هناك مجالات المعرفة التي "لا يمكن قياسها مع arshin المشتركة ...". من حيث المبدأ ، في مجال "المنزل" ، كيمياء الغروانية ، تحت هذا الاتجاه ، يمكنك وضع أي مفهوم أساسي بأمان ، سواء كان الامتصاص (مع الممتزات) أو التصاق (مع مواد لاصقة). بصراحة ، ليس لدي فكرة للكتابة عن الغراء. لكن عندما يبدأ القراء في كل موضوع يتعلق بالبوليمرات في السؤال عن المواد اللاصقة - سوف تفكر في الأمر بشكل لا إرادي (حسناً ، بالطبع ، أود أن أتخلى عن "كل شيء يحتاج إلى لصق بالغراء الفائق"). يعد الالتصاق والمواد اللاصقة موضوعًا واسعًا للغاية ، لذلك ما زلت قررت معالجته ، ولكن تقسيم القصة إلى عدة أجزاء. اليوم ، الجزء الأول هو جزء إعلامي تمهيدي. لمعرفة ما هي المواد اللاصقة اللاصقة ونوع المواد اللاصقة ونوع الغراء الأكثر ملاءمة للترابط _____ (أدخل ما تحتاجه) ، نحن نذهب تقليصًا (ونضعه في الإشارات المرجعية).
قبل أن أبدأ قصتي ، أود أن أبدي تفانيًا صغيرًا في الاكتئاب:
ذاكرة الغروية الكيميائيأحب ممارسة التخرج التي أجريتها في الرد على هجمات زملائي "لم يعد هناك طلاب عاقلون الآن ..." بعبارة "لا يوجد طلاب سيئون ، هناك معلم يأخذ مكانه الخطأ". على نحو متزايد ، أجد نفسي أوافق على هذه العبارة. يشعر الطلاب بإخلاص وإتقان في مجال الموضوع و "التصويت" باحترام وحضور.
العلم البيلاروسي ، بعد انهيار الاتحاد السوفيتي ، أصبح عمومًا شيئًا في حد ذاته غريبًا وأحيانًا بريًا. ليس من المستغرب أن العديد من الأكاديميين البيلاروسيين ، كقاعدة عامة ، "معروفون على نطاق واسع في الأوساط الضيقة" ، وغيرهم من الناس ، إلخ. على الرغم من أن العمل كان مثيرا للاهتمام. ولكن في كثير من الأحيان ، لا يمكن لمعلومات السيرة الذاتية الجافة على بعض المخططات محلية الصنع لموقع html للمعهد أن تكشف عن هوية الشخص. لذلك كان دكتور في العلوم الكيميائية ، البروفيسور
توماس فوميتش موزيكو رجلًا خاصًا. من دون تواضع زائف ، يمكننا القول أن Soligorsk Klondike بالكامل قد تم بناؤه بمساعدة يديه ورأس ساطع. لقد أتيحت لي الفرصة لمقابلة هذا الشخص لأول مرة عند اجتياز الحد الأدنى من المرشح في الكيمياء الغروية ، وبعد ذلك بدأنا التواصل عن كثب بطريقة ودية. بالنظر إلى أن طلاب الدراسات العليا في معهد الأبحاث الخاص بنا كانوا "بأي حال من الأحوال" بتحدٍ ، فقد أثار إعجابي هذا ... وربما ، بفضل اجتماع مع هذا الجد الذي يمكن أن يشرح باختصار جوهر العملية الأكثر تعقيدًا ويقنع بأن منطقتنا المشتركة - ملكة الكيمياء ، أكتب مقالة كيميائية عن هبر الآن ، وأنا لا أفرك سروالي من أجل التطوير أو الاختبار ... لذلك ، بكل صدق ، ينبغي أن تكون جميع مقالات المواد الغروانية مع ملاحظة "في ذكرى F.F. Mozheiko ، "لأنه كان هذا الرجل الذي كان أحد أساتذتي. الذاكرة الساطعة لك ، واو!
استخدم الغراء من قبل الإنسان منذ العصور القديمة ، ويمكن اعتبار أنه بمجرد أن تمسك رجل بدائي طرف السيليكون من الرمح إلى القطب مع راتنج القار أو الصنوبر ، بدأ العد التنازلي لممارسة الإلتصاق. في العصور القديمة ، كان يستخدم كل شيء جاء كغراء. في معظم الأحيان ، تم استخدام منتجات من أصل حيواني تمتلك خصائص لزجة في البداية (قشور السمك ، الأوردة الحيوانية ، إلخ. المواد ، بعد المعالجة الحرارية). تجدر الإشارة إلى أن هناك مناطق لا تزال تستخدم فيها المواد اللاصقة العضوية بنشاط. نجارة الغراء ، الغراء الكازين ، لصق ورق الحائط. على الرغم من وفرة المواد الاصطناعية (= المواد اللاصقة الكيميائية) ، فإن هذه الخيارات لا تزال في حالة جيدة وتحتل مكانة قوية من المواد اللاصقة الصديقة للبيئة الرخيصة. بالمناسبة ، تسمى العديد من المواد اللاصقة الحديثة بالراتنجات الاصطناعية فقط تكريما لحقيقة أن الراتنج (مادة لاصقة موجودة في الصنوبر وغيرها من النباتات) كان من أوائل المواد اللاصقة المستخدمة على نطاق واسع.
يعتمد مفهوم الترابط الكامل على ظاهرتين أساسيتين في الكيمياء الغروية -
الالتصاق والتماسك (حسناً ، ثلاثة ، التوتر السطحي الثابت).
الالتصاق (من الالتصاق اللاتيني اللاتيني) في الفيزياء هو التصاق أسطح المواد الصلبة و / أو السوائل المختلفة. يرجع الالتصاق إلى التفاعلات بين الجزيئات في الطبقة السطحية ويتميز بالعمل المحدد المطلوب لفصل الأسطح.
يرتبط كل من الصوت ومعنى الالتصاق بمفهوم التماسك ، والذي في بعض الأحيان يحب بعض الناس أن يربكوه.
لا تخلط بين التصاق والتماسك... وهذا هو سبب وجود أشياء في الحالة التي اعتدنا على رؤيتها (أي في شكل قطع ، قطرات ، وما إلى ذلك ، وليس مبعثرة في جميع أنحاء الجزيئات). وتسمى هذه الظاهرة
التماسك :
التماسك (eng. التماسك من lat. Cohaesus - "متصل" ، "مرتبط") هو الارتباط بين الجزيئات نفسها (الذرات ، الأيونات) داخل الجسم داخل نفس المرحلة. يميز التماسك قوة الجسم وقدرته على تحمل التأثيرات الخارجية. التماسك هو عمل أو خاصية ذات جاذبية متبادلة لجزيئات متطابقة. هذه خاصية داخلية لمادة ما بسبب شكل أو بنية جزيئاتها ، مما يؤدي إلى تغيير في توزيع إلكترونات الجزيئات عند اقترابها من بعضها البعض ، مما يخلق جاذبية كهربائية يمكن أن تشكل بنى مجهرية.
يظهر الفرق بين هذه المفاهيم الأساسية للكيمياء الغروية من خلال مثال قطرات الماء التي تتشكل في جزء النافذة أثناء المطر.
تُظهر الصورة مواجهة "العناصر" ، التي يشارك كل منها في أعماله الخاصة لتشكيل صورتنا المعتادة للعالم. شكل قطرة يعطي
التوتر السطحي . قوة الجاذبية (الجاذبية) - تسحب القائمة المنسدلة ، استنزاف من الزجاج. هذه القوة التي لا تقهر تحاربها قوى الالتصاق والتماسك. التماسك هو أول من يعبر عن نفسه ، لأنه يحدث بالفعل في قطرة الماء ذاتها. الجزيئات المجاورة تلتصق ببعضها البعض وتشكل القطرات ذاتها ، والتي تنزلق بشكل رائع على طول الزجاج. يربط التماسك الجزيئات المفردة في مجموعات. لكن الالتصاق يعلق المجموعات في شكل قطرات على الزجاج ، ويجعلها تمسك بالزجاج ، "تسحب" ، مما يجبرها على مقاومة الحركة تحت ثقلها. علاوة على ذلك ، فإن التماسك أقوى من الالتصاق ، وإلا فلن تكون القطرات قادرة على التكون ، أي سوف تنتشر مياه الأمطار ببساطة بالتساوي على الزجاج ، وتشكل نوعًا من فيلم زيت على الماء. بالمناسبة ، بمراقبة الزجاج بعناية أثناء المطر ، يمكنك رؤية أن القطرات تتدحرج في "مسارات المياه" الموجودة بالفعل. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن قطرات الماء الساقطة بسبب قوى التماسك تحاول التمسك بالمياه الموجودة بالفعل وليس الزجاج. بالمناسبة ، تتشكل المسارات المذكورة بسبب حقيقة أنه عندما تسقط القطرات على النافذة ، فإن جزيئات الماء تنفصل عن قطرات المرور وتم التقاطها بواسطة الزجاج.
ما علاقة كل هذا بالمواد اللاصقة؟ والأكثر مباشرة. التصاق وتماسك هي العوامل النشطة الرئيسية في المواد اللاصقة. لنفترض أنك تريد توصيل قطعتين من الخشب ، A و B ، باستخدام الغراء B. هنا تحتاج إلى ثلاث قوى مختلفة: قوى الالتصاق التي يمكنها أن تحمل قوى التصاق A و B + تحمل قوى التصاق B و B + التي تحمل لاصقة B.
إذا كان كل شيء واضحًا مع القوتين الأولين ، فسأقدم بعض الشرح حول الأخير. أفضل مثال على ذلك هو قطعتين من الرغيف الملصوق بالربى أو المربى. المربى عبارة عن غراء طبيعي كلاسيكي (سأقول بضع كلمات عنها لاحقًا) مصنوعًا من السكر والماء. علاوة على ذلك ، فهي فعالة جدا. عند استخدام الخبز القوي (أو البسكويت) والمربى "الأم" الصحيح ، من الواقعي أن نضع قطعتين معًا ، ونشحذ زاوية واحدة فقط. يحتوي المربى الجيد على قوى تماسك داخلي قوية إلى حد ما (لذلك ، من الصعب إخراجها من العلبة ، خاصة الكمثرى) ، ولكن الالتصاق أيضًا بأسطح أخرى ممتاز. لذلك ، من الصعب كسر شطيرة لصقها دون تدمير الرغيف (يتحول في أغلب الأحيان إذا قمت بنقل الطبقات إلى الجانب ، وعدم تطبيق القوة بشكل عمودي). ولكن إذا كان المربى "يحتوي على لب متماسك داخلي ضعيف" ، فلا يهم مدى تمسكه بالرغيف. لن يتمكن نصفان من الالتصاق ببعضهما البعض وسوف ينهاران تحت تأثير الجاذبية.
مثال معاد آخر: الماء وقطعة من الحديد. كل من هذا الكائن وغيره - في الظروف العادية مناسب جدًا للالتصاق ، ولكن لأسباب مختلفة. الماء - نظرًا لأن قوى الالتصاق مرتفعة وتلتصق جيدًا بأي سطح ، ولكن نظرًا لقوى التماسك الضعيفة جدًا ، فإن هذه الأسطح ليست ملزمة جيدًا ومن السهل فصلها. في قطعة من الحديد ، على العكس من ذلك ، هناك تفاعلات قوية متماسكة بشكل لا يصدق (المسؤولة عن الترابط الذرات) ، علاوة على ذلك ، إنه "شيء في حد ذاته" بحيث يكاد يكون من المستحيل تحقيق التصاق بأي مادة خارجية أخرى منه. قد يكون اختبار القوى المتماسكة الداخلية هو إمكانية تقسيم المادة إلى أجزاء. يمكن بسهولة فصل "قطعة" الماء عن الكتلة الكلية بإصبع / ملعقة ، إلخ ، ومحاولة فصل قطعة من الحديد الزهر بإصبعك :).
مما سبق ، فإن الاستنتاج هو أنه في طبيعة الغراء ، القوة الرئيسية للتماسك هي القوة الرئيسية ، وفي طبيعة الترابط هي قوة الالتصاق. نظرًا لأن المواد اللاصقة ، كقاعدة عامة ، هي مواد محددة تمامًا ، وقد تم اختبار فعالية العديد منها من خلال تجربة العديد من الأجيال ، سأركز على ظاهرة الالتصاق (بالمناسبة ، يمكن أيضًا تسمية اللصق). حتى الآن ، تم تطوير العديد من النظريات المتنافسة / التكميلية المختلفة التي تحاول شرح ظهور ظاهرة الالتصاق:
على الرغم من وفرة المعدات ، لا يوجد حتى الآن إجابة واحدة على السؤال "ما الذي يجعل عصا الغراء؟" ولكن هذا ليس مفاجئًا جدًا عند التفكير في عدد أنواع الغراء المختلفة الموجودة وعدد الطرق المختلفة لاستخدامها. من المعتقد أنه لكل غراء فردي ولكل سطح فردي يتم استخدامه عليه ، هناك مجموعة فردية من العوامل المختلفة التي تربط هذه الكائنات ببعضها. تستمر عملية دراسة عمليات الإلتصاق اليوم ، لأنه حتى في القرن الحادي والعشرين ، عندما تكون "سفن الفضاء تخترق ..." ، ما زلنا لا نفهم تمامًا ما الذي يجعل المواد تلتصق ببعضها البعض. لذلك ، علينا أن نعمل مع الافتراضات والتعميمات. وبالنظر إلى أي منها ، اتضح أن هناك أربع آليات ترابط رئيسية محتملة: من خلال الامتزاز ، والكيمياء ، والتركيب الميكانيكي ، والانتشار.
الامتزاز هو تأثير التصاق الأسطح ببعضها البعض بسبب قوى الجذب الصغيرة جدًا (ما يسمى قوات Van der Waals (بالمناسبة ، ذكر قارئ
cck7777 أنه سيكون من الأصح قول "der der" كما هو الحال في
de Nederlandse taal ) ، وهو الاسم الشائع للجميع القوى بين الجزيئات). بالإضافة إلى ذلك ، تنقسم هذه القوى إلى
قوى التفاعل الكهروستاتيكي (
قوى Kizom الناشئة بين ثنائيات
أقطاب جزيئية ثابتة) ، قوى الاستقطاب (
قوى Debey الجزيئية بين ثنائيات
أقطاب ثابتة ومستحثة)
وقوى تفاعل التشتت (
قوات لندن بين ثنائيات أقطاب مستحثة على الفور). ثنائي القطب = شحنتان ، متساويان في الحجم وعكس الإشارة ، يقعان على مسافة من بعضهما البعض ، صغير جدًا مقارنة بالمسافة إلى نقطة المراقبة. حسنًا ، ثم "ينجذبون العكس ، إلخ". على هذا ، تقع جميع الكهرباء الساكنة (ومعها جميع المواد اللاصقة). بالمقابل ، تظهر قوى التفاعل بين الجزيئات عندما يكون المشاركون (الذرات والجزيئات) على مسافة قريبة جدًا (أقل من 1 نانومتر).
عند تطبيق الغراء ، يتم ترطيب سطح الأجزاء المراد لصقها والأشياء تلتصق ببعضها البعض. لكي تعمل المادة اللاصقة ، يجب إزالة الشحوم من الأسطح قدر الإمكان (حتى تنتشر المادة اللاصقة على السطح) ويجب توزيع المادة اللاصقة بالتساوي بطبقة رقيقة. في الواقع ، تذكرنا هذه العملية بالالتزام بالملايين من المغناطيسات المجهرية (والتي تشمل جزيئات اللصق وجزيئات المواد المطلوب ربطها).
ملاحظة صغيرة على الأسطح الملساء تمامًاويمكن اعتبار قطعة أثرية لاصقة مثيرة للاهتمام
أبو بريص . هذا سحلية يمكن أن تتحرك بسهولة على الأسطح الرأسية المختلفة (بعبارات رائعة "مثل رجل العنكبوت"). حتى أرسطو منغمس في الأفكار الخاملة حول سبب هذه الظاهرة. ظل العلماء المعاصرون يدرسون هذه القضية لفترة طويلة ، متجاهلين تدريجياً نظرية الفراغ (= العصي بسبب اختلاف الضغط) ، ونظرية الغراء البيولوجي (= تطلق مادة لاصقة) ، إلخ. نتيجة لذلك ، استقرنا على التفاعلات الإلكتروستاتيكية (الناجمة عن كهربة التلامس) ، وليس على فان دير فال أو القوات الشعرية. سبب هذه الظاهرة كان
شعيرات ، تغطي ملايين من كل من الساقين. يبلغ طول كل شعرة حوالي 0.1 مم (سمكان لشعر بشري). لكل مليمتر ، تمثل الكفوف المربعة ما يصل إلى 14400 setae (حوالي 1.5 مليون لكل سم
2 ). يتحول كل طرف خشن إلى 400-1000 فرع ، وينتهي كل فرع في النهاية بصفيحة مثلثية بعرض 0.2 ميكرومتر. أي إن قدم gecko الذي تبلغ مساحته حوالي سنتيمتر مربع هو على اتصال مع سطح ما يقرب من ملياري نهايات.
صورة من شعيرات أبو بريص. B. صورة من واحد الخشن زغة. صورة للفرع في نهاية الشعر الخشن.
تشير الدراسات الحديثة إلى أن هندسة القدم والقوى الإلكتروستاتيكية المرتبطة بها (بالتحديد مضروبة بمليارات من النهايات) هي التي تضيف ما يصل إلى النتيجة التي يمكن أن تمسك بثقل أبو بريص على السقف.
قارئ ريكيتيك :
حول المادة التي تقلد أرجل أبو بريص ، إليك
مقالة 2016. باختصار - لم يكن الأكثر فضولًا هو كيفية التمسك ، ولكن كيفية التمزق دون فقدان الوظيفة ، أي تحقيق إعادة استخدام الاتصال.
يبدو أن المتطلبات الحصرية المتبادلة تُفرض على الزغب - وقد واجه الباحثون ذلك في بداية القرن الحادي والعشرين. يجب أن يكون الزغب رقيقًا لاختراق أصغر الفجوات والحفر ، وفي الوقت نفسه قويًا ، حتى لا يتم التخلص من النعل في كل خطوة. يجب أن تكون مرنة وسهلة الامتداد للوصول إلى نتوءات سطح خشن معقد ، وفي نفس الوقت ليس من السهل جدًا الانفصال عن هذا السطح ، وعدم الوصول إلى الخلف مثل العلكة مثل المضغ.
يجب أن تكون التركيبات الاصطناعية من هذه الزغب مستقرة بقدر الإمكان ، ولا تمزق نفسها من القدم وتحمل عددًا هائلاً (يصل إلى مليون) من دورات الفصل الشائكة. لا ينبغي أن تكون المساحة بين الزغب ملوثة جدًا بالغبار الذي يتم جمعه من السطح ، ويجب ألا تلتصق الزغابات معًا ، لأن كلاهما يقلل بشدة من قدرتهما على التكيف مع سطح معقد.
سيكون من المدهش إذا لم يستغل الجيش كل هذا. في مايو 2014 ، عرضت DARPA تطورها في
Geckskin (مشروع Z-Man) ، وهو جهاز محمول باليد يسمح بالحركة على الأسطح الرأسية.
صحيح ، لقد مرت خمس سنوات ، ولكن لسبب ما لم يسمع أي شيء عن جكسكين. ربما لأنه مصنف ، وربما لأنه لا توجد نتيجة.
و geckos و Darpa كلها هناك في مكان ما معهم. وهنا ، يمكن أن يكون سطح الأرض تمامًا أفضل توضيح لقوى التفاعلات بين الجزيئات. يجب أن يعرف كل مشغل لماكينة الدوران والطحن شيء مثل بلاط Johanson ، أو
مقاييس الطول المتوازية للطول . هذه البلاطات مصقولة وأرضية بطريقة تلتصق ببعضها البعض بقوة شديدة إذا تم وضعها بحواف ناعمة مع بعضها البعض. في الصورة ، يتم تجميع ستة وثلاثين بلاطة بالضغط الجوي وقوى فان دير فالس معًا:
بالنسبة لأولئك الذين لا يعتقدون أن هذا ممكن - أوصي بمشاهدة عرض توضيحي مرئي (قابل للنقر):
يتبع الامتصاص الكيميائي بلا هوادة ، ولكن على الرغم من تشابه الأسماء ، إلا أن جوهر الظواهر يختلف اختلافًا جذريًا. يتم تنفيذ التصاق كيميائي بسبب تكوين الروابط الكيميائية بين المواد اللاصقة والمواد اللاصقة. في الواقع ، ينتج الترابط مادة كيميائية جديدة. أثناء الانتشار ، يحدث الترابط بسبب الاختراق المتبادل لجزيئات المواد في بعضها البعض. تختلط جزيئات الغراء بجزيئات الأسطح الملصقة وتشكل رابطة قوية. وأخيرًا ، يحدث الالتصاق الميكانيكي عندما يتغلغل الغراء في التكسرات الدقيقة وتجويف المواد والاحتفاظ بها الجسدي لاحقًا. لأغراض التوضيح ، يتم عرض القيم العددية للطاقات لمختلف القوى التي تحدث أثناء الترابط في الصورة.
من الواضح أن أفضل التصاق يتشكل في حالة تفاعل كيميائي بين المواد اللاصقة ، على الرغم من أن هذا ليس ممكنًا دائمًا (لكن السعي ضروري).
أنواع المواد اللاصقة
من كل ما سبق ، يترتب على ذلك أن أي غراء سيستغل مبدأ أو آخر موضح أعلاه. علاوة على ذلك ، في حالة المواد اللاصقة ، كما هو الحال في مواد أبو بريص ، لا يكون للباحثين أيضًا رأي مشترك. لكن هذا ، من حيث المبدأ ، ليس مهمًا للغاية ، لأنه تم تجميع خبرة عملية كافية بدرجة تسمح لك بسهولة بتحديد المواد اللاصقة والمواد اللاصقة المثالية لمجموعة كاملة من المواد. هناك العديد من أقسام المواد اللاصقة ، سأقدمها أكثر بساطة بناءً على طبيعتها الكيميائية:
علاوة على ذلك ، أود أن أشير إلى حقيقة أننا حتى يومنا هذا نستغل بنشاط التنمية منذ ما يقرب من مائة عام. احكم على نفسك من خلال التسلسل الزمني المختصر:
1920 - : , , , (),
1930 - : , , , ()
1940 - : , , ,
1950 - : , ,
1960 - : , ,
1970 - : , ,
1980 - : , , ,
1990 - : , ,
2000 - : , ,
, tutorial (
3D-. +
RTFM ), , «» .
«» (, , ). , , . , .
— . :)
,
: CA-, MS- , PU- , - , -, -
في هذا الصدد ، تم الانتهاء من الجزء التمهيدي ، في ما يلي - سنشرع في دراسة أنواع محددة من الغراء والظروف / المواد المثالية لاستخدامه. اسأل في الأسئلة الأسئلة التي تهمك - ثم في الجزء التالي يكون احتمال ظهور الإجابات مرتفعًا.ملحوظة: استمرار للموضوع:التأليف عن جلالة كلاي. الجزء الثاني - فيفا ، Cyanoacrylate! فيفا ، سوبر الغراءOpusa عن جلالة الطين. الجزء الثالث - البولي يوريثان مقابل الفضاء الباردأوبوسا حول جلالة الملك. الجزء الرابع - السيليكونهل تعتمد المقالة التالية على مجتمع هبر ، على سبيل
المثال .
! المهميمكن الآن رؤية جميع التحديثات والملاحظات المؤقتة التي تشكلت منها مقالات habr بسلاسة في مختبر القناة 66 الخاص بي . اشترك من أجل عدم توقع المقال التالي ، ولكن على الفور لمعرفة كل الأبحاث :)
الأدب المستخدمHandbook of Rubber Bonding, Ed., B. Crowther, Rapra Technology Ltd, Shrewsbury, UK, 2000.
DE Packham, Handbook of Adhesion, Longman Scientific & Technical, Harlow, UK, 1992.
DJ Dunn, Engineering and Structural Adhesives, Rapra Review Report No.169, Rapra Technology Ltd, Shrewsbury, UK, 2004.
Skiest, I. The Handbook of Adhesives, 3rd ed., Van Nostrand Reinhold, New York, 1990.
Satas, D. The Handbook of Pressure Sensitive Adhesives, 2nd ed., Van Nostrand Reinhold, New York, 1989.
Petrie, EM, Handbook of Adhesives and Sealants, McGraw-Hill, New York, 2000.