Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема стабилизации адгезионных соединений полимер/металл при нх функциоігировании в условиях различных внешних воздействий остается ключевой для широкого круга систем: защитше покрытия, клеи, герметики, заливочные компаунди и др. В этой проблеме вода, в качестве агрессивной среди, занимает особое место как в связи с интенсивностью ее воздействия на компоненты и поверхность раздела ядгезиогашх соединений, так и по причине широты охвата материалов и объектов, находящихся в сфере влияния водных сред.
Традиционные подхода к анализу свойств адгезиотшх соединений при испытаниях в водной среде сводятся к изучению сорбционмо-диффузиошгах характеристик полимеров (в свободном состоянии и/или на подложке), результатом которого является оценка коэффициентов диффузии, сорбідаи, проницаемости и их использование для описания деструїщионшх процессов в системах, подвергнутых действию воды. Наряду с этим исследуются процессы гидратации поверхностного оксида металла. Основная доля работ в этом направлении приходится на хорошо изученные и практически ладаше подложки из алюмшшл и его сплавов. Поскольку считается, что гидратация оксида алюминия является критическим фактором, определяющим стабильность систем, предпринимаются попытки исключеїшя или замедления этого процесса с помощью органических и неорганических ингибиторов. химических и электрохимических обработок поверхности металла. В рамках этих представлений утверждается, что процессы гидратации металла, имеющие место на свободной поверхности алюминия и под полимерным покрытием, тождественны.
С другой стороны, имеется несколько работ, в которых отмечается рост прочности адгезиошгых соединений полимер/алюмигаїй при их выдержке в воде. Одішко деталышх исследований этого эффекта и тем более его механизма проведено не было.
В связи с этим выяснение вопросов стабильности адгезионных систем полимер/металл в процессе их контакта с водной средой, определение кинетики и механизма эффекта восстановления прочности, а также реконструкции иекфазной области системы
является одной, из важнейших задач адгезионной науки и практики.
Ее решение позволит определить перспективные пути совершенствования и создания новых металлополимерных систем, обладающих высокой прочностью и повышенной водостойкостью.
Цель работы состоит в изучении механизма восстановления прочности адгезионных соединений эпоксидный полимер/алюминий при их экспозиции в водной среде и разработке на его основе принципов регулирования адгезионных свойств таких металлополимерных систем.
Научная НОВИЗНа заключается в обнаружении эффекта реконструкции переходной области адгезионных соединений эпоксидный полимер/алюминий при экспозиции в воде, как основной причины, ответственной за процесс восстановления прочности.
Впервые исследована кинетика восстановления прочности адгезиошшх соединений эпоксидный полимер/алюминий в процессе длительной выдержки в водной среде.
Показано, что интенсификация теплового воздействия на систему, увеличивающая скорость реконструкционных процессов, способствует восстановлению прочности.
Рассмотрены возможные механизмы транспорта воды в межфазную область и показано, что интегральная кинетика разрушения адгезионной системы определяется активированной диффузией води через полимерное покрытие на поверхность раздела полимер/металл.
Для различных стадий реконструкции переходной композиционной зоны выявлены области локализации фронта разрушения.
Показано, что механизм восстановления прочности основан на срастании фронтов гидроксида алюминия, распространяющихся в водной прослойке от поверхности полимера и металла.
Проведенные исследования, позволившие разделить кинетику процессов транспорта воды в иекфазную область и реакций, приводящих к разьединению компонентов, показали, что гидратация оксида алюминия даже для поверхности алюминия, подвергнутой химическим обработкам, не является лимитирующей стадией. Меньшая скорость разрушения адгезионных систем в последнем случае обусловлена шероховатостью поверхности и механическими, а не химическими эффектами.
Практическая значимость работы.
На основе установленного механизма реконструкции межфазной
области при экспозиции иеталлополимерннх адгезионных систем в воде может быть осуществлено прогнозирование адгезионных характеристик этих систем. эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности или в водных средах.
Выявлешше оптимальные режимы воздействия на адгезионные систолы позволяют управлять процессом нарастания прочности в присутствии влаги.
Предложенный способ повышения адгезионных характеристик эпоксидных покрытий на металле является, в отличие от существующих, экологически безопасным и не требует больших энергетических затрат.
На защиту выносятся:
I.Новые экспериментальные данные по кинетике разрушения и восстановления прочности металлополимерішх систем, подвергнутых воздействию воды.
2.Результаты экспериментальных исследований сорбционю-диффузионных. физико-механических и оптических свойств адгезионных систем вода/зпоксидное покрытие/алюминий.
3.Концепция реконструкции структурно-морфологической организации переходной композиционной зоны адгезионных соединений эпоксидный полимер/алюминий под воздействием влаги.
4.Способы управления адгезионными характеристиками металлополимерішх систем, основанные на использовании оптимальных режимов выдержки этих систем в водных средах.
Апробация работы.
Основные результаты работы были представлены на иикросимпозиуиах 'Адгезия и тонкие слои полимеров" (ИФХ РАН, 1994, 1996), на конференции аспирантов (ИФХ РАН, 1395), на всероссийских семинарах "Структура и молекулярная динамика полимерных систем" (Йошкар-Ола, 1995, 1996 гг.). -
