Разработка методики экспресс-оценки адгезионных свойств термореактивных материалов изоляции электрических машин
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
? адгезионная прочность практически не зависит от наличия или отсутствия характерных электрических явлений, сопровождающих разрушение адгезионного соединения, что также вызывает сомнение в существенной роли электростатической составляющей адгезионной прочности. В настоящее время нет необходимости привлекать представления о двойном электрическом слое для объяснения высоких значений адгезионной прочности, а также ее зависимости от скорости разрушения. Вполне обоснован вывод о том, что явления, изучаемые в рамках электрической и электронной теорий адгезии, - следствие разрушения адгезионных соединений. В частности, электризация поверхности контакта, перераспределение электронов на границе контакта и связанные с ним явления возникают при отрыве и зависят от скорости отрыва [13].
По мнению Москвитина, развившего электрорелаксационную теорию, высокие значения адгезионной прочности нельзя рассматривать исключительно как результат затраты усилия на разъединение обкладок микроконденсатора. В общем виде адгезионная прочность - это результирующая двух слагаемых:
А = Аэл + Адеф,(1.2)
из которых первое Аэл отражает затраты усилия на преодоления действия любых сил (химических, ван-дер-вальсовых, а также электростатических), а Адеф - деформационная слагаемая, отражающая затраты усилия на деформацию компонентов адгезионного соединения, предшествующую разрушения системы. Адеф зависит от когезионной прочности материала, а также от скорости деформации и определяется релаксационными явлениями. В ряде случаев, по данным Москвитина, Адеф составляет 65 - 85% А. Скоростная зависимость усилия отслаивания объясняется в рамках электрорелаксационной теории релаксацией напряжений в адгезионном соединении. Большим скоростям приложения разрушающей нагрузки соответствуют повышенные значения А, поскольку вклад Адеф в величину А возрастает.
Следует учитывать не только релаксационный характер деформационно-прочностных свойств полимеров в нагруженных адгезионных соединениях. По мнению Москвитина, потери энергии на возбуждение электронов в зоне разрыва также имеют релаксационный механизм. Именно этим можно объяснить увеличивающуюся электризацию и перезарядку поверхностей при ускоренном разрыве. В соответствии с электрорелаксационной теорией адгезионная прочность определяется природой сил взаимодействия между адгезивом и подложкой, числом точек контакта и площадью истинной поверхности контакта, расстоянием между контактирующими точками, диэлектрической проницаемостью среды между контактирующими точками [8].
Одно из характерных свойств полимеров и в частности полимерных адгезивов - цепное строение макромолекул. Именно это обстоятельство, а также гибкость полимерных макромолекул и их способность совершать микроброуновское движение были учтены в диффузионной теории адгезии, развитой Воюцким. В основу этой теории были положены представления о роли переплетения цепей полимеров в самослипании - аутогезии. Адгезия между полимерами, согласно диффузионной теории, так же как и аутогезия, сводится к взаимной или односторонней диффузии цепных молекул или их участков, исчезновению границы между адгезивом и субстратом и к образованию так называемой спайки, представляющей собой постепенный переход от одного полимера к другому.
Следует признать, что диффузия - один из весьма эффективных способов достижения молекулярного контакта между полимерами. Если макромолекулы адгезива при образовании адгезионной связи продиффундируют в подложку на значительную глубину, то суммарное значение сил межмолекулярного взаимодействия может превысить силы, необходимые для разрыва химических связей. Этот факт связан с цепным строением макромолекул. Значение адгезионной прочности может быть различным в зависимости от глубины диффузии. Если это значение превышает определенный предел, то при разрушении адгезионного соединения происходит разрыв макромолекул. Если глубина диффузии недостаточна, то при разрушении адгезионной связи происходит скольжение цепей. Адгезионная прочность пропорциональна числу концевых сегментов макромолекул, продиффундировавших из одного образца в другой, и глубине их проникновения. При малой глубине диффузии адгезионная прочность определяется затратой усилия на преодоление межмолекулярных сил, а при большой - затратой усилия на упругие деформации и разрыв макромолекул.
Роль диффузионных явлений становится существенной только в случае совместимых полимеров. Кроме того, для диффузии необходима определенная молекулярная подвижность. Таким образом, применимость диффузионной теории определяется двумя критериями - термодинамическим и кинетическим.
Для объяснения прочной адгезионной связи между несовместимыми полимерами была высказана гипотеза о локальной диффузии, основанная на представлении о микронеоднородности большинства полярных и слабо полярных полимеров. Предполагается, что в полимерном материале, содержащем полярные и неполярные группы, соединенные в гибкие цепи, всегда будет происходить микрорасслаивание с образованием множества более или менее отделенных друг от друга областей. Именно такая неоднородность и обеспечивает возможность локальной диффузии при контакте с неполярными полимерами.
Диффузионная теория, несмотря на ее применимость только к системам полимер - полимер, сыграла важную роль, поскольку привлекла внимание к такому вопросу, как формирование контакт