Кислотно-основные взаимодействия полимеров и металлов в адгезионных соединениях (12.09.2011)

Автор: Старостина Ирина Алексеевна

Полипропилен 34,16 34,15 0,95 ~0

Бутилкаучук 22,3 20,9 0,67 0,7

ЭД-20+ДЭТА 39,05 32,4 7,53 1,47

Полиэтилен 36,46 36,46 0 0,5

«Новые» параметры отличаются от имеющихся в литературе, хорошо соответствуют химической природе тестовых жидкостей и дают непротиворечивые результаты при расчете свойств неизвестных поверхностей. Для анилина приводятся впервые. Ани-лин, формамид и диметилсульфоксид (ДМСО) согласно их химической природе имеют значительный основный параметр. Получено подтверждение современным научным взглядам, что вода обладает кислотными свойствами (это обусловлено поглощением СО2 из воздуха). Дисперсионные жидкости (?-бромнафталин и дийодометан), согласно полученным и последним литературным данным, не являются полностью дисперсионными.

В работе была проведена апробация параметров на разнообразных полимерных поверхностях (таблица 5). Отметим близкую к нейтральной природу полистирола, бутилкаучука, полиэтилена, слабокислотную, в порядке возрастания, – полипропилена, поливинилхлорида и поликарбоната. Поверхность эпоксидного покрытия имеет преимущественно кислый характер за счет большей подвижности гидроксильных групп по сравнению с аминогруппами.

Проведенный анализ позволил для определения кислотно-основных свойств твердых поверхностей органической и неорганической природы выбрать наиболее перспективные методы Бергер и ВОЧГ. Апробация метода ВОЧГ подтвердила его работоспособность и применимость к исследованию кислотных и основных свойств полимерных и неорганических материалов. Это многообещающий путь решения адгезионных проблем, несмотря на то, что он весьма сложен в математическом оформлении и нелинейная модификация метода пока находится на стадии разработки.

Метод Бергер, благодаря свой доступности, выглядит предпочтительнее. D дает корректную информацию о кислотно-основных свойствах изучаемой поверхности а, следовательно, и о возможности вступать в кислотно-основ-ное взаимодействие с субстратом. Он позволяет оценить интегральную харак-теристику кислотности или основности любой твердой поверхности (в том числе готового изделия). Большинство же методов пригодно для оценки свойств индивидуальных веществ в жидком или порошкообразном состояниях.

В четвертой главе изучены возможности направленной модификации кислотно-основных свойств полимерных композиционных материалов и металлов в целях обеспечения высокого адгезионного взаимодействия.

Обнаружено, что параметр кислотности (модель Бергер) дает возможность контролировать влияние модификации, а также технологических режимов и способов формирования полимерных материалов на их кислотно-основные свойства.

Например, для полиэтиленовых Пк обнаруживается возрастание D при повышении температуры и времени формирования покрытий, что логично объясняется увеличением в данной ситуации степени окисления полиэтилена. Это служит доказательством высокой чувствительности параметра кислотности даже к небольшим изменениям состояния поверхности. Для эпоксидных Пк установлено, что способ отверждения оказывает существенное влияние на кислотность поверхности. Так, отверждение при повышенной температуре снижает параметр кислотности для всех образцов. Это связано, по-видимому, с тем, что при низких температурах реакция отверждения идет медленно и амин, взаимодействуя с влагой воздуха и углекислым газом, образует аммонийную соль, имеющую кислотные свойства.

Для эпоксидных композиций на поверхностных характеристиках существенным образом сказывается природа отвердителя. Полученные данные представлены в таблице 6 для большого числа эпоксидных Пк с различными ми отвердителями – аминными, аминофенольными, кремнийорганическими, комплексными соединениями на основе кислот Льюиса и три(галоген)алкил-фосфатов.

-,-Oe-). У эпоксидного олигомера более подвижными являются ОН-группы, благодаря чему поверхность имеет преимущественно кислый характер. В структуре ПЭФ-3А содержится большее количество основных -Oe-групп. Это отражается на поверхностных свойствах и кислый характер Пк на основе ПЭФ-3А менее выражен.

Таблица 6-Параметры кислотности эпоксидных Пк с различными

отвердителями

Образец D,(мДж/м2)1/2

Образец D,(мДж/м2)1/2

ЭД-20 + ДЭТА 6,80

ПЭФ-3А +ДЭТА 4,00

ЭД-20 + ДТБ-2 2,00

ПЭФ3А+ПЭПА 3,80

ЭД-20 + АФ-2М 3,40

ПЭФ-3А+АФ-2М 1,10

ЭД-20 + ПЭПА 5,10

ЭД-20+ ОС 1 -0,70

ЭД-20+ОС 2 -0,60

ЭД-20+ОС 3 -0,50

ЭД-20+ОС 4 0,35

ЭД-20+ОС 5 -1,65

ЭД-20+ОС 6 -0,95

ЭД-20+ОС 7 0,60

ЭД-20+ОС 8 2,60

ЭД-20+ОС 9 2,85

ЭД-20+Кроот-1 -2,30

11 -0,08

ЭД-20+УП-583 6,80

12 3,15

Иная картина наблюдается для поверхностей ЭД-20 + ОС 1-ОС 9 и ЭД-20+Кроот-1. Большинство из них имеют слабоосновной характер, а использование отвердителя Кроот-1 придает поверхности эпоксидного покрытия выраженный основной характер (D=-2,3(мДж/м2)1/2).

В присутствии соединений на основе кислот Льюиса и три(галоген)-алкилфосфатов параметр кислотности D несколько ниже, чем при стандартных отвердителях, однако в основном также принимает положительные значения и изменяется в интервале от -0,08 до 4,55 (мДж/м2)1/2, что подтверждает преимущественно кислый характер поверхности полиэпоксидных Пк с отвердителями нового поколения. Таким образом выбором отвердителя можно направленно задавать кислотно-основные свойства эпоксидных Пк в широких пределах.

?????c?ц


загрузка...