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第六章 填充聚合物的分子流动性及粘接作用

1、添加填料来控制聚合物对固体表面的粘结强度:
a.在系统中添加两种不同化学性质及宏观结构的填料来直接改变聚合物链间的相互作用,这些填料也就是纤维增强填料及精细的分散填料,用化学吸附长链脂肪族化合物分子得到的带有亲水或疏水表面特性的矿物性填料;
b.聚合物链间的相互作用发生在聚合物复合材料中形成的两个不同类型的表面层上:在精细的分散性填料表面上的聚合物及在玻璃增强组分表面上的填充聚合物的表面层;
c.在聚合物中同时引入增强纤维及填料可导致涂层-被粘物粘接力显著地提高,另外引入增强及分散填料而无需采用对胶粘剂或被粘接的表面的修饰来影响其相互间粘结作用是可能的,同时粘结作用以及用修饰填料填充的聚合物的分子流动性与填料表面化学吸附的修饰剂分子的直链长度的关系研究也是很有必要的;

2、填料表面修饰剂的分子大小对固体被粘物粘接强度及填充聚氨酯的分子流动性的影响:
a.在聚合物塑化的情况下,存在着粘结强度和分子流动性间密切关系,但是填料经有机分子化学键连于其表面进行修饰后,则既改变了聚合物与填料间也改变了聚合物组分与被粘物间的相互作用;
b.从对粘结强度影响性质看,提高接枝于填料表面的修饰分子的长度并不能用提高较短接枝分子修饰填料的含量来代替,因为较大的修饰分子的线形尺寸可导致松弛条件的改善,即改善了其自身的流动性,同时因此推动了聚合物在边界层更好的平衡状态产生和填充的胶粘剂与被粘物间更好的相互作用;

3、在不同填料含量时填充聚氨酯的分子流动性及其粘接性质:
a.填料引入到聚合物基体中引起的分子流动性的变化,清楚地显示了与偶极链段松弛作用相联系的向右方高温区位移过程及偶极基团向左方低温位移过程,这些现象的分子水平解释是基于与固体边界紧密连接的聚合物链的流动性受吸附制约的设想,结果会引起大分子堆积条件的受损,从而导致在偶极基团松弛过程中聚合物链的动力学单元流动性增大;
b.当填料引入聚合物基体给予较好的与固体表面的粘接作用时,表面修饰填料存在下的聚合物基体中松弛行为的变化是重要的,它表明当一定量的上述分散填料引入到聚合物胶料中有可能相当大地提高聚合物-被粘物的粘结强度,由此发现填料对粘结强度的提高有较大影响,这种填料表面是与显示了其自身流动性的足够长的有机分子化学键连接;
c.对于聚合物与填料表面的相互作用,实际上是由于界面层产生的吸附和定向效应的结果和因聚合物表面层中产生的构象变化引起的大分子链链段及其部分基团的再分配的结果,此时形成的边界层可以有条件地被称为“硬质弹性体”,这一层的形成决定着填充聚合物-固体被粘物间最大的粘结强度;

4、高分散性硅胶的修饰作用对粒子在齐聚物介质中聚集作用的影响:
a.填料粒子的基本效应之一是调节结构形成过程,也就是说分散填料用来产生人造结构的形成中心,在很多情况下聚合物材料最适宜的物理及力学性质是当其结构由具有良好尺度及均匀成分组成时才能达到;
b.在填充聚合物中均一性结构产生因素之一是填料在聚合物基体中均匀的分布,有很多理由可设想即通过用有不同大小和不同端基性质的有机分子对其表面进行化学修饰来改变填料粒子的表面能,进而改变粒子间相互作用并变更其聚集程度,这样改变了表面特性的填料的应用会使聚合物材料得到不同均匀性和相应的不同性质;
c.填料聚集能力的差别首先反映在聚合物材料的不均一性上,从而反映在其内聚强度上,内聚强度的增大是与促进粘结强度的增大相一致。但是我们不能认为在低填料含量时粘结强度的较大增长可归因于内聚强度的增大,我们可料想修饰填料的引入导致粘接强度的提高是在金属被粘物表面上聚氨酯涂料界面层结构的微观不均一性变化的结果,它导致了胶粘剂-被粘物间更好的相互作用;

5、在金属被粘物边界上填充聚氨酯界面层的结构:
a.聚氨酯的物理、化学及力学性能主要依赖于聚酯低聚物及氨基甲酸酯链段,由于热力学差异造成的两相微观分离作用,在聚氨酯中软、硬嵌段的微观相分离程度与氢键的有效性及其硬段-硬段及硬段-软段两种类型的相关性有很大影响;
b.填料引入到聚氨酯中导致粘结强度的增大,粘接作用的变化是在引入的填料表面影响下特别是聚合物粘结层结构影响下聚氨酯必然发生的结构重组引起的;
c.聚氨酯界面层在用有机分子修饰的高分散硅胶表面及金属被粘物表面影响下发生变化,这这种变化作为内聚力重新分布的结果包含了氨基甲酸酯及尿素基团的自缔合作用程度的下降,由于这些变化,在低填料含量情况下最为显著的是硬段及软段的电子给体或电子受体基团不是通过氢键所相互联系的,而是借助于在其上的给-受电子中心的性质,变得具有与填料表面及被粘物表面的活性中心相互作用的能力。

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