Молекулярное взаимодействие
При контакте адгезива и субстрата возможно проявление действия молекулярных сил:
- притяжения;
- отталкивания;
- дисперсионного взаимодействия.
Результат такого взаимодействия - адсорбция молекул адгезива на поверхности субстрата. Причем, первая стадия адсорбции - миграция молекул адгезива к твердой поверхности и их ориентация по отношению к полярным группам, которые имеются на ней; вторая стадия - установление адсорбционного равновесия, которое возможно в случае, если расстояние между молекулами будет меньше предела дальнодействия молекулярных сил, т. е. 0,5 нм.
Адсорбция может иметь физический или химический характер в зависимости от действующих сил. Причем, образующийся граничный слой на межфазной границе полимера по структуре и свойствам отличается от свойств полимера в объеме. Толщина граничных слоев может колебаться от десятых долей нанометра до нескольких микрометров в зависимости от условий протекания адсорбции (из раствора, расплава, газовой фазы), свойств полимера и подложки. Причем, по мере увеличения толщины структурные и физические характеристики слоя изменяются не монотонно, как считает академик Ю. С. Липатов, строение и структура граничных слоев являются определяющими в межфазном взаимодействии и соответственно влияют на адгезию полимеров к твердым субстратам.
Теория, предложенная Дебройном и развитая А. Д. Мак-Лареном, Б. В. Дерягиным, А. А. Берлиным, В. Е. Басиным, объясняет адгезионное взаимодействие за счет действия молекулярных сил. Она получила название адсорбционной (молекулярной). Молекулярное взаимодействие, согласно этой теории, наиболее полно проявляется в случае полярных пленкообразователей и полярных субстратов: чем выше полярность адгезива, тем больше адгезионная прочность:
(6.12)
Где - дипольный момент молекул адгезива;
- диэлектрическая проницаемость адгезива.
Увеличение адгезионной прочности достигается изменением химической природы полимера (накоплением полярных групп, уменьшением молекулярной массы, повышением подвижности цепей) и увеличением полярности подложки путем окисления, гидрофилизации и т. д. Физическая адсорбция на поверхности металлов характерна для многих пленкообразователей, имеющих полярные группы: например, карбоксилсодержащие полимеры и олигомеры:
- ион-дипольная связь;
Пленкообразователи, содержащие амидные и аминные группы (полиамиды, казеин и др.):
- координационная связь.
