Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Тимофеева Марина Юрьевна

Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений
<
Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Тимофеева Марина Юрьевна. Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений : Дис. ... канд. хим. наук : 02.00.06 Москва, 2005 157 с. РГБ ОД, 61:05-2/645

Содержание к диссертации

Введение

1. Особенности межфазных процессов адгезии в неидеальных высокомолекулярных системах. 7

1.1. Обзор различных теорий адгезии полимеров. 10

1.2. Равновесная термодинамика адгезии. 18

1.3. Термодинамика неидеальных растворов ВМС . 21

1.4. Физико-химические особенности молекулярных взаимодействий в полимерных адгезивах. 26

1.5. Структура субстратов, их влияние на процессы адгезии. 38

2. Объекты и методы исследований. 43

2.1. Характеристики объектов исследования. 44

2.1.1. Основные характеристики адгезивов. 45

2.1.2. Основные характеристики субстратов. 50

2.1.2.1. Волокнистые полимерные субстраты. 50

2.1.2.2. Металлические субстраты, 54

2.2. Методы исследований 56

2.2.1. Метод определения адгезии. 56

2.2.2. Определение температуры размягчения методом «Кольца и шара» 58

2.2.3. Вискозиметрические исследования. 59

3. Разработка полуэмпирической феноменологической модели адгезии. 64

4. Исследование физико-химических особенностей процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений . 71

4.1. Исследование вязкости растворов. 71

4.2. Исследование температуры размягчения нефтеполимерных систем. 75

4.3. Расчет критических концентраций растворов адгезивов . 78

4.4. Исследование процессов адгезии концентрированных растворов высокомолекулярных соединений к волокнистым субстратам. 81

4.5. Исследование процессов адгезии нефтеполимерных систем к волокнам различной природы. 88

4.6. Исследование работы сил адгезии растворов полимеров к металлическим субстратам 96

4.7. Статистическая проверка адекватности модели. 108

4.8. Исследование феноменологической модели в системах полиэлектролитов. 110

4.9. Исследование термодинамических характеристик адгезии. 114

4.10. Выводы к главе. 117

5. Влияние структуры полиэфирного волокнистого армирующего материала на взаимодействие «адгезив - субстрат». 118

5.1. Влияние структуры армирующей основы на адгезионное взаимодействие в системе «сталь - полиэфирная сетка - раствор полипропилена». 118

5.2. Некоторые химико-технологические аспекты оптимизации аппретирующих композиций . 129

5.3. Выводы. 138

Заключение. 140

Общие выводы 147

Используемая литература

Введение к работе

Особый интерес для теории и практики представляет исследование поведения концентрированных полимерных систем в растворителях в области выше перекрывания гауссовых клубков вплоть до точки гелеобразования. Такие концентрированные растворы полимеров находят применение в качестве адгезивов, в частности, в виде клеев и связующих в производстве композиционных материалов для различных областей промышленности: машиностроения, медицины, текстильной и других. Важным критерием надежности сцепления отдельных фаз композиционных материалов является ф прочность межфазного соединения на границе «субстрат - адгезив». Адгезионная прочность характеризует способность адгезионного соединения сохранять свою целостность. Межфазные молекулярные силы, ответственные за адгезию, не только влияют на уровень адгезионной прочности, но и оказывают влияние на комплекс свойств адгезионных соединений. Существующие теории (механическая, адсорбционная, электрическая, диффузионная, реологическая) адгезии рассматривают адгезионное взаимодействие в идеальных и (или) сильно разбавленных растворах полимеров. Несмотря на большое количество работ в области адгезии, физико-химические закономерности адгезии в областях полуразбавленных и концентрированных растворов полимеров и многокомпонентных высокомолекулярных системах остаются мало изученными.

Современные технологии изготовления адгезивов и клеящих веществ недостаточно используют представления о структуре и природе концентрированных растворов полимеров. Рецептуры клеевых композиций не оптимальны, потому что теоретические вопросы исследования таких адгезивов далеки от своего разрешения.

Целью работы являлась разработка полуэмпирической феноменологической модели адгезии, описывающей адгезию в широкой области концентраций в неидеальных средах с сильным межмолекулярным взаимодействием, изучение физико-химических особенностей адгезии концентрированных растворов высокомолекулярных соединений к волокнистым и металлическим субстратам; обобщение результатов исследований в рамках данной модели.

Для достижения поставленной цели было необходимо;

- исследовать адгезионную прочность от концентрации и температуры в различных системах «адгезив - субстрат»;

- изучить реологические свойства растворов и расплавов полимеров (характеристическую вязкость, температуру размягчения);

- установить закономерности изотермы адгезии.

Научная новизна. В результате исследования адгезии растворов полимеров к волокнистым и металлическим субстратам:

- Предложена полу эмпирическая феноменологическая модель, описывающая взаимодействие адгезива с субстратом в областях концентраций до точки гелеобразования, при этом адгезионное взаимодействие рассматривается как изобарное расширение неидеального газа из агрегатов (микрокапель полимерных кластеров) в поле молекулярных сил субстрата.

- Показана адекватность модели адгезии, как изобары расширения газа полимерных кластеров (показано, что степень агрегации кластеров в более крупные структуры достигает 1-5) в поле молекулярных сил субстрата на волокнистых (полиэфирных, вискозных, стеклянных) и металлических (сталь, титан) субстратах при использовании в качестве адгезивов водных растворов полимеров (ПВА, КМЦ, ПАА) и нефтеполимеров, получены вириальные коэффициенты изобары адгезии.

- Определены основные термодинамические характеристики адгезии в системах «субстрат - адгезив»: энтальпия (2,42 - 32,20 КДж/моль), энтропия адсорбции ( 0,08 - 1,00 Дж/моль К), энергия взаимодействия (2,57 - 41,44 КДж/моль), которые свидетельствуют, что между адгезивом и субстратом имеют место межмолекулярные взаимодействия. - Определена величина критической ячейки сетки армирующей основы для различных температур нефтеполи мерного адгезива, при которой наблюдается минимальный или максимальный переход нефтеполимерного адгезива на армирующую основу. Рассчитана вероятность протекания адгезива через ячейки, наличие которой позволяет регулировать геометрию армирующей основы.

Нелинейные зависимости адгезии от концентрации растворов позволяет прогнозировать прочность адгезионных соединений различных материалов, создавать оптимальные сочетания армирующих матриц и наполнителей, обеспечивающих максимальную адгезию.

Практическая значимость. Полученные результаты применяются для:

- прогнозирования адгезионной прочности на границе «субстрат - адгезив»;

- регулирования размера ячейки армирующей основы;

- создания аппретирующих составов на основе водорасворимых полимеров, придающих текстильным материалам, входящим в состав композитов, максимальную адгезию к растворам полиолефинов в углеводородных средах.

Разработаны оптимальные аппретирующие композиции на основе водорастворимых поли вин ил ацетатов и латексов. Технология заключительной обработки отработана на текстильном нетканом полотне «геосетка» в условиях промышленного производства на ЗАО «Текстильная Туймазинская фабрика». Обработанные полотна отличаются улучшенными адгезионными свойствами, формоустойчивостью, огнестойкостью.

Апробация работы. Результаты работ докладывались на следующих конференциях:

- Международная конференция «Композиционные материалы в промышленности (СЛАВПОЛИКОМ - 2000)» (30 мая - 2 июня. 2000г., г. Ялта, Украина);

« - Международная научно-техническая конференция «Полимерные композиты 2000» (12-13 сентября, 2000г., г. Гомель, Беларусь);

- Международная конференция «Композиционные материалы в промышленности (СЛАВПОЛИКОМ - 2001)» (28 мая - 2 июня. 2001г., г. Ялта, Украина);

- Всероссийская научно-практическая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль 2001) (Москва, 2002).

- II конгресс нефтегазопромышленников России, секция «Нефтепереработка и нефтехимия - с отечественными технология в XXI век» (25-28 апреля 2000г. г. Уфа);

- III конгресс нефтегазопромышленников России, секция «НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА И НЕФТЕХИМИЯ. Проблемы и перспективы» (22-25 мая 2001г. г. Уфа);

- V конгресс нефтегазопромышленников России, секция «НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА И НЕФТЕХИМИЯ. Проблемы и перспективы» (23-26 мая 2003г. г. Уфа);

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 работ (из них 10 статей, 9 тезисов).

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 157 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы из 130 ссылок. Работа содержит 50 таблиц и 43 рисунка. 

Термодинамика неидеальных растворов ВМС

Полимерные адгезивы - это концентрированные и сильно структурированные растворы и расплавы полимеров. Растворы, с концентрацией выше концентрации перекрывания Гауссовых клубков, как правило, являются полуразбавленными неидеальными растворами. К неидеальным относят те растворы, у которых не выполняется хотя одно из трех физико-химических условий идеальности [28]: 1. Внутренняя энергия компонента і не зависит от концентрации: Е І = Еоі ЛЕ І = 0 (і = 1,2, ...,к). 2. Парциальный объем компонента і при растворении остается постоянным: V i = Voi; Д V i = 0. 3. Парциальная молярная энтропия компонента / при растворении возрастает на величину, равную — Rln х,: S i - Soi = - Л /л JC, ; Л S j = — R In x,-; Кроме того, во многих случаях течение неидеальных растворов не подчиняется закону Ньютона. Такие системы описываются уравнением Освальда Де Вина [29, 30]: x = Kf (1.12) где К - коэффициент, характеризующий консистентность, п - коэффициент структурирования (п = 1, для псевдопластиков п 1). Для систем с п 1 с достаточно развитой структурой реологическое поведение может быть описано уравнением Гершеля — Баркли [31]: z = T0 + Kf (1.13) Важной проблемой является применимость уравнения . состояния неидеального раствора к растворам полимеров.

Теория жидкостей, основанная на изучении радиальной функции распределения атомов, впервые развитая Д.Г. Кирквудом и И. Ивоном, была в дальнейшем продолжена Н.Н. Боголюбовым, М. Борном, Дж. Е. Майером и др. Наиболее строгий вариант теории был предложен Н.Н. Боголюбовым. [28] I іІ г V Jf In пс ! ; . ; У о [Г-Г[ W , )-!}. (1-14) в,(0=К(0 (1.15) где р(г) — радиальная функция распределения; г — расстояние между молекулами; Т - температура; к -постоянная Больцмана; U(r) - потенциальная энергия взаимодействия частиц; V — объем, приходящийся на одну молекулу, Е — энергия распределения; t - время Уравнения (1.14) и (1.15) относятся к случаю, когда жидкость представляет собой раствор, состоящий из к компонентов. Индексы а, Ь, с N обозначают различные молекулы; пс =—-, где N - общее число молекул, Nc N число молекул сорта с; v = — - объем, приходящийся в среднем на одну N молекулу. Уравнение, выведенное Н. Н. Боголюбовым, может быть применимо для приближенного расчета радиальной функции распределения.

Следствием уравнения Н. Н. Боголюбова является уравнение Дж. И. Майера [28]. Для свободной энергии раствора, следуя методу Май ера, получим: F-F.-M lf) (1.16) где F — свободная энергия раствора, N2 — число молекул в системе, к — постоянная Больцмана, Т - температура, р ; - интеграл Майера, V - общий объем системы.

Если ограничиться первым членом разложения в ряд по степеням —-, т.е. учесть только парные одновременные взаимодействия, то получим: AF=F F0= N2jr2f (r)dr (1.17) Полагая /V exJ- l-l.- + J , (1Л8) \ кТ } кТ 2{кТ)2 Имеем F- -N2y p{r)dr- -Nl\r [ p{r)]2dr (1.19) V VkT J

Изложенные выводы могут быть обобщены на случай трех и большего числа компонентов.

В соответствии с концепцией Долежалека - Усановича [32,33], любой раствор можно считать идеальным, если правильно установить число независимых кинетических частиц.

Современная теория межмолекулярного взаимодействия дает возможность расчета коэффициентов активности, однако, решение этой задачи на практике связано с серьезными трудностями, поэтому в расчетах молекулярного взаимодействия необходимо знать потенциалы парных взаимодействий частиц. Следствием уравнений Н.Н. Боголюбова и Дж. И. Майера является уравнение состояния с вириальными коэффициентами:

Основные характеристики субстратов.

Обезжиривание диска. Металлический диск очищают хлопчатобумажным материалом, смоченным растворителем, высушивают и обтягивают волокном. 3. Проведение испытания. 3.1. Диск подвесить на трос и поместить на поверхность адгезива так, чтобы поверхность диска полностью соприкасалась с поверхностью адгезива и не проваливалась в объем. 3.2. Провести термостатирование образца в песчаной бане в течение 1 мин. 3.3. Определение работы сил адгезии: а) аккуратно, последовательно устанавливать разновесы по 5 г. меньше фиксированного веса отрыва с интервалом 5 сек; б) далее устанавливать разновесы по 1 г. с интервалом в 5 сек до отрыва субстрата от адгезива; в) фиксировать вес груза, при котором произошел отрыв субстрата от адгезива, 3.4. Исследование работы сил адгезии для системы "субстрат - адгезив" в зависимости от температуры: а) измерение проводится согласно п.п. 3.1-3.4. б) исследуемый полимерный материал необходимо нагреть для выравнивания его поверхности выше температуры размягчения. 4. Расчет величины работы сил адгезии. 4.1. Расчет величины работы сил адгезии ведется по формуле: A = P/S, (2.1) где А - работа сил адгезии, Н/ м ; Р - масса нагрузки, Н; S - площадь диска, м .

Условия проведения эксперимента занесены в таблицу 2.18. Среднее время контакта около 1 минуты, после чего происходит отрыв субстрата с поверхности адгезива. Нижняя граница температуры водного раствора полимера соответствует комнатной температуре, верхняя граница должна быть выше температуры деструкции полимера.

Проведена оценка воспроизводимости эксперимента по данным 8 параллельных опытов. При надежности 0,95 доверительный интервал равен + 0,76 - 10,67 Н/м3, коэффициент вариации 4,5 %. Рассчитана абсолютная и относительная ошибка эксперимента, которая находится в допустимых пределах.

Переход из стеклообразного к вязкотекучему состоянию характеризуется интервалом температур размягчения. Для нефтепол и мерных систем интервал температур размягчения определяется по стандартному методу «кольца и шара» согласно ГОСТ 11506 - 73. Расплавленные многокомпонентные полимерные системы заливают в кольцо и после затвердевания помещают в водяную или глицериновую баню. На ровный слой многокомпонентной полимерной системы в кольце помещают стальной шарик определенной массы, при нагревании бани 5%, шарик продавливает многокомпонентную полимерную композицию. Температура, при которой шарик касается пластинки - и есть температура размягчения. Для определения вязкости разбавленных растворов полимеров измеряют время истечения to и tj (в сек) равных объемов растворителя и раствора через капилляр вискозиметра при заданной постоянной температуре. Концентрацию раствора (С) обычно выражают в граммах на 100 мл растворителя; для измерения вязкости используют растворы с С 1 г/100 мл. [124] Относительная вязкость (г\ты) определяют по известной формуле:

1 =- (2.2)

Относительные вязкости определяют при помощи капиллярного вискозиметра, измеряя при постоянной температуре время истечения растворителя и растворов полимера, концентрации которых выбирают таким образом, чтобы получаемые значения, ц изменялись в пределах 1, 1-1,5. Удельная (туд) и приведенная вязкости (г\„р) описываются соответствующими зависимостями: — о — і Луд Ппі — ct лУЛ ґ_ - - (23) (2.4)

Характеристическую вязкость [TJ] определяют путем графической экстраполяции значений туд/С (или In тіотн/С) полученных для нескольких концентраций, к нулевой концентрации.

Для определения молекулярного веса пользуются формулой Марка — Куна — Хаувинка, выражающей зависимость характеристической вязкости от молекулярной массы: М-» (2 5) где К и а — константы для данной системы полимер — растворитель при определенной температуре. Обычно в зависимости от природы растворителя величина а колеблется в пределах 0,5 — 0,8. В справочниках приведены значения К и а [124, 125], найденные различными авторами для ряда полимеров.

Для неньютоновских сильно неидеальных жидкостей измерение вязкости производят на ротационном вискозиметре. В качестве объекта исследования изучен раствор поли акри л амид а. Для оценки реологических свойств поли акрилам и да использовался метод Кросса [29]. Сущность метода заключается в учете нормальных напряжений, возникающих при движении жидкости в зазоре ротационного вискозиметра. Определенные значения вязкости раствора ПАА с различной концентрацией приведены в таблицах 2.19 -2.21. Таблица 2.19 Значения вязкости раствора ПАА с концентрацией 0,05 %

Расчет критических концентраций растворов адгезивов

Эксперимент по определению работы сил адгезии концентрированных водных растворов полимеров к волокну проводили по методу, описанному в главе 2. Для выявления влияния природы субстрата на закономерности изобары адгезии исследован ряд волокнистых субстратов (полиэфирного, стеклянного, вискозного). Работа сил адгезии оценивалась усилием отрыва диска, обтянутого волокнистым субстратом, от поверхности раствора полимера. Эксперимент проводился в термостатированной ячейке, заполненной образцом исследуемого материала. Исследована температурная зависимость работы сил адгезии для систем «волокнистый субстрат — полимер» при постоянной концентрации адгезива. Результаты исследований приведены в таблице 4.3. Проведена оценка воспроизводимости эксперимента по данным пяти параллельных опытов. При надежности 0,95 доверительный интервал равен + 5,67 Дж/м3, коэффициент вариации 4,5 %. Рассчитана абсолютная и относительная ошибка эксперимента.

Из приведенных данных следует, что в системе «полиэфирный субстрат -водный раствор ПВА» изменения температуры незначительно сказываются на адгезионной прочности, с увеличением температуры с 303 К до 353 К работа сил адгезии понижается всего на 20 Дж/м . В системе «стеклянный субстрат -водный раствор ПВА» наблюдается два участка, до температуры 323 К происходит резкое снижение работы сил адгезии в системе на 40 Дж/м3, дальнейшее повышение температуры раствора полимера до 353 К изменяет адгезионную прочность на 10 Дж/м3. В системе «вискозный субстрат- водный раствор ПВА» работа сил адгезии с повышением температуры плавно растет.

Для систем водного раствора КМЦ характерно: для полиэфирного субстрата с увеличением температуры работа сил адгезии снижается, для стеклянного субстрата с повышением температуры раствора наблюдается повышение адгезионной прочности в системе до температуры 333 К, дальнейшее повышение температуры на адгезионную прочность не влияет, величина удельной работы сил адгезии остается постоянной, для вискозного субстрата повышение температуры водного раствора также повышает удельную работу сил адгезии до температуры 333 К, далее наблюдается резкий скачок адгезионной прочности на 70 Дж/м , после которого работа сил адгезии становится постоянной величиной. Результаты исследований показывают, что природа субстрата влияет на адгезионную прочность в системе «волокнистый субстрат — водный раствор полимера». температуры в системах «волокнистый субстрат - водный раствор полимера» линейны, соответствующие коэффициенты корреляции находятся в пределах от 0,78 до 0,92.

Результаты исследования работы сил адгезии от концентрации водных растворов полимеров при постоянной температуре 298 К приведены на рисунках 4.8 - 4.11. В системе «полиэфирный субстрат - водный раствор ПВА» наблюдается два максимума работы сил адгезии при концентрации водного раствора ПВА равной 2,9 и 3,5 моль/м3, наименьшее значение адгезия принимает при концентрации 3,3 моль/м3; для стеклянного субстрата в диапазоне концентраций 2,5 — 2,8 моль/м нет заметного влияния концентрации на адгезионную прочность, она повышается не значительно на 20 Дж/м , при концентрации водного раствора ПВА равной 3,2 — 3,3 моль/м работа сил адгезии достигает максимума, далее стремительно уменьшается с 290 Дж/м3 при концентрации 3,3 моль/м3 до 170 Дж/м3 при концентрации 3.4 моль/м3. При использовании в качестве адгезива водного раствора КМЦ на полиэфирном субстрате в диапазоне концентраций 0,7 - 1,1 моль/м3 работа адгезии увеличивается, далее работа сил адгезии начинает уменьшаться, минимум наблюдается при концентрации 1,32 моль/м , затем снова увеличивается до 350 Дж/м . Для вискозного субстрата до концентрации 1,09 моль/м наблюдается снижение адгезионной прочности, далее происходит рост работы сил адгезии до концентрации 1,4 моль/м3. Проведена оценка воспроизводимости эксперимента по данным 3 параллельных опытов. При надежности 0,95 доверительный интервал равен + 5,67 - 7,4 Дж/м, коэффициент вариации 4,5 %.

Проведенные исследования показывают, что независимо от типов адгезивов и субстратов наблюдается нелинейная зависимость работы сил адгезии от концентрации водных растворов полимеров при постоянной температуре.

Некоторые химико-технологические аспекты оптимизации аппретирующих композиций

Особый интерес для теории и практики представляет исследование полимерных растворов в растворителях с бесконечно большим числом взаимодействующих между собой компонентов. Такие системы следует отнести к многокомпонентным высокомолекулярным стохастическим системам (ВМСС), учитывая случайное распределение компонентов системы [88].

При определении работы сил адгезии в качестве субстрата применялись полиэфирное и стеклянное волокна, в качестве адгезивов — различные виды нефтеполимерных систем на основе полиолефинов, остаточных битумов и гудронов. Эксперимент по определению работы сил адгезии нефтеполимеров к волокнистым субстратам проводили на лабораторной установке по методу, описанному в главе 2. При исследовании зависимости работы сил адгезии от температуры верхняя граница устанавливалась выше температуры размягчения адгезива, нижняя - соответствовала его полному затвердеванию.

Зависимость работы сил адгезии от температуры для системы «нефтеполимер - волокнистый субстрат» показана на рис. 4.12, 4.13. Снижение работы адгезии наблюдается для полиэфирного и стеклянного субстратов при использовании в качестве адгезива НПС 4.

С увеличением температуры нефтеполимера наблюдается снижение работы сил адгезии для всех исследуемых систем. Для системы «стеклянный субстрат - НПС 1» наблюдается повышение работы сил адгезии при повышении температуры нефтеполимера. Обработка данных свидетельствует, что зависимость линейна. Коэффициент корреляции находится в пределах R = 0,86 - 0,96.

Исследование зависимости работы сил адгезии от концентрации нефтеполимеров проводилось при постоянной температуре 413 К. Результаты исследования приведены в таблице 4.6. Для системы «НПС 4 - полиэфирный субстрат» виден ступенчатый характер зависимости работы сил адгезии от концентрации: в диапазоне концентраций 0,55 — 1,65 моль/м существенного влияния на адгезионную прочность не обнаруживается, от концентрации 1, 65 моль/м до концентрации 2,19 моль/м работа адгезии повышается на 100 Дж/м , далее от 2,19 моль/м до 5,46 моль/м заметного влияния не наблюдается, при концентрации 6,51 моль/м3 снова наблюдается скачок адгезионной прочности на 90 Дж/м . В системе «НПС 4 — стеклянный субстрат» наблюдается два максимума работы сил адгезии при концентрации 2,74 моль/м и 7,9 моль/м , далее концентрация не оказывает влияния на адгезионную прочность в системе. Для системы «НПС 3 - полиэфирный субстрат» характерно повышение работы адгезии без скачков и экстремумов. В диапазоне концентраций 1,02 - 3,07 моль/м влияние концентрации расплава на адгезионную прочность системы минимально, колеблется в пределах 10 Дж/м . В системе «НПС 3 - стеклянный субстрат» при концентрации 1,02 - 3,07 моль/м3 значения работы сил адгезии остаются постоянными, затем наблюдается повышение значений адгезионной прочности, с максимумом адгезионной прочности в системе при концентрации 12,34 - 16,49 моль/м .

Для полиэфирного и стеклянного субстрата при исследовании работы сил адгезии НПС 2 характерно повышение адгезионной прочности с образованием максимума в точке с концентрацией 5,4 моль/м3, далее наблюдается снижение работы адгезии при концентрации 5,4 — 6,46 моль/м порядка на 150 Дж/м и снова повышение работы сил адгезии в системах на 120 Дж/м . В системе «НПС 1 - полиэфирный субстрат» с увеличением концентрации системы работы сил адгезии плавно увеличивается, при концентрации 5,4 моль/м3 наблюдается спад работы с 200 Дж/м до 170 Дж/м , далее адгезионная прочность увеличивается, достигая максимума 570 Дж/м3 при концентрации 12,36 моль/м . Для системы «НПС I - стеклянный субстрат» работы сил адгезии возрастает до концентрации 8,23 моль/м3, максимальное значение адгезионной прочности наблюдается в интервале концентраций 8,23 — 12,36 моль/м3, после чего начинается незначительное снижение.

Полученные результаты показывают, что независимо от типов адгезивов и субстратов, наблюдается нелинейная зависимость работы сил адгезии от концентрации нефтеполимерных систем при постоянной температуре.

Рассчитанные вириальные коэффициенты, характеризующие адгезионную прочность соединения в системе «адгезив - субстрат», приведены в таблице 4.7.

Для волокнистых субстратов независимо от типов адгезивов правомерна модель адгезии, как расширения кластерного газа в поле молекулярных сил субстрата, но возникает вопрос о правомерности модели к другим субстратам.

Похожие диссертации на Физико-химические особенности и разработка модели процессов адгезионного взаимодействия растворов высокомолекулярных соединений