1.4. Адгезія полімерів до полімерних армувальних матеріалів

У випадку застосування в якості армувальних матеріалів різних синтетичних волокон механізм адгезії полімерного зв’язувального буде відрізнятися від викладеного вище. Це пов’язане із близькістю хімічної природи армувального та армованого матеріалу, а також – з особливостями поводження синтетичних волокон, їх мікро- і макроструктурою. Очевидно, що в цьому випадку значно збільшується роль дифузійного механізму адгезії й адгезійна міцність залежить від рухливості ланцюгів макромолекул. Основна роль у дифузії й, отже, у скріпленні зразків належить кінцевим сегментам макромолекул, тому дифузія пропорційна кількості кінцевих сегментів макромолекул, що дифундували з одного полімеру в інший, і глибині їхнього проникнення.

Робота розшарування за адгезії складається не тільки з витрат енергії на подолання адгезійних зв’язків, але і з витрат на пружні й еластичні деформації.

Міцність зчеплення Р_а визначають як відношення сили, необхідної для руйнування зчеплення, до геометричної площі контакту. Порівняння Р_а для деяких систем показало, що за величиною міцності зчеплення з адгезивом волокна утворюють ряд:

Віскоза > капрон > лавсан > поліпропілен > фторлон, а зв’язувальні за адгезією до одного типу волокна – капрон > полівініловий спирт > полістирол. Міцність адгезійного зв’язку однозначно визначається хімічним складом і структурою поверхні з’єднуваних матеріалів. Розбіжності у величинах Р_а відбивають розбіжності в роботі адгезії

_,

де – поверхневі натяги з’єднуваних тіл на границі розподілу з повітрям і між собою, незважаючи на необоротність процесу руйнування сполуки. Адгезійна міцність тим вища, чим вища γ_S полімеру, з якого виготовлене волокно.

1.5. Вплив внутрішніх напружень на адгезію

Внутрішні напруження обумовлені процесами формування самого полімеру, не залежно від того, відбувається це формування на підкладці чи в блоці, а також взаємодією полімеру з поверхнею. Чим остання більше, тобто чим більше адгезійна взаємодія, тим більша величина внутрішніх напружень. Розглядаючи питання про зв’язок адгезії й внутрішніх напружень варто пам’ятати, що наявність внутрішніх напружень пов’язана з виникненням відмінностей у формі полімерних ланцюгів на поверхні й зі зміною умов взаємодії активних груп полімеру з поверхнею.

Внутрішні напруження, що діють проти сил адгезії, зменшують роботу адгезії. Напруження, що не достатні для мимовільного розшарування, разом з тим зменшують роботу адгезії на величину, пропорційну цим напруженням. Отже, така система є не рівноважною, а величина адгезії буде визначатися внутрішніми напруженнями. З іншого боку, очевидно, що взаємодія на границі поділу фаз змінює умови протікання релаксаційних процесів і конформації ланцюгів, що створює додаткову нерівноважність системи.

Отже, процеси одержання наповнених полімерів необхідно вести в таких умовах, при яких швидкість релаксації напружень, що виникають підчас формовання полімерної плівки, була б сумірною зі швидкістю процесу утворення полімеру. Тільки в цьому випадку можна забезпечити високу міцність адгезійних зв’язків з одночасним зведенням до мінімуму величини внутрішніх напружень.