理论教育 固体表面粗糙度对界面现象的影响

固体表面粗糙度对界面现象的影响

时间:2023-10-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:黏附体表面粗糙时,会使两相接触的表面积增加,以促进胶黏剂在黏附体表面上的润湿作用,同时还能产生机械黏附作用。金属、金属氧化物或无机材料,虽然表面能高一些,但也存在表面粗糙度、结晶结构、表面的氧化和污染等方面的问题。力学处理方法有喷砂、喷丸、钢丝刷或砂纸手工打磨,可以提高表面粗糙度。但是,如黏合剂或涂料的黏度较高,且润湿液体本身的流动态时间较短,则表面经糙化之后,实际的接触程度可能变小。

固体表面粗糙度对界面现象的影响

黏结强度及其耐久性,不仅和黏合剂的性质直接有关,也和被黏物的材料表面结构、表面能、表面活性、表面清洁度及表面几何形貌等有十分密切的关系。黏附体表面粗糙时,会使两相接触的表面积增加,以促进胶黏剂在黏附体表面上的润湿作用,同时还能产生机械黏附作用。形貌不同的粗糙表面,造成胶黏剂与黏附体表面形成机械嵌接作用的程度不同,以致影响其黏结强度。

聚合物被黏表面,因为表面能低,往往难于润湿和黏合,具有不相容性,化学上呈现惰性,或是含有杂质等原因,产生了弱边界层

金属、金属氧化物或无机材料,虽然表面能高一些,但也存在表面粗糙度、结晶结构、表面的氧化和污染等方面的问题。

掌握被黏物表面的实际情况和采取适当的表面处理,提高可黏性,已成为使黏结成功的重要因素之一。表面处理可能取得的效果,可见表7-1。

力学处理方法有喷砂、喷丸、钢丝刷或砂纸手工打磨,可以提高表面粗糙度。对黏合则是复杂的,可以增加黏合面积并使之产生咬合的效果。但是,如黏合剂或涂料的黏度较高,且润湿液体本身的流动态时间较短,则表面经糙化之后,实际的接触程度可能变小。产生的空隙可能引起应力集中。但是,如黏合剂的黏度适当,因糙化表面增加了真实表面积,黏合剂又能较好地铺展,则可能会提高黏结强度。(www.daowen.com)

物理方法有火焰处理、低温等离子体辉光放电或电晕放电处理等;溶剂处理有溶剂脱脂或溶剂浸蚀处理;化学方法有化学反应剂或氧化剂处理的方法。这些方法主要是通过提高被黏物表面能,消除弱边界层,消除污染等来达到提高黏结强度。有许多直接或间接的处理方法,则是通过预处理,使非极性聚合物引入极性基团。DeBruyne及Rossman曾经不约而同地指出,用Na2Cr2O7及硫酸的处理液处理聚烯烃,可使非极性的表面带上氧化基团并改变成极性表面。Hansen和Schonhorn则认为,表面进行预处理的目的,主要是消除界面上的弱边界层。

表7-1 表面处理的效果

金属的黏合,有的只需脱脂和打磨就可以了。但要想得到较高的黏结强度和可靠性,则需要进行化学处理。这可以除去疏松的弱氧化层,以生成控制了厚度、形态的坚实氧化层取而代之。

航空工业中对金属的处理应用较多,大多数是对铝及铝合金的表面处理。例如,常用的铬酸浸渍液、铬酸阳极氧化或磷酸阳极氧化处理液。

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