Mi az adhézió. A tapadás a szilárd és folyékony anyagok fontos tulajdonsága az ipari szektorokban A rétegek tapadása

Az "adhézió" kifejezés gyakran megtalálható a különböző tudományágak dokumentumaiban. A fizikában, kémiában és biológiában használják. Azonban minden tudománynak megvan a maga megközelítése, hogy mi az adhézió, amelynek meghatározását a jelenség minden oldalát figyelembe véve még egyetlen tudós sem tudja megadni. Igaz, egy dologban mindenki egyetért: ez kapcsolat, különféle részecskék kölcsönhatása.

Ha folyamatnak tekintjük, akkor azt mondhatjuk, hogy az adhézió olyan jelenség, amely néhány kondenzált fázis közötti kölcsönhatás megjelenéséből áll. Amikor molekuláris érintkezésük megtörténik, ez a kölcsönhatás egy új heterogén entitás kialakulásához vezet.

Ha ezt a jelenséget tulajdonságként értjük, akkor az adhézió (folyadékok esetén) a folyékony és a szilárd fázis kölcsönhatása a határfelületükön.

Fizika

A fizika szempontjából a tapadás a felületek tapadása különféle anyagok kapcsolatukra. Sőt, az anyagok lehetnek azonos és eltérő halmazállapotúak is. Így a hatás érinthet két szilárd anyagot, két folyadékot, vagy egy folyékony és egy szilárd anyagot.

Az anyagok a következő tényezők hatására tapadnak meg:

• kémiai kötések két anyag molekulái között
• diffúzió akkor következik be, amikor az első anyag molekulái áthatolnak a második anyag felületének határán,
• Van der Waals erők hatnak, amelyek akkor keletkeznek, amikor a molekulák polarizálódnak.

Még mindig vannak speciális esetek, amikor adhézió előfordulhat. Gyakran össze vannak zavarodva. Ezek az autohézió és a kohézió.

Az autohézió homogén testek adhéziója következtében jön létre, azonban a fázishatár megmarad.

Kohézió akkor jöhet létre, ha ugyanazon test molekulái kölcsönhatásba lépnek.

Természetes körülmények között előfordul, hogy a különböző külső okok miatti tapadás kohézióvá válik. Ilyen helyzet diffúzió során adódik, ha a fázishatárok elmosódnak. Egyes esetekben a fázisok közötti tapadó kötés szilárdsága nagyobb lehet, mint a kohézióé. Majd az anyag szilárdságától függően, amikor az anyagok összekapcsolására erőt fejtenek ki, a határfelület megmarad, vagy az összetartó kötések megszakadnak.

Kémia

A kémiának a fizikához hasonló elképzelése van az adhéziós folyamatról. A vegyipar számos technológiai folyamata átvette ennek a jelenségnek a gyakorlati alkalmazását. Ez a gyártástechnológia alapja. kompozit anyagok, illetve a festékek és lakkok gyártása is erre épül. Az adhézió fogalmát a kémiai tudományban akkor használják, amikor a felületek szilárd állapotú ragasztóanyaggal történő ragasztásának folyamatáról beszélünk (az alapokat ragasztóval ragasztják össze).

Biológia

A biológia tudományában a kifejezést nem a molekulákkal, hanem a viszonylag nagy biológiai részecskékkel - sejtekkel kapcsolatban használják. Az adhézió a sejtek olyan kapcsolata, amely lehetővé teszi a szövettani struktúrák helyes kialakítását, és ezeknek a struktúráknak a típusát a kölcsönhatásban részt vevő sejtek sajátosságai határozzák meg. A kölcsönhatás eredménye attól függ, hogy bizonyos fehérjék jelen vannak-e a csatlakozó sejtek felszínén.

Anyagtulajdonságokra gyakorolt ​​hatás

A tapadás képes jelentősen megváltoztatni az érintkező felületek jellemzőit. Segítségével a felületek alacsony súrlódási együtthatót érhetnek el. Ha ebben az esetben az anyagok szilárd kristályos szerkezetűek, akkor lehetségessé válik súrlódásgátló kenőanyagként való további felhasználásuk. Ennek a jelenségnek köszönhetően olyan hatások is fellépnek, mint a kapillárisság és a nedvesíthetőség.

mértékegység

Tapadás esetén a test energiája a felület egy részén azonnal csökken. Emiatt szokás a felületek szétszakításához szükséges munkával vagy erővel mérni egy bizonyos egységnyi területen.

Tapadás alkalmazása az építőiparban

Egy olyan fizikai jelenség, mint az adhézió, hozzájárult a javuláshoz technológiai folyamat vékony és vastag falú acéllemezek és blokkok gyártása. A jelenség mechanizmusaira vonatkozó információk birtoklása lehetővé tette ezen építőipari termékek gyártására szolgáló sorok termelékenységének növelését és a szerkezetek súlyának jelentős csökkentését.

Csak ez a jelenség teszi lehetővé az építőanyagok felületeinek festését, lakkozását, galvanikus és anódos bevonatok felvitelét. Ezek a műveletek segítenek létrehozni rozsdásodás elleni védelem fém, így az anyag piacképes megjelenést kölcsönöz.

A jó minőségű kötésben nagy segítséget jelent a jelenség természetének ismerete. sokféle anyagés erős hegesztés. A tapadás részvételével a fémeket oxidfilmekkel vonják be, amelyek védelmi funkciókat látnak el. A hatást betonművek gyártásánál használják - olyan helyzetekben, amikor nem lehet azonnal elérni az objektum teljes betonozását. Feltöltéskor kettő beton alapokúgynevezett hidegkötést képeznek egymás között, ami negatívan befolyásolja az ízület szilárdsági jellemzőit. Az adhézió olyan alkalmazásoknál is javasolt, ahol a betont el kell választani az acélformáktól. Más módon ezt a műveletet egyszerűen lehetetlen végrehajtani. Az adhézió alkalmazása lehetővé teszi a kész betontermékek felületi hibáinak sikeres kezelését.

cementhabarcsok

A cementet tartalmazó ragasztóhabarcsok felosztása C1 és C2 osztályokba a habarcs keményedés utáni alaphoz való tapadási fokának értékelésén alapul. A C1 osztályú ragasztóoldat alapra tapadásának az európai minőségi szabványok követelményei szerint 0,5 MPa-nál nagyobbnak kell lennie, míg a cementnél ragasztós oldat C2 osztályú, értéke legalább 1,0 MPa. Így a két oldatosztály közötti különbség határozza meg a tapadási szilárdságot.

A tapadás meghatározásának módszerei

Az adhézió meghatározásának módszerei (GOST 15140-78):

• pelyhesedés;
• rácsvágások;
• rácsos vágások fordított ütközéssel;
• párhuzamos vágások.

Tapadás a kohászatban

A tapadás során a testek közötti fázishatár megmarad. A fémek adhéziója akkor nyilvánul meg, amikor a nem fémes zárványok koagulálódnak a folyékony fémek és ötvözetek összetételében. Az adhézió hozzájárul a nem fémes zárványok megnagyobbodásához, ami ezt követően a fémből a salakba való eltávolításához vezet.

A nem fémes zárványok folyékony fémmel való tapadásának vagy nedvesítésének hatása:

• zavarja a zárványok fémből való kivonását, ha a fémolvadék jól átnedvesíti a nemfémes zárványokat (ebben az esetben jó tapadás történik);
• megteremteni a feltételeket a nem fémes zárványok fémből való eltávolításához olyan helyzetben, amikor ezeket a zárványokat nem nedvesíti kellőképpen a fémolvadék (ebben az esetben a tapadási érték kicsi).

A hideghegesztés során szinte minden műanyag állapotú keményfém nyomás alatt össze van kötve. A tapadás a galván-, oxid-, szulfid-bevonatok fémhez való tapadásának alapja, amelyeket a fémfelületre visznek fel a termékek korrózió elleni védelme érdekében. A bevonat tapadása biztosítja az ilyen kompozíciók megbízható tapadását a fémek felületéhez. Alkalmazását a porkohászatban találta meg, amikor fémporokból termékeket alakítanak ki és szintereznek.

Az anyagok ragasztását széles körben alkalmazzák olyan esetekben, amikor szükséges forrasztani, ónozni, horganyozni, különféle festék- és lakkbevonatokat kell alkalmazni. Enélkül a különféle kompozit anyagok létrehozása nem teljes. Az ilyen anyagok gyártása során az anyag részecskéi érintkeznek az ötvözet alapjával. A hatás a testek felületein elektromos töltés jelenlétében fokozódik, ami lehetővé teszi, hogy a csatlakozáskor donor-akceptor kötés alakuljon ki. A tapadás az összeillesztendő felületek vegyszeres tisztítása során is fokozódik. Erre a célra zsírtalanítást, porszívózást, ionbombázást és elektromágneses sugárzásnak való kitételt alkalmaznak.

Tapadás aktivátor

Amikor egy autó üzemel, a festékréteg és a polimer részek felületének legkisebb pórusai eltömődnek por, kátrány, autó vegyszerek maradványaival. Ennek eredményeként az alkatrészekre való ragasztási kísérlet gyakran kudarccal végződik a felület rossz tapadása miatt. A zsírtalanítás nem távolít el minden szennyeződést. A tapadás-aktivátort dekoratív fóliák, matricák, névtáblák, kétoldalas ragasztószalagok felhordása előtti felületek előkészítésére tervezték. Az aktivátor a speciálisan kifejlesztett összetételnek köszönhetően jelentősen növeli a felületek tapadó tulajdonságait. Használata biztosítja a kötés megbízhatóságát, és lehetővé teszi az összeilleszthető anyagok hosszú távú használatát. Az aktivátor által biztosított nagy tapadás az oka az iránta való nagy keresletnek.

Az anyagot e-mailben elküldjük Önnek

Ez a különböző összetételű és szerkezetű anyagok tapadása, amelyek fizikai és kémiai tulajdonságok. Az adhézió kifejezés a latin adhézió - tapadás szóból származik. Az építőiparban szűkebb és specifikusabb megjelölést adnak annak, hogy mi az adhézió - ez a dekoratív és befejező bevonatok (bevonatok, vakolatok), tömítő- vagy ragasztókeverékek tartós ill. megbízható kapcsolat az alapanyag külső felületével.

A modern ragasztók tapadó hatásának lenyűgöző bemutatása

Fontos! Különbséget kell tenni az adhézió és a kohézió fogalma között. A tapadás különböző típusú anyagokat köt össze, csak a felületi réteget érinti. Például fémfelületre festeni. A kohézió azonos típusú anyagok kombinációja, melynek eredményeként intermolekuláris kölcsönhatások jönnek létre.

A tapadás az anyagok egyik legfontosabb tulajdonsága a következő területeken:

1. Kohászat - korróziógátló bevonatok.
2. Mechanika - kenőanyag réteg a gépek és mechanizmusok elemeinek felületén.
3. Orvostudomány - fogászat.
4. Épület. Ebben az iparágban a tapadás a munka minőségének és a szerkezetek megbízhatóságának egyik fő mutatója.

Az építés szinte minden szakaszában a következő vegyületek tapadási mutatóit ellenőrzik:

• festékek és lakkok;
• gipszkeverékek, esztrichek és töltelékek;
• ragasztók, falazóhabarcsok, tömítőanyagok stb.

Példa kémiai adhézióra – kötési reakció szilikon tömítőüveggel

Az anyagok ragasztásának három fő elve van. Az építőiparban és a technológiában a következőképpen nyilvánulnak meg:

1. Mechanikai- a tapadás a felvitt anyag alapra tapadásával történik. Az ilyen kapcsolat mechanizmusa a felvitt anyag behatolása a külső réteg pórusaiba, vagy durva felülettel való kapcsolat. Ilyen például a beton vagy fém felületének színezése.
2. Kémiai- az anyagok közötti kapcsolat, beleértve a különböző sűrűségűeket is, atomi szinten történik. Egy ilyen kötés kialakításához katalizátor jelenléte szükséges. Az ilyen típusú tapadásra példa a forrasztás vagy hegesztés.
3. Fizikai- az illeszkedő felületeken elektromágneses intermolekuláris kötés található. Kialakulhat statikus töltés hatására, vagy állandó mágneses vagy elektromágneses tér hatására. Technológia használati eset – színezés különféle felületek elektromágneses térben.

Építő- és befejező anyagok tapadási tulajdonságai

Az építkezés tapadása és befejező anyagok főként mechanikai és kémiai összeköttetés elvén hajtják végre. Építőiparban használják nagyszámú különféle anyagok teljesítmény jellemzőkés az interakció sajátosságai, amelyek alapvetően különböznek egymástól. Három fő csoportra osztjuk őket, és részletesebben ismertetjük őket.

festékek és lakkok

A bevonatok tapadása az alap felületéhez a mechanikai elv szerint történik. Ugyanakkor a maximális szilárdsági mutatók akkor érhetők el, ha munkafelület Az anyag érdes vagy porózus. Az első esetben az érintkezési felület jelentősen megnő, a másodikban a festék behatol az alap felületi rétegébe. Ezenkívül a festékanyagok tapadási tulajdonságai a különféle módosító adalékok hatására javulnak:

• a szerves szilánok és poliorganosziloxánok további hidrofób és korróziógátló hatással rendelkeznek;
• poliamid és poliészter gyanták;
• fémorganikus katalizátorok festék- és lakkkeményítési kémiai folyamatokhoz;
• ballaszt finom töltőanyagok (például talkum).

Talkummal töltött festék - nem duzzadó égésgátló

Építővakolatok és száraz ragasztó keverékek

Egészen a közelmúltig az épület és Befejező munka felhasználásával végezték különféle megoldások gipsz, cement és mész alapú. Gyakran bizonyos arányban keverték őket, ami korlátozott változást eredményezett alapvető tulajdonságaikban. Modern kész száraz építő keverékek: a kiindulási, befejező és többrétegű vakolatok, gittek sokkal összetettebb összetételűek. A különféle eredetű kiegészítőket széles körben használják:

• ásványi- magnézia katalizátorok, folyékony üveg, alumínium, saválló vagy nem zsugorodó cement, mikroszilícium-dioxid stb.
• polimer- diszpergálható polimerek (PVA, poliakrilátok, vinil-acetátok stb.).

Az ilyen módosítók jelentősen megváltoztatják az építőipari keverékek következő főbb jellemzőit:

• műanyag;
• vízvisszatartó tulajdonságok;
• tixotrópia.

Fontos! A polimer módosítók használata kifejezettebb tapadásfokozó hatást biztosít. A polimer filmekből álló stabil vegyületek képződése azonban a különböző típusú anyagok határán (az alap a keményedő vakolat) csak bizonyos hőmérsékleten lehetséges. Ezt a kifejezést minimális filmképződési hőmérsékletnek nevezik - MTP. Különböző vakolatok esetén ez + 5 ° С és + 10 ° С között változhat. A delamináció elkerülése érdekében szigorúan be kell tartani a gyártó hőmérsékleti ajánlásait, mint környezet, valamint az alapok.

Tömítőanyagok

Az építőiparban használt tömítőanyagok három különböző típusúak, amelyek mindegyike megköveteli bizonyos feltételek nagy szilárdságú tapadáshoz az alapanyaghoz. Vizsgáljuk meg részletesebben az egyes típusokat.

• Szárító tömítőanyagok. A készítmény különféle polimereket és szerves oldószereket tartalmaz: sztirol-butadién vagy nitril, kloroprén gumi stb. Általában pépes állagúak, viszkozitásuk 300-550 Pa. A viszkozitástól függően spatulával vagy ecsettel hordjuk fel. A felületre való felvitelük után bizonyos idő szükséges a száradáshoz (az oldószer elpárologtatásához) és a polimer film kialakulásához.

• Nem száradó tömítőanyagok.Általában gumiból, bitumenből és különféle lágyítószerekből állnak. Korlátozottan ellenállnak a magas hőmérsékletnek, legfeljebb 70 0 C-80 0 C, ezután deformálódni kezdenek.

• keményedő tömítőanyagok. Alkalmazásuk után különféle tényezők hatására: nedvesség, hő, kémiai reagensek visszafordíthatatlan polimerizációs reakció lép fel.

A felsorolt ​​fajták közül a keményedő tömítőanyagok biztosítják a maximális tapadási megbízhatóságot az aljzat felületének mikro-érdességéhez. Ezenkívül ellenállnak a magas hőmérsékletnek, a mechanikai és kémiai hatásoknak. A merevség és a viszkozitás optimális kombinációjával rendelkeznek, ami lehetővé teszi eredeti alakjuk megőrzését. Azonban ezek a legdrágábbak és a legnehezebbek.

Hogyan történik a tapadás mérése?

A tapadásmérési technológiát, a vizsgálati módszereket, valamint az anyagok csatlakozásának szilárdságának minden mutatóját a következő szabványok határozzák meg:

• GOST 31356-2013 - gittek és vakolatok;
• GOST 31149-2014 - festékek és lakkok;
• GOST 27325 - Fafestékek stb.

Információ! A tapadás mértéke kgf / cm 2 , MPa (megapascal) vagy kN (kilonewton) - ez azt az erőt jelzi, amelyet az alap és a bevonó anyagok szétválasztásához kell alkalmazni.

Korábban csak az anyagok tapadási tulajdonságait lehetett mérni laboratóriumi körülmények, akkor jelenleg sok olyan eszköz létezik, amelyet közvetlenül lehet használni építési terület. A tapadás mérésére szolgáló legtöbb módszer, mind a "terepi", mind a laboratóriumi, a külső, fedőréteg tönkremenetelével jár. De számos olyan eszköz létezik, amelyek működési elve ultrahangon alapul.

• Kés tapadásmérő. A tapadási paraméterek meghatározására szolgál rácsos és/vagy párhuzamos vágásos módszerrel. Legfeljebb 200 mikron vastagságú festék- és lakk- és fóliaburkolatokra alkalmazható.

• Pulsar 21. A készülék meghatározza az anyagok sűrűségét. Repedések és leválások kimutatására szolgál betonban, darabos és monolit betonban egyaránt. Vannak speciális firmware-ek és alprogramok, amelyek az illeszkedés sűrűsége alapján lehetővé teszik a vakolatok tapadási szilárdságának meghatározását különféle típusok betonfelületekre.

• SM-1U. A polimer és bitumenes szigetelő bevonatok tapadásának meghatározására szolgál részleges megsemmisítés - nyírás módszerével. A mérési elv a szigetelőanyag lineáris alakváltozásainak kimutatásán alapul. Általában a csővezetékek szigetelő bevonatának szilárdságának meghatározására szolgál. Minőségellenőrzésre megengedett bitumenes vízszigetelés alkalmazása épületszerkezeteken: pincefalak és pincefödémek, lapostetők stb.

Az anyagok tapadását csökkentő tényezők

Különféle fizikai és kémiai tényezők befolyásolják a tapadás csökkenését. A fizikaiak közé tartozik a környezet hőmérséklete és páratartalma a dekorációs és befejező vagy védőanyagok felhordásakor. Különféle szennyeződések is csökkentik a tapadási kölcsönhatásokat, különösen az alap felületét beborító por. Működés közben az ultraibolya sugárzás befolyásolhatja a festékek és lakkok csatlakozásának szilárdságát.

A tapadást csökkentő kémiai tényezőket a felületet szennyező különféle anyagok képviselik: benzin és olajok, zsírok, savas és lúgos oldatok stb.

A befejező anyagok tapadását az épületszerkezetekben előforduló különféle folyamatok is csökkenthetik:

• zsugorodás;
• húzó- és nyomófeszültségek.

Információ! Ragasztónak nevezzük azt az anyagot, amelyet egy felületre alkalmaznak, hogy növeljék az alap és a befejező anyag közötti tapadóerőt. Az alapot, amelyre a ragasztót felhordják, hordozónak nevezik.

Tapadásfokozó módszerek

Az építőiparban számos univerzális módszer létezik a dekoratív befejező anyagok tapadásának növelésére az alapfelülethez:

1. Mechanikai- az alapfelület érdesítése az érintkezési felület növelése érdekében. Ehhez különféle csiszolóanyagokkal kezelik, bevágásokat alkalmaznak stb.
2. Kémiai- különféle anyagokat adnak az alkalmazott védő- és befejező anyagok összetételéhez. Ezek általában olyan polimerek, amelyek erősebb kötéseket képeznek, és további rugalmasságot adnak az anyagnak.
3. Fizikai-kémiai- az alapfelületet alapozóval kezeljük, amely megváltoztatja az anyag alapvető kémiai paramétereit és befolyásolja bizonyos fizikai tulajdonságokat. Például porózus anyagok nedvességfelvételének csökkentése, laza külső réteg rögzítése stb.

A különböző anyagokhoz való tapadás fokozásának módjai

Nézzük meg részletesebben a tapadás növelésének módszereit különféle anyagoképítőiparban használják.

Konkrét

A beton építőanyagokat és szerkezeteket széles körben használják az építőiparban. A felület nagy sűrűsége és simasága miatt potenciális ragasztóképességük meglehetősen alacsony. A kapcsolat erősségének növelése érdekében befejező kompozíciók a következő paramétereket kell figyelembe venni:

• száraz vagy nedves felületre. Száraz felületen általában nagyobb a tapadás. Azonban sokat fejlesztettek ragasztó keverékek az alapfelület előzetes nedvesítését igényli. V ez az eset figyelni kell a gyártó követelményeire;
• környezeti és talajhőmérséklet. A legtöbb befejező anyagot alkalmazzák betonfelületek legalább +5°С...+7°С levegő hőmérsékleten. Ebben az esetben a betonnak nem szabad megfagynia;
• alapozó. Hiba nélkül használt. Sűrű betonhoz ezek kvarchomok töltőanyagú kompozíciók (beton érintkezés), porózus betonhoz (hab, pórusbeton), ezek alapozók mély behatolás akril diszperzió alapú;
• módosítók hozzáadása. A kész száraz vakolat keverékek már tartalmaznak különféle ragasztó adalékokat. Ha a vakolatot önmagában keverik, akkor ajánlott hozzáadni: PVA, akril alapozó, azonos mennyiségű víz helyett szilikát ragasztó, mely további vízlepergető tulajdonságokat ad a befejező anyagnak.

Fém

A festékek és lakkok fémfelülettel való kapcsolatának szilárdságában kulcsszerepet játszik a felület-előkészítés módja és minősége. Otthon a következőket javasolt elvégezni:

• zsírtalanítás– fémfeldolgozás különféle oldószerekkel: 650, 646, R-4, lakkbenzin, aceton, kerozin. Extrém esetekben a felületet benzinnel töröljük le;
• szőnyeg- az alap csiszolóanyagokkal történő kezelése;
• párnázás- speciális alapozó festékek használata. Egy adott típusú dekoratív bevonattal ellátott készletben értékesítik.

Fontos! Az ólom, az alumínium és a cink tapadása sokkal gyengébb, mint az öntöttvasé és az acélé. Ennek az az oka, hogy ezek a fémek oxidfilmeket képeznek a felületükön. Ezért hámlás bevonatok az oxidrétegben játszódik le. Ezeket az anyagokat a fólia mechanikai vagy vegyi úton történő eltávolítása után azonnal javasolt színezni.

Fa és fa kompozitok

A fa porózus felület nagy mennyiség szabálytalanságok, és nem tapasztal semmilyen különleges problémát a befejező anyagok csatlakozásának szilárdságával kapcsolatban. A tökéletességnek tehát nincs határa különféle technológiák a tapadás javítására, a bevonat védő és dekoratív tulajdonságainak megőrzésével kombinálva. Használatuk például együtt akril festékek, nagymértékben javítja az időjárásállóságot, az UV fakulásállóságot, biológiai védelmet ad az anyagnak. A fa felületét sokféle, leggyakrabban bórvegyület és nitrocellulóz alapú alapozóval kezelik.

Tapadás hegesztés közben

A hegesztés az egyik legtartósabb kötési mód. fém szerkezetek. Ez két elem molekuláinak adhéziója köztes vagy segédanyagok - ragasztó vagy forrasztóanyag - használata nélkül. folyik ez a folyamat termikus aktiválás hatására. Az összekapcsolandó elemek külső rétegét az olvadáspont fölé hevítik, majd megtörténik az anyagok intermolekuláris megközelítése és összekapcsolása.

A következő tényezők akadályozhatják a hegesztés során a jó minőségű tapadást:

• oxidfilmek jelenléte. A felület előkészítése során mechanikusan vagy kémiai úton eltávolítják, vagy közvetlenül a hegesztési folyamat során tűnnek el magas hőmérsékletű vagy folyasztószerek;
• az anyagok és az elektródák kémiai összetétele közötti eltérés. Különös figyelmet kell fordítani a szilícium és a szén jelenlétére és mennyiségére az összeillesztendő részekben. Acél összeillesztéséhez különböző márkák alacsony diffundálható hidrogén tartalmú elektródák használata javasolt;
• elégtelen behatolási mélység, ami közvetlenül függ az áramerősségtől és az elektróda mozgási sebességétől.

Sokan vannak különböző módokon közötti kölcsönhatások fizikai testek. Ezek egyike a felületi tapadás. Nézzük meg, mi ez a jelenség, és milyen tulajdonságai vannak.

Mi az adhézió

A fogalom meghatározása egyértelműbbé válik, ha megtudja, hogyan keletkezett az adott szó. A latinból az adhaesio-t "vonzásnak, tapadásnak, tapadásnak" fordítják. Így az adhézió nem más, mint a kondenzált, eltérő testek összekapcsolása, amely akkor jön létre, amikor azok érintkeznek. Ha homogén felületek érintkeznek, ennek a kölcsönhatásnak egy speciális esete jön létre. Ezt autohéziónak hívják. Mindkét esetben meg lehet húzni egy világos fáziselválasztási vonalat ezen objektumok között. Ezzel szemben megkülönböztetnek kohéziót, amelyben a molekulák adhéziója magában az anyagban történik. Hogy világosabb legyen, vegyünk egy példát az életből. Vegyünk közönséges vizet. Ezután ugyanazon üvegfelület különböző részeire kenjük fel őket. Példánkban a víz gyenge tapadású anyag. Ez könnyen ellenőrizhető, ha az üveget fejjel lefelé fordítja. A kohézió egy anyag erejét jellemzi. Ha két üvegdarabot ragasztunk ragasztóval, akkor a kapcsolat elég megbízható lesz, de ha gyurmával kötjük össze, akkor az utóbbi a közepén elszakad. Amiből azt a következtetést vonhatjuk le, hogy kohéziója nem lesz elég az erős kötelékhez. Azt mondhatjuk, hogy a két erő kiegészíti egymást.

A tapadás típusai és az erősségét befolyásoló tényezők

Attól függően, hogy mely testek lépnek kölcsönhatásba egymással, megjelennek a tapadás bizonyos jellemzői. Legmagasabb érték az a tapadás, amely szilárd felülettel való kölcsönhatáskor lép fel. Ez a tulajdonság gyakorlati értékű mindenféle ragasztóanyag gyártása során. Ezen kívül megkülönböztetik a szilárd és folyékony anyagok adhézióját is. Számos kulcsfontosságú tényező van, amelyek közvetlenül meghatározzák a tapadás erősségét. Ez az érintkezési terület, az érintkező testek jellege és felületeik tulajdonságai. Ezen túlmenően, ha a tárgypárok közül legalább az egyik önmagát viseli, akkor az interakció során donor-akceptor kötés jön létre, ami növeli a tapadási erőt. Jelentős szerepet játszik a vízgőz kapilláris kondenzációja a felületeken. Ennek a jelenségnek köszönhetően az aljzat és a ragasztó között kémiai reakciók léphetnek fel, ami szintén növeli a kötés szilárdságát. És ha egy szilárd testet folyadékba mártunk, akkor észrevehető egy olyan következmény, amely szintén tapadást okoz - ez a nedvesedés. Ezt a jelenséget gyakran alkalmazzák festésnél, ragasztásnál, forrasztásnál, kenésnél, kőzetkezelésnél stb. A tapadás megszüntetésére olyan kenőanyagot használnak, amely megakadályozza a felületek közvetlen érintkezését, erősítésére pedig éppen ellenkezőleg, a felületet mechanikai vagy vegyi tisztítással, elektromágneses sugárzásnak kitéve, vagy különféle funkcionális szennyeződések hozzáadásával aktiválják.

Mennyiségileg az ilyen kölcsönhatás mértékét az az erő határozza meg, amelyet az érintkezési felületek szétválasztásához ki kell fejteni. És a tapadási erő mérésére speciális eszközöket használnak, amelyeket tapadásmérőknek neveznek. Ugyanezt a meghatározási módszert nevezik adheziometriának.

Az építőipar számos fizikai jelenségtől és tulajdonságtól függ, amelyek az anyagok kompetens összekapcsolásának alapját képezik másfajtaés számlák. Az adhézió felelős a különféle anyagok egymáshoz való kapcsolódásáért. A latinból a szót "ragadónak" fordítják. A tapadás mérhető és megvan különböző jelentések, a különböző anyagokból és anyagokból álló molekuláris hálózatok egymás közötti viselkedésétől függően. Ha arról van szó építkezés, akkor itt a tapadás gyakran "nedvesítőszerként" működik az anyagok között víz vagy nedves munka során. Lehet alapozó, festék, cement, ragasztó, habarcs vagy impregnálás. A tapadási érték jelentősen csökken, ha az anyagok zsugorodnak.

Az építési munkák közvetlenül összefüggenek az anyagok és anyagok egymásba való behatolásával. Ezt a folyamatot vizuálisan és gyorsan láthatja festés, szigetelési technikák, hegesztés és forrasztás során. Ennek eredményeként azt látjuk, hogy az anyagok gyorsan vagy egymáshoz tapadnak. Ez nem csak a dolgozók hozzáértő munkájának és professzionalizmusának köszönhető, hanem az adhéziónak is köszönhető, amely a különböző anyagok kötődési molekuláris hálózatainak alapja. Ennek a folyamatnak a megértése nyomon követhető az öntés szüneteiben beton szerkezetek, festési és lakkozási munkák, dekoratív csempe ragasztása cementre vagy ragasztóra.

Hogyan mérik?

A kötés tapadásának mértékét MPa-ban (mega Pascal) mérjük. Az MPa mértékegységet 10 kilogramm kifejtett erőben mérik, amely 1 négyzetcentimétert nyom. Ennek a gyakorlatban való megértéséhez vegye figyelembe az esetet. A jellemző ragasztóösszetétele 3 MPa jelöléssel rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy egy bizonyos rész ragasztásához 1 négyzetméterenként. cm, akkor erőt kell alkalmaznia vagy 30 kilogrammal egyenlő erőt kell kifejtenie.

Mi befolyásolja őt?

Bármely működő keverék különböző szakaszokon és folyamatokon megy keresztül, amíg teljesen meg nem mutatja a gyártó által deklarált tulajdonságait. Amíg megköt, a tapadás megváltozhat a szárítás során fellépő fizikai folyamatok miatt. Ugyancsak fontos szerepet játszik a habarcskeverék zsugorodása, aminek következtében az anyagok közötti érintkezés megnyúlik és zsugorodási repedések jelennek meg. Az ilyen zsugorodás következtében gyengül az anyagok egymáshoz tapadása a felületen. Például a valós építésnél ez jól látható, amikor a régi beton új falazóhabarcsokkal érintkezik.

Hogyan lehet javítani az ingatlanokon?

Sok építőanyag és anyag természeténél fogva nem képes erősen egymáshoz kötni. Nekik más kémiai összetételés az oktatás feltételeit. A javítási és építési munkák során ennek a problémának a megoldására már régóta trükkök egész arzenálja van, amelyek segítenek javítani az anyagok közötti tapadást. Leggyakrabban idő- és fizikai költségeket igénylő munkák egész soráról beszélünk.

Az építőiparban egyszerre három módszert alkalmaznak a tapadás javítására. Ezek tartalmazzák:

• Kémiai. Speciális szennyeződések, lágyítók vagy adalékok hozzáadása az anyagokhoz a jobb hatás elérése érdekében.
• Fizikai és kémiai. Felületkezelés speciális készítmények. A gitt és az alapozó az anyagok egymáshoz való "tapadására" gyakorolt ​​fizikai és kémiai hatásra utal.
• Mechanikai . A tapadás javítása érdekében mechanikai hatást alkalmaznak csiszolás formájában, hogy mikroszkopikus érdességeket hozzanak létre. Fizikai marást, kopást, valamint a por és szennyeződések felületről történő eltávolítását is alkalmazzák.

Alapvető építőanyagok tapadása

Nézzük meg részletesen, hogyan reagálnak egymásra az építőiparban leggyakrabban használt anyagok.

• Üveg. Jó érintkezés folyékony anyagokkal. Tökéletes tapadást mutat lakkkal, festékekkel, tömítőanyagokkal, polimer kompozíciók. Folyékony üveg szilárdan rögzítve kemény porózus anyagokkal
• Fa. Ideális tapadás a fa és a folyékony építőanyagok - bitumen, festékek és lakkok között. A cementhabarcsok nagyon rosszul reagál. Összekapcsolni egy fát másokkal építőanyagok gipszet vagy alabástromot használjon.
• Konkrét. Tégla és beton esetében a nedvesség a sikeres tapadás fő összetevője. A jó eredmény eléréséhez a felületeket folyamatosan nedvesíteni kell, és folyékony oldatok használjon víz alapú. Jól reagál a porózus és durva szerkezetű anyagokra. Polimer anyagokkal az érintkezés sokkal rosszabb.

Következtetés:

Az adhéziós jelenség lehetővé teszi, hogy további építőanyagok és megoldások segítségével gyorsan és hatékonyan ragasszunk bármilyen anyagot mások bevonatának alapjához. Minden anyag megmutatja tulajdonságait, amikor más építőanyagokkal kölcsönhatásba lép. A ragaszkodás képessége lehetővé teszi számukra, hogy erős kölcsönhatásba lépjenek anélkül, hogy az általános építési folyamatot veszélyeztetnék.

A kohézió és adhézió fogalma. Nedvesítés és terítés. Az adhézió és a kohézió munkája. Dupre egyenlete. Nedvesedési szög. Young törvénye. Hidrofób és hidrofil felületek

Heterogén rendszerekben az intermolekuláris kölcsönhatásokat megkülönböztetik a fázisokon belül és azok között.

kohézió - atomok és molekulák vonzása külön fázison belül. Meghatározza az anyag létezését kondenzált állapotban, és lehet intermolekuláris és interatomikus erők hatására. koncepció tapadás, nedvesítésés terjed határfelületi kölcsönhatásokra utalnak.

Tapadás kapcsolatot biztosít két bizonyos erősségű test között a fizikai és kémiai intermolekuláris erők hatására. Vegye figyelembe a kohéziós folyamat jellemzőit. Munka kohézió a testrepedés visszafordítható folyamatának energiafogyasztása határozza meg egy egységnyi területtel egyenlő szakaszon: W k =2  , ahol W k- kohéziós munka;  - felületi feszültség

Mivel a szakadás során két párhuzamos területen képződik felület, ezért az egyenletben 2-es együttható jelenik meg. A kohézió egy homogén fázison belüli intermolekuláris kölcsönhatást tükrözi, olyan paraméterekkel jellemezhető, mint a kristályrács energiája, belső nyomás, illékonyság. , forráspontja, az adhézió a rendszer felületi energia csökkenésére való hajlamának az eredménye. Az adhéziós munkát a ragasztókötés reverzibilis megszakítási munkája jellemzi, területegységenként. Ugyanabban az egységben mérik, mint a felületi feszültséget. Teljes munka tapadás a testek teljes érintkezési területén: W s = W a S

Ily módon tapadás - megtörni az adszorpciós erőket egy új felület kialakításával 1m-en belül 2 .

A tapadási munka és a kölcsönhatásban lévő alkatrészek felületi feszültsége közötti összefüggés megállapításához képzeljünk el két kondenzált 2. és 3. fázist, amelyeknek az 1 levegővel határos felülete egységnyi terület (2.4.1.1. ábra).

Feltételezzük, hogy a fázisok kölcsönösen oldhatatlanok. Ezen felületek kombinálásakor, pl. az egyik anyag másikra felhordásakor a tapadás jelensége lép fel, mert a rendszer kétfázisúvá vált, ekkor megjelenik a felületi feszültség  23. Ennek eredményeként a rendszer kezdeti Gibbs-energiája a tapadási munkával megegyező mértékben csökken:

G + W a =0, W a = - G.

A rendszer Gibbs-energiájának változása a tapadási folyamat során:

G korai =  31 +  21 ;

G con \u003d  23;

;

.

- Dupre egyenlete.

Ez tükrözi az energia megmaradásának törvényét a tapadás során. Ebből az következik, hogy minél nagyobb a tapadási munka, minél nagyobb a kezdeti komponensek felületi feszültsége és annál kisebb a végső határfelületi feszültség.

A határfelületi feszültség 0 lesz, amikor a határfelület eltűnik, ami akkor következik be, amikor a fázisok teljesen feloldódnak

Tekintettel arra W k =2  , és a jobb oldalt megszorozzuk a törttel , kapunk:

ahol W k 2, W k 3 - a 2. és 3. fázis kohéziós munkája.

Így az oldódási feltétel az, hogy a kölcsönható testek közötti tapadási munka egyenlő vagy nagyobb legyen, mint a kohéziós munkák összegének átlagértéke. Meg kell különböztetni a ragasztóerőt a kohéziós munkától. W P .

W P – a ragasztóhézag megsemmisítésére fordított munka. Ez az érték abban különbözik, hogy magában foglalja az intermolekuláris kötések felszakítását W a, illetve a tapadókötés alkotóelemeinek deformálására fordított munka W def :

W P = W a + W def .

Minél erősebb a ragasztókötés, annál nagyobb a rendszerelemek deformációja a megsemmisülés során. Az alakváltozási munka többszörösével haladhatja meg a reverzibilis tapadási munkát.

Nedvesítés - felületi jelenség, amely folyadék és szilárd vagy más folyékony test kölcsönhatásából áll, három egymással nem elegyedő fázis egyidejű érintkezése mellett, amelyek közül az egyik általában gáz.

A nedvesíthetőség mértékét a nedvesítési szög koszinuszának, vagy egyszerűen az érintkezési szögnek a dimenzió nélküli értéke jellemzi. Folyékony vagy szilárd fázis felületén cseppfolyós csepp jelenlétében két folyamat figyelhető meg, feltéve, hogy a fázisok kölcsönösen oldhatatlanok.

A folyadék csepp formájában a másik fázis felületén marad.

A csepp szétterül a felületen.

ábrán A 2.4.1.2 egy cseppet mutat a szilárd anyag felületén egyensúlyi körülmények között.

Egy szilárd test csökkenő felületi energiája a cseppet a felületre feszíti, és egyenlő  31 -gyel. A szilárd-folyadék határfelület határfelületi energiája a cseppet összenyomja, azaz. a felületi energia csökken a felület csökkenésével. A szétterülést a csepp belsejében ható kohéziós erők akadályozzák meg. A kohéziós erők hatása a folyékony, szilárd és gázfázis határvonalától érintőlegesen a csepp gömbfelületére irányul, és egyenlő  21 -gyel. A nedvesítőfolyadékot korlátozó határfelületi felületek érintője által alkotott  (théta) szögnek három fázis határfelületén van egy csúcsa, és ún. érintkezési szög . Egyensúly esetén a következő összefüggés jön létre

- fiatal törvénye.

Ez magában foglalja a nedvesítés mennyiségi jellemzőjét, mint a nedvesítés érintkezési szögének koszinuszát
. Minél kisebb a nedvesítés érintkezési szöge, és ennek megfelelően minél nagyobb cos , annál jobb a nedvesítés.

Ha cos  > 0, akkor a felületet jól átnedvesíti ez a folyadék, ha cos < 0, то жидкость плохо смачивает это тело (кварц – вода – воздух: угол  = 0; «тефлон – вода – воздух»: угол  = 108 0). С точки зрения смачиваемости различают гидрофильные и гидрофобные поверхности.

Ha 0< угол <90, то поверхность гидрофильная, если краевой угол смачиваемости >90, akkor a felület hidrofób. Az adhéziós munka nagyságának kiszámításához kényelmes képletet kapunk a Dupre-képlet és a Young-törvény kombinálásával:

;

- Dupre-Young egyenlet.

Ez az egyenlet mutatja a különbséget a tapadás és a nedvesíthetőség között. Mindkét oldalt 2-vel elosztva kapjuk

.

Mivel a nedvesítést mennyiségileg cos  jellemzi, ezért az egyenletnek megfelelően a nedvesítőfolyadék tapadási és kohéziós munkájának aránya határozza meg. A tapadás és a nedvesítés közötti különbség az, hogy a nedvesítés három fázis érintkezésekor megy végbe. Az utolsó egyenletből a következő következtetések vonhatók le:

1. Mikor  = 0 kötözősaláta  = 1, W a = W k .

2. Mikor  = 90 0 kötözősaláta  = 0, W a = W k /2 .

3. Mikor  =180 0 kötözősaláta  = -1, W a =0 .

Az utolsó összefüggés nem valósul meg.