6.7.3. Молекулярное взаимодействие

При контакте адгезива и субстрата возможно проявление действия молекулярных сил:

• притяжения;

• отталкивания;

• дисперсионного взаимодействия.

Результат такого взаимодействия  адсорбция молекул адгезива на поверхности субстрата. Причем, первая стадия адсорбции  миграция молекул адгезива к твердой поверхности и их ориентация по отношению к полярным группам, которые имеются на ней; вторая стадия  установление адсорбционного равновесия, которое возможно в случае, если расстояние между молекулами будет меньше предела дальнодействия молекулярных сил, т. е. 0,5нм.

Адсорбция может иметь физический или химический характер в зависимости от действующих сил. Причем, образующийся граничный слой на межфазной границе полимера по структуре и свойствам отличается от свойств полимера в объеме. Толщина граничных слоев может колебаться от десятых долей нанометра до нескольких микрометров в зависимости от условий протекания адсорбции (из раствора, расплава, газовой фазы), свойств полимера и подложки. Причем, по мере увеличения толщины структурные и физические характеристики слоя изменяются не монотонно, как считает академик Ю. С. Липатов, строение и структура граничных слоев являются определяющими в межфазном взаимодействии и соответственно влияют на адгезию полимеров к твердым субстратам.

Теория, предложенная Дебройном и развитая А. Д. МакЛареном, Б. В. Дерягиным, А. А. Берлиным, В. Е. Басиным, объясняет адгезионное взаимодействие за счет действия молекулярных сил. Она получила название адсорбционной (молекулярной). Молекулярное взаимодействие, согласно этой теории, наиболее полно проявляется в случае полярных пленкообразователей и полярных субстратов: чем выше полярность адгезива, тем больше адгезионная прочность:

(6.12)

где  дипольный момент молекул адгезива;

 диэлектрическая проницаемость адгезива.

Увеличение адгезионной прочности достигается изменением химической природы полимера (накоплением полярных групп, уменьшением молекулярной массы, повышением подвижности цепей) и увеличением полярности подложки путем окисления, гидрофилизации и т. д. Физическая адсорбция на поверхности металлов характерна для многих пленкообразователей, имеющих полярные группы: например, карбоксилсодержащие полимеры и олигомеры:

 ион-дипольная связь;

пленкообразователи, содержащие амидные и аминные группы (полиамиды, казеин и др.):

 координационная связь.