоматологии занимают адгезивные системы.
Стоматологические композитные материалы не обладают самостоятельной адгезией к тканям зуба, для этого нужен посредник, который обеспечит прочное сцепление. Именно по этой причине мы и прибегаем к этим «адгезивным системам». Адгезивные системы являются очень важным связующим звеном между реставрацией и тканями зуба, поэтому очень важно понимать из чего они состоят,как они работают и с чем их «не едят».
Т.к. эмаль и дентин имеют совершенно отличное по своей структкуре строение, адгезивные системы для них разные.
Эмалевые бонд-агенты (эмадевые адгезивы) состоят из низковязких мономеров композиционных материалов, которые за счет микромеханической адгезии обеспечивают адгезию к эмали зуба. Эмалевые адгезивы гидрофобны, поэтому перед их нанесением эмаль должна быть тщательно высушена (должна быть матовой, меловидно-белой).Необходимо отметить, что эти адгезивы не обеспечивают адгезии к дентину, поэтому необходимо либо изолировать дентин от токсического воздействия изолирующей прокладкой, либо использовать адгезивную систему для дентина (праймер).
Адгезивные системы для дентина
Обеспечить хорошую адгезию гидрофобного материала к гидрофильному достаточно тяжелая задача, которую пытаются решить уже в течении многих лет. За достаточно короткий промежуток времени сменилось несколько поколений адгезивных систем для дентина, при этом развитие шло по двум направлениям – упрощение процедуры использования и улучшение собственно адгезии. Но все мы знаем, что просто и качественно — это далеко не синонимы. Термин “поколение” не имеет по большому счету под собой никакой научной основы, тем не менее он позволяет определенным образом структурировать все многообразие адгезивных систем, присутствующих сегодня на рынке. Принадлежность к тому или иному поколению определяется химическим составом, механическими показателями адгезии и простотой использования.
Адгезивные системы 1 поколения
Первое поколение адгезивных систем обладает достаточно прочной адгезией к эмали, но минимальной к дентину. Механизм адгезии осуществляется за счет взаимодействия кальция, которых входит в состав зубов, и бонда. Спустя некоторое время появлялась послеоперационная чувствительность, т.к. реставрация в дентине «болталась», держась за эмаль всеми силами. Эти адгезивные системы поколения были рекомендованы для использования только с полостями класса III и V.
Адгезивные системы 2 поколения
Главное отличие адгезивной системы второго поколения от первого в том, что этот адгезив будет взаимодействовать со смазанным слоем, который до этого не был задействован. Но это усовершенствование помогло лишь немного увеличить период нахождения реставрации в полости рта. Всё так же наблюдалась послеоперационная чувствительность и около одной трети реставраций спустя год требовали замены.
Адгезивные системы 3 поколения
Спустя некоторое время ученые смогли разработать двухкомпонентную адгезивную систему, которая обеспечивала сцепление композита и с эмалью, и с дентином (показатели сцепления 8-15 МПа), но, видимо,оно все равно было недостаточно хорошим. Значительно уменьшилась послеоперационная чувствительность, увеличился срок службы реставрации, но большинство реставраций требовали замены уже спустя 3 года.
Адгезивные системы 4 поколения
Адгезивные системы 4 поколения стали достаточно большим скачком во всей истории адгезивных систем и до сих пор являются «золотым стандартом». Как я и говорила, что просто и качественно-это далеко не синонимы. Послеоперационная чувствительность снизилась еще больше, а показатель адгезии возрос в два раза. Впервые появилась техника тотального протравливани и влажного дентинного бондинга. Во многом эти адгезивные системы обязаны гибридному слою, который образуется между дентином и композитом. После протравливания адгезив взаимодействует с коллагеновыми волокнами дентина, проникая в дентинные трубочки и формируя промежуточный слой, который не является ни дентином, ни адгезивом, который и получил название гибридного.
Основным недостатком этих систем является сложность использования, т.к. все необходимые компоненты (их три) необходимо смешивать в точных пропорциях. Именно за счет этих неточностей возникали проблемы при применении этих систем.
Как мы уже говорили, эти адгезивные системы содержат 3 компонента:
1) Кондиционер (фосфорная кислота в виде геля для травления эмали и дентина);
2) Праймер (смесь гидрофильных низкомолекулярных соединений, которые проникают во влажный дентин, пропитывают его и образуют гибридный слой);
3) Эмалевая адгезивная система (ненаполненная смола, обеспечивающая связь композита с гибридным слоем и эмалью зуба).
Этапы работы с адгезивными системами 4 поколения Тип 1:
Предусматривает протраливание только эмали.
Предусматривает полное растворение смазанного слоя путем протравливания дентина ортофосфорной кислотой.
Этапы работы с адгезивными системами 4 поколения Тип 2:
Адгезивные системы 5 поколения
В адгезивных системах 5 поколения удалось устранить проблему смешивания – была реализована концепция “одной бутылочки”, т.е. адгезив и праймер были помещены в одну емкость (стали однокомпонентными).
Применение однокомпонентных систем также предусматривает тотальное травление эмали и дентина. Механизм их соединения аналогичен механизму адгезии систем 4 поколения. Эти материалы имеют хорошие показатели адгезии к эмали, дентину, керамике и металлу (на уровне 20-25 МПа), но самое главное их достоинство – это отсутствие этапа смешивания компонентов, некачественное выполнение которого и приводило к снижению показателей адгезии в системах четвертого поколения.
Адгезивные системы пятого поколения до сих пор являются наиболее популярными, так как они просты в использовании и дают предсказуемый результат. Постоперационная чувствительность при их применении также невысока.Но сила адгезии, как ни крути, хуже, чем у нашего «золотого стандарта» — четвертого поколения.
Принципы работы с адгезивными системами
Каких-либо особенных принципов работы с адгезивными системами не имеется, в отличии от предыдущих, но всё же счи
таю, что это следует оговорить.
Адгезивные системы 6 поколения
Очередной задачей разработчиков при совершенствовании адгезивных систем явилась необходимость удаления из перечня выполняемых процедур этапа протравки. В системах шестого поколения эта проблема решена.
Адгезивные системы 6 поколения являются одношаговыми самопротравливающими системами, которые находятся в 2 бутылочках и требуют смешивания непосредственно перед применением. Затем система наносится на эмаль и дентин. При этом одновременно обеспечиваются протравливание, диффузия в ткани зуба и образование гибридной зоны.
По сравнению с адгезивными системами 4 и 5 поколений они проще в применении, работе с ними требует меньше времени за счет сокращения количества этапов, уменьшается риск технической ошибки.
Однако, адгезия к дентину (18-23 МПа) со временем практически не меняется, тогда как адгезия к эмали ухудшается.
Этапы работы с адгезивными системами 6 поколения:
Адгезивные системы 7 поколения
Я не считаю правильным выделять адгезивные системы 7 поколения, их можно просто назвать отдельным подтипом шестого, т.к. все механизмы и принципы работы остаются теми же. Разница лишь в том, что компоненты не нужно смешивать предварительно перед нанесением, они уже все в одной баночке. Да, удобно и практично, но отдаленных результатов использования этих систем нет.
Адгезивные системы 8 поколения
Также состоит из одной баночки, отличие от седьмого в том, что оно содержит наночастицы, которые более глубоко проникают в дентинные канальцы, улучшая при этом адгезию. Отдаленных результатов использования пока нет.
У шестого, седьмого и восьмого поколения сложно проконтролировать этап протравливания. Хорошо это или плохо — нельзя сказать однозначно. Многие врачи все равно при использлвании этих систем предварительно травят эмаль. Но тогда мы увеличиваем время воздействия кислоты на ткани зуба. Ему это понравится?
Также существует зависимость от уровня рН адгезивной системы и ее токсичности. Чем меньше рН, тем более сильное токсическое действие она оказывает. А наиболее низкая рН у шестого,седьмого и восьмого поколения. В любом случае, выбор остается за доктором. Вопрос лишь в том, насколько он осведомлен о составах, механизмах и принципах использования адгезивных систем. Какая цель у врача: сделать быстро или сделать качественно? Выбор за Вами 🙂
Адгезия, прилипание (adhesion)
На межфазной поверхности двух жидкостей или жидкости и твердого тела адгезия может достигать предельно высокого значения, так как контакт между поверхностями в этом случае полный. Адгезия двух твердых тел из-за неровностей поверхностей и соприкосновения лишь в отдельных точках, как правило, мала. Однако высокая адгезия может быть достигнута и в этом случае, если поверхностные слои контактирующих тел находятся в пластическом или высокоэластичном состоянии и прижаты друг к другу с достаточной силой.
Адгезия жидкости к жидкости или жидкости к твердому телу
С точки зрения термодинамики причина адгезии — уменьшение свободной энергии на единице поверхности адгезионного шва в изотермически обратимом процессе. Работа обратимого адгезионного отрыва Wa определяется из уравнения:
где σ1 и σ2 – поверхностное натяжение на границе фаз соответственно 1 и 2 с окружающей средой (воздухом), а σ12 — поверхностное натяжение на границе фаз 1 и 2, между которыми имеет место адгезия.
Оба уравнения, приложимые в случае, когда хотя бы одна фаза жидкая, совершенно неприменимы для оценки прочности адгезионной связи между двумя твердыми телами, так как в последнем случае разрушение адгезионного соединения сопровождается различного рода необратимыми явлениями, обусловленными различными причинами: неупругими деформациями адгезива и субстрата, образованием в зоне адгезионного шва двойного электрического слоя, разрывом макромолекул, «вытаскиванием» продиффундировавших концов макромолекул одного полимера из слоя другого и др.
Адгезия полимеров друг к другу и к неполимерным субстратам
Почти все применяемые в практике адгезивы представляют собою полимерные системы или образуют полимер в результате химических превращений, происходящих после нанесения адгезива на склеиваемые поверхности. К неполимерным адгезивам можно отнести только неорганические вещества типа цементов и припоев.
Методы определения адгезии и аутогезии:
Определение адгезии расслаиванием более целесообразно в случае измерения прочности связи между тонкой гибкой пленкой и твердым субстратом, когда в условиях эксплуатации отслаивание пленки идет, как правило, от краев путем медленного углубления трещины. При адгезии двух жестких твердых тел более показателен метод отрыва, т. к. в этом случае при приложении достаточной силы может произойти практически одновременный отрыв по всей площади контакта.
Адгезиометр
Адгезию и аутогезию при испытании на отрыв, сдвиг и расслаивание можно определять на обычных динамометрах или на специальных адгезиометрах. Для обеспечения полноты контакта адгезива и субстрата адгезив применяют в виде расплава, раствора в летучем растворителе или мономера, который при образовании адгезионного соединения полимеризуется. Однако при отверждении, высыхании и полимеризации адгезив, как правило, претерпевает усадку, в результате чего на межфазной поверхности возникают тангенциальные напряжения, ослабляющие адгезионное соединение.
Напряжения эти могут быть в значительной мере устранены:
На определяемую при испытании прочность адгезионной связи существенным образом могут влиять:
О значениях прочности адгезии или аутогезии, можно говорить, конечно, лишь в случае, когда разрушение происходит по межфазной границе (адгезия) или в плоскости первоначального контакта (аутогезия). При разрушении образца по адгезиву получаемые значения характеризуют когезионную прочность полимера. Некоторые ученые считают, однако, что возможно только когезионное разрушение адгезионного соединения. Наблюдающийся адгезионный характер разрушения, по их мнению, лишь кажущийся, поскольку визуальное наблюдение или даже наблюдение с помощью оптического микроскопа не позволяет обнаружить на поверхности субстрата остающийся тончайший слой адгезива. Однако в последнее время и теоретически и экспериментально было показа но, что разрушение адгезионного соединения может носить самый разнообразный характер — адгезионный, когезионный, смешанный и микромозаичный.
О способах определения прочности адгезионной связи см. испытания лакокрасочных материалов и покрытий.
Теории адгезии
Механическая адгезия
Согласно этой концепции, адгезия осуществляется в результате затекания клея в поры и трещины поверхности субстрата и последующего отверждения клея; если поры имеют неправильную форму и особенно если они расширяются от поверхности в глубь субстрата, образуются как бы «заклепки», связывающие адгезив и субстрат. Естественно, что адгезив должен быть достаточно твердым, чтобы «заклепки» не выскальзывали из пор и щелей, в которые он затекает. Механическая адгезия возможна также в случае субстрата, пронизанного системой сквозных пор. Такое строение характерно, например, для тканей. Наконец, третий случай механической адгезии сводится к тому, что ворсинки, находящиеся на поверхности ткани, после нанесения и отверждения клея оказываются прочно внедренными в адгезив.
Несмотря на то что механическая адгезия в некоторых случаях безусловно играет существенную роль, только ею, по мнению большинства исследователей, нельзя объяснить все случаи склеивания, т. к. хорошо склеиваться могут и совершенно гладкие поверхности, не имеющие пор и трещин.
Молекулярная теория адгезии
Согласно этой теории, предложенной Дебройном, адгезия обусловлена действием ван-дер-ваальсовых сил (дисперсионных сил, сил взаимодействия между постоянными или между постоянным и наведенным диполями), взаимодействием ион — диполь или образованием водородных связей. Свою теорию адгезии Дебройн обосновал следующими фактами:
При расстоянии между молекулами адгезива и субстрата меньше 0,5 нм начинают действовать ван-дер-ваальсовы силы.
A = k [ COOH] n
где [СООН] — концентрация карбоксильных групп в полимере; k и n — константы.
Долгое время оставалось неясным, могут ли межмолекулярные силы обеспечить наблюдаемую на опыте адгезию.
Однако проведенные в последнее время теоретические расчеты показали, что межмолекулярные силы могут обеспечить наблюдаемую на опыте прочность адгезионного взаимодействия даже в случае неполярных адгезива и субстрата. Несоответствие работы, расходуемой на отслаивание, работе, затрачиваемой против действия адгезионных сил, объясняется тем, что первая включает также работу деформации элементов адгезионного соединения. Наконец, зависимость работы адгезии от скорости расслаивания может быть удовлетворительно истолкована, если на этот случай распространить представления, объясняющие зависимость когезионной прочности материала от скорости деформации влиянием тепловых флуктуации на распад связей и релаксационными явлениями.
Электрическая теория адгезии
Авторами этой теории являются Дерягин и Кротова. Позднее аналогичные взгляды развивали Скиннер с сотрудниками (США). Свою теорию Дерягин и Кротова основывают на явлениях контактной электризации, происходящей при тесном соприкосновении двух диэлектриков или металла и диэлектрика. Основные положения этой теории заключаются в том, что система адгезив—субстрат отождествляется с конденсатором, а двойной электрический слой, возникающий при контакте двух разнородных поверхностей,— с обкладками конденсатора. При отслаивании адгезива от субстрата, или, что то же, раздвижении обкладок конденсатора, возникает разность электрических потенциалов, которая повышается с увеличением зазора между раздвигаемыми поверхностями до определенного предела, когда наступает разряд. Работу адгезии в этом случае можно приравнять к энергии конденсатора и определить по уравению (в системе СГС):
где σ — поверхностная плотность электрических зарядов; h — разрядный промежуток (толщина зазора между обкладками); εa — абсолютная диэлектрическая проницаемость среды.
При медленном раздвижении заряды успевают в значительной мере стечь с обкладок конденсатора. Вследствие этого нейтрализация первоначальных зарядов успевает закончиться при малом разведении поверхностей и на разрушение адгезионного соединения затрачивается небольшая работа. При быстром раздвижении обкладок конденсатора заряды не успевают стечь и их высокая начальная плотность сохраняется вплоть до наступления газового разряда. Это обусловливает большие значения работы адгезии, поскольку действие сил притяжения разноименных электрических зарядов преодолевается на сравнительно больших расстояниях. Различным характером удаления заряда с образующихся при расслаивании поверхностей адгезив—воздух и субстрат—воздух авторы электрической теории и объясняют характерную зависимость работы адгезии от скорости расслаивания.
На возможность электрических явлений при расслаивании адгезионных соединений указывает ряд фактов:
Наиболее прямым подтверждением явилось открытие явления электронной эмиссии, наблюдавшейся при отрыве пленок полимера от различных поверхностей. Значения работы адгезии, рассчитанные на основании измерения скорости эмитируемых электронов, удовлетворительно совпадали с экспериментальными результатами. Следует, однако, заметить, что электрические явления при разрушении адгезионных соединений проявляются лишь при совершенно сухих образцах и при больших скоростях расслаивания (не менее десятков см/сек).
Электрическая теория адгезии не может быть применена к ряду случаев адгезии полимеров друг к другу.
Диффузионная теория адгезии
Согласно этой теории, предложенной Воюцким для объяснения адгезии полимеров друг к другу, адгезия, как и аутогезия, обусловливается межмолекулярными силами, а диффузия цепных молекул или их сегментов обеспечивает максимально возможное для каждой системы взаимопроникновение макромолекул, что способствует увеличению молекулярного контакта. Отличительной чертой этой теории, особенно пригодной в случае адгезии полимера к полимеру, является то, что она исходит из основных особенностей макромолекул — цепного строения и гибкости. Следует заметить, что способностью к диффузии, как правило, обладают только молекулы адгезива. Однако если адгезив наносят в виде раствора, а полимерный субстрат способен набухать или растворяться в этом растворе, может происходить и заметная диффузия молекул субстрата в адгезив. Оба эти процесса приводят к исчезновению границы между фазами и к образованию спайки, представляющей постепенный переход от одного полимера к другому. Таким образом, адгезия полимеров рассматривается как объемное явление.
Совершенно очевидно также, что диффузия одного полимера в другой представляет собой явление растворения.
Взаиморастворимость полимеров, которая в основном определяется соотношением их полярностей, очень важна для адгезии, что вполне согласуется с известным правилом Дебройна. Однако заметная адгезия может наблюдаться и между несовместимыми, сильно различающимися по полярности полимерами, в результате т. н. локальной диффузии, или локального растворения.
Локальное растворение неполярного полимера в полярном можно объяснить неоднородностью микроструктуры полярного полимера, возникающей в результате того, что полимер, состоящий из цепей с полярными и неполярными участками достаточной протяженности, всегда претерпевает микрорасслаивание, подобное происходящему в смесях сильно различающихся по полярности полимеров. Такое локальное растворение вероятно в случае, когда диффундируют углеводородные цепи, т. к. в полярных полимерах объем неполярных участков обычно больше объема полярных групп. Этим и объясняется то, что неполярные эластомеры обычно проявляют заметную адгезию к полярным высокомолекулярным субстратам, в то время как полярные эластомеры к неполярным субстратам почти не прилипают. В случае неполярных полимеров локальная диффузия может обусловливаться наличием в одном или обоих полимерах надмолекулярных структур, исключающих диффузию в определенных участках межфазной поверхности. Значение рассмотренного процесса локального растворения, или локальной диффузии, для адгезии тем более вероятно, что, по расчетам, достаточно проникновения в субстрат молекул адгезива всего на несколько десятых нм (несколько Å), чтобы адгезионная прочность возросла во много раз. В последнее время Догадкиным и Кулезневым развивается концепция, согласно которой на межфазной поверхности контакта двух мало- или почти полностью несовместимых полимеров может про исходить диффузия концевых сегментов их молекул (сегментальная диффузия). Обоснованием этой точки зрения является то, что совместимость полимеров увеличивается с уменьшением их молярной массы. Кроме того, образование прочного адгезионного соединения может определяться не только взаимопереплетением молекулярных цепей в зоне контакта из-за объемной диффузии, но и диффузией молекул одного полимера по поверхности другого. Даже тогда, когда адгезия обусловливается чисто адсорбционными взаимодействиями, адгезионная прочность практически никогда не достигает своего предельного значения, поскольку активные группы молекул адгезива никогда не укладываются точно на активные места субстрата. Однако можно предположить, что с увеличением времени или с повышением температуры контакта укладка молекул будет становиться более совершенной в результате поверхностной диффузии отдельных сегментов макромолекул. Вследствие этого прочность адгезионного соединения будет возрастать. Согласно диффузионной теории прочность адгезионного соединения обусловлена обычными молекулярными силами, которые действуют между взаимопереплетенными макромолекулами.
Иногда адгезия полимеров невозможно объяснить с точки зрения их взаимодиффузии и приходится прибегать к помощи адсорбционных или электрических представлений. Это относится, например, к адгезии совершенно несовместимых полимеров или к адгезии эластомера к полимерному субстрату, представляющему собой сшитый полимер с весьма густой пространственной сеткой. Однако в этих случаях адгезия обычно невелика. Так как диффузионная теория предусматривает возникновение прочного переходного слоя между полимерами, образующими адгезионный шов, она легко объясняет несоответствие работы расслаивания работе, требующейся для преодоления сил, действующих между адгезивом и субстратом. Кроме того, диффузионная теория позволяет объяснить зависимость работы адгезии от скорости расслаивания исходя из тех же положений, на которых основано объяснение изменения прочности образца полимера при изменении скорости его растяжения.
Помимо общих соображений, указывающих на правильность диффузионной теории адгезии, имеются экспериментальные данные, говорящие в ее пользу. К ним относятся:
Влияние факторов, обусловливающих повышение адгезии или аутогезии полимеров, полностью коррелирует с их влиянием на диффузионную способность макромолекул.
Результаты количественной проверки диффузионной теории адгезии полимеров путем сопоставления экспериментально найденных и теоретически рассчитанных зависимостей работы расслаивания аутогезионного соединения от времени контакта и мол. массы полимеров оказались в хорошем согласии с представлением о диффузионном механизме образования аутогезионной связи. Диффузия макромолекул при контакте двух полимеров была доказана также экспериментально прямыми методами, в частности с помощью электронной микроскопии. Наблюдение за границей контакта между двумя совместимыми полимерами, находящимися в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, показало, что она размывается во времени, и тем в большей степени, чем выше температуpa. Значения скорости диффузии полимеров, рассчитанные по ширине размытой зоны, оказались достаточно высокими и позволяющими объяснить образование адгезионной связи между полимерами.
Все приведенное выше относится к простейшему случаю, когда наличие в полимере надмолекулярных структур практически не проявляется в рассматриваемых процессах и свойствах. В случае полимеров, на поведение которых существование надмолекулярных структур оказывает большое влияние, диффузия может осложняться рядом специфических явлений, например, частичным или полным диффузионным переходом молекул из надмолекулярного образования, расположенного в одном слое, в надмолекулярное образование в другом слое.
Адгезия, обусловленная химическим взаимодействием
Во многих случаях адгезия может быть объяснена не физическим, а химическим взаимодействием между полимерами. При этом точной границ между адгезией, обусловленной физическими силами, и адгезией, являющейся результатом химического взаимодействия, установить нельзя. Есть основание полагать, что химические связи могут возникать между молекулами почти всех полимеров, содержащими активные функциональные группы, между такими молекулами и поверхностями металла, стекла и др., в особенности, если последние покрыты оксидной пленкой или слоем продуктов эрозии. Надо также учитывать, что в молекулах каучуков имеются двойные связи, обусловливающие в определенных условиях их химическую активность.
Рассмотренные теории, основанные на преобладающей роли какого-нибудь одного определенного процесса или явления при образовании или разрушении адгезионной связи, приложимы к различным случаям адгезии или даже к различным сторонам этого явления. Так, молекулярная теория адгезии рассматривает лишь конечный результат образования адгезионной связи и природу сил, действующих между адгезивом и субстратом. Диффузионная теория, наоборот, объясняет лишь кинетику образования адгезионного соединения и справедлива только для адгезии более или менее взаиморастваримых полимеров. В электрической теории главное внимание уделяется рассмотрению процессов разрушения адгезионных соединений. Таким образом, единой теории, объясняющей явления адгезии, нет и, вероятно, не может быть. В различных случаях адгезия обусловливается разными механизмами, зависящими как от природы субстрата и адгезива, так и от условий образования адгезионной связи; многие случаи адгезии могут быть объяснены действием двух или нескольких факторов.