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三门峡玻璃钢化粪池,复合材料界面粘结理论
编辑 :

恒德环保科技

时间 : 2022-04-10 18:25 浏览量 : 99

三门峡玻璃钢化粪池,复合材料界面粘结理论

界面粘结理论有许多种,日前能被大多数人所接受及应用,并认为是较好的理论约有五、六个,现简介如下。

一、浸润吸附理论

(一)浸润吸附理论的阐述

浸润吸附理论是以表面能为基础的一种吸附理论。这种理论认为界面粘结的优劣,主要取决于浸润性。良好的浸润性能,可使粘结体和粘结剂之间紧密接触,并发生吸附现象,导致界面分子间巨大的作用力,并能排除表而吸附的气体,减少界面的空隙率,从而提高了材料的粘结强度。因此根据这种理论,人们常把浸润性作为一个量度,来预测和判断粘结的效果。

(二)粘结功和浸润性能的关系根据浸润的热力学理论,当一液体浸润一固体并达到平衡时,表面张力与接触角之间的关系式,称之为杨氏(Young)方程式:

Ya1+YtecosO=Yee

(2-34)

式中Y——固体表面在液体饱和蒸气压下的表面张力;

Y1。——液体在它自身饱和蒸气压下的表面张力;

Y.—固-液间的界面张力,

6——液固气达平衡时的接触角。

图2-52是液固浸润达到平衡状态时示意图。另外,热力学粘结功w和表面张力之间,有如下称之谓杜普雷(Dupre)的关系式:

WA=Y。+Yso-Yol

(2-35)

式中,Y为固体在真空中的表面张力。

将上述两式合并,可得到有名的关于粘结功与表面张力之间杨氏-杜普雷方程式:

WA=(Y°-Ya)+Yie(1+cose)

(2-36)

式中,Y。-Y=x,称为铺展压,通常为正值。但对于低表面能的固体来说,x值很小,可

以忽略不计。因此对聚合物材料而言,有

Wュ=Y1。(1+cos0)

(2-37)

由此可知,热力学粘结功和浸润性关系很大。通常情况下,浸润性好,则粘结功就大。因此,常用浸润性的好坏来量度粘结性能的优劣。

(三)浸润速度是另一个重要的决定因素

浸润吸附理论从热力学角度分析了浸润性和粘结强度间的关系,阐明了玻璃钢和复合材料体系中,浸润和粘合发生的可能性,成功地解释了许多实际问题。但是必须指出,粘结过程是复杂的,在考虑浸润和粘结的可能性变成现实性的时候,还需考虑动力学问题,即浸润速度问题。

事实证明,只有既满足热力学的条件,又达到动力学的要求,才能实现良好的粘结。为此要求浸润速度必须大于粘结剂的固化速度,否则即使具备了热力学条件的体系,也难得到良好的粘结。各种体系的浸润速度可以由动态毛吸法测得,固化反应速度可以由扭辫分析法测得。例如,表面经硅烷偶联剂处理过的玻璃纤维,虽然它对环氧树脂粘结剂的浸润性变差了,但其粘结强度并不下降。对此,浸润理论就难以解释清楚,这说明浸润理论并不能解释所有的现象。必须提出其他的粘结理论来解释非常复杂的粘结过程。


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