Адгезионной прочностью

Недостаточная адгезионная прочность покрытия, которая приводит к его сколу (отслоению)'и является следствием самого ТП, так как напыляемые частицы не имеют нужной кинетической анергии и теплоты для образования прочного сцепления с основой. Этот недостаток устраняется путем активирования поверхности перед напылением различными способами: пескоструйной или дробеударной обработкой [1], обработкой щетками или ультразвуком (У.З.) [2, 8]. В целом эти способы решают задачи подготовки поверхности под напыление, но в недостаточной мере.

Анализ экспериментальных данных показывает, что при воздействии воды и некоторых других сред на покрытия из термопластичных полимеров (фторопластов, поливинилхлорида) адгезионная прочность а.\ снижается до 0 или до определённого равновесного значения (рис. 33).

Падение адгезионной прочности в присутствии воды при температуре выше 7с полимера является обратимым процессом, поскольку при сушке покрытия адгезионная прочность восстанавливается практически до исходного значения. Ниже Тс снижение адгезионной прочности необратимо и при сушке адгезия не восстанавливается. Однако прогрев выше Тс (в частности, покрытий из ПТФХЭ при 50° С и более) приводит к полному восстановлению адгезионной прочности. При воздействии нелетучих электролитов на гидрофобные

полимеры через плёнку проникает лишь вода и, поскольку при повышении концентрации электролита активность воды падает, адгезионная прочность покрытий снижается менее интенсивно. В растворах летучих электролитов падение адгезионной прочности идёт с высокой скоростью и связано с быстрораз-вивающимся процессом подплёночной коррозии.

(
Наличие адгезионной связи покрытия с подложкой заметно изменяв! кинетику подплёночной коррозии. Эксперименты показывают, что между тор можением подплёночной коррозии и адгезионной прочностью существует определённая связь. Однако адгезионная прочность тормозит коррозию только » начальный период (~ до 120 ч ).

- периодической сушкой покрытия. При выдержке покрытий в сухом воздухе после экспозиции в летучих электролитах НС1, СНзСООН адгезионная прочность восстанавливается, хотя и не полностью, что, очевидно, связано с ростом прочности слоя продуктов коррозии при удалении воды, а также упрочнением связи полимер-продукты коррозии. Несмотря на быстрый рост под плёнкой слоя продуктов коррозии в 50%-ной азотной кислоте, покрытие сохраняет значительную адгезию, а после сушки на воздухе восстановленная адгезионная прочность становится выше исходной.

В качестве праймеров для улучшения термостойкости пленки ПВХ-СТИЛ берут битумно-полимерную грунтовку ГТ-754, ГТ-752. Адгезионная прочность покрытий на основе ПВХ-СТИЛ, определенная по критерию стойкости к катодному отслаиванию, находится на уровне одного из лучших зарубежных образцов Плайкс>флекс-340-20.

Достоверность оценки прочности склеивания в значительной мере определяется свойствами клея и технологией склеивания. В частности, адгезионная прочность клея должна превышать когезионную. При использовании первого режима контроля условием получения удовлетворительных результатов является постоянство массы клея на единицу поверхности. В СССР метод используется для контроля клеевых и сварных конструкций, в которых выявляются лишь непроклеи.

В настоящее время нет единого термина, обозначающего силу связи между основным металлом и покрытием^ отнесенную к единице их общей поверхности. Наиболее часто используются следующие понятия: адгезия, адгезионная прочность, прочность сцепления покрытия с основой, адгезионная прочность соединения с основой и др. Такая неопределенность в терминологии для одной из важнейших характеристик покрытия, разумеется, вносит путаницу как в специальной литературе, так и в технологической документации при исследовании свойств покрытий в производственных условиях.

Для того чтобы адгезия на поверхности раздела в композитах была достаточно прочной, адгезив должен смачивать субстрат. Теоретически возможно, что яри полном смачивании упрочнителя смолой адгезионная прочность, обусловленная физической адсорбцией, будет превосходить когезионную прочность смолы (см. разд. II,А). Но так как в реальных системах возможно наличие воды и других потенциально непрочных граничных слоев, то физическая адсорбция не обеспечивает необходимой адгезионной прочности.

Наличие адгезионной связи покрытия с подложкой заметно изменяв! кинетику подплёночной коррозии. Эксперименты показывают, что между тор можением подплёночной коррозии и адгезионной прочностью существует определённая связь. Однако адгезионная прочность тормозит коррозию только » начальный период (~ до 120 ч ).

Эпоксидно-каменноугольные и эпоксифенольно-каменноугольные композиции обладают высокой коррозионной стойкостью, которая обеспечивается высокой адгезионной прочностью покрытия к металлу, а также ингибирующим действием входящих в них ароматических и

С помощью оптического микроскопа изучался характер изломов на единичных волокнах, заключенных в прозрачные отливки из эпоксидных смол [31]. Наиболее распространенной формой излома оказались двухконусные трещины или отдельные нормальные плоскости излома в смоле, исходящие из точки повреждения волокна. Было показано, что если матрица достаточно пластична и способна на начальной стадии сопротивляться растрескиванию, то разрыв адгезионной связи происходит по поверхности раздела. Зная предел прочности матрицы при растяжении, можно сравнить его с адгезионной прочностью, и, таким образом, установить, какой механизм преобладает в нагруженном образце.

степени зависела от температуры воды. Плохой адгезионной прочностью отличалась ювенильная поверхность Ечстекла. Результаты показали, что .прочность адгезионного соединения смолы с химически очищенной, загрязненной или ювенильной поверхностью стекла (во всех случаях без аппрета) не менялась. Многие исследователи полагают, что если бы можно совместить смолы с необработанными волокнами в процессе формования, то отпала бы необходимость в аппретирующих добавках. Однако полученные результаты не подтверждают подобного предположения.

X. Разработка композитов с заданной адгезионной прочностью . . 77

В настоящей ,главе рассматривается влияние поверхности раздела волокно — матрица на структурную целостность и прочность композитов. Кратко излагаются различные теоретические и экспериментальные методы оценки адгезионной прочности на поверхности раздела. Обсуждаются возможности применения таких методов и их ограничения. Исследуется влияние различных факторов на распределение напряжений и адгезионную прочность на поверхности раздела, а также взаимосвязь между адгезионной прочностью и морфологией поверхности разрушения композита.

волокон. В случае сильной адгеаии (рис. 11,а) поверхность разрушения в поперечном сечении довольно гладкая. Известно, что композиты, у которых наблюдается такая поверхность разрушения, обладают высокой статической прочностью и чувствительны к надрезу. У образца со средней адгезионной прочностью '(рис. И, б) поверхность разрушения имеет неровности и углубле-

Уодсуорт и Спилливг [66] провели более детальное исследование изменения морфологии поверхности разрушения образцов, разрушенных при растяжении, в зависимости от качества адгезионного соединения. ,Кажвидно на микрофотопрафиях (рис. 12, а), поверхность разрушения при растяжении в продольном направлении однонаправленного композита со средней адгезией! на поверхности раздела имеет значительное количество смещенных волокон и неровностей. При разрушении того же композита в поперечном направлении характер разрушения меняется и становится более хрупким (рис. 12,6); поверхность разрушения пересекает матрицу, волокна и поверхность раздела. На поверхности разрушения при продольном напряжении композита, обладающего большей адгезионной прочностью (рис. 12,в), число смещенных волокон гораздо меньше. При поперечном нагружении такого композита (рис. 12, г) разрушение опять становится хрупким.

Следует также отметить, что окружное касательное напряжение сопоставимо с указанной выше адгезионной прочностью при сдвиге. При этом вследствие остаточных напряжений в материале и напряжений, возникающих под влиянием осевых нагрузок, поверхность раздела может оказаться в сложном напряженном состоянии и действующие на ней напряжения будут близки к прочности адгезионного соединения или матрицы при растяжении. Аналогичные результаты приведены в работах [8, 9]. В работе [9] предполагался ортотропный характер волокна, в то время как ранее полученные данные относились к изотропным волокнам.

X. Разработка композитов с заданной адгезионной прочностью

При разработке композитов с заданной адгезионной прочностью можно использовать так называемый показатель расслоения, представляющий собой отношение коэффициента увеличения сдвиговой деформации к модулю сдвига композита. На