Высокая адгезия: Высокая адгезия к минеральным поверхностям

Содержание

Высокая адгезия к минеральным поверхностям



Напольное покрытие подразумевает наличие в качестве основного элемента наличие ровной поверхности, в роли которой выступает бетонное основание. Благодаря нему пол, особенно полимерного типа, будет стоек к различным механическим воздействиям, поэтому его повсеместно используют в промышленности, а также в гражданском, общественном, частном и спортивном строительстве. Если при производстве напольного покрытия не добавляются полимерные компоненты, оно может разрушиться под действием химических реакций и нагрузок абразивного характера. Благодаря современным технологиям были разработаны различные виды пола, которые с успехом применяются при ремонте помещений.

У полимерных полов существует масса особенностей. Главной из них является высокая адгезия (или сцепление различных поверхностей жидких или твёрдых веществ) к минеральным поверхностям. Такое важное свойство вытекает их технологии производства полимерного покрытия. Многое будет зависеть от бетонного основания пола. Адгезия будет достаточно высокой только при условии, что влажность поверхности не будет более пяти процентов.

Также следует знать, что для улучшения сцепления между частицами основного и полимерного полов следует провести ряд подготовительных работ. В частности, пол подвергается процессу шлифовки. После проведения подобных мероприятий половая конструкция не будет подвержена влиянию пыли, которая оседает на поверхности полимерного покрытия в виде плёнки, что значительно уменьшает адгезию, а вместе с ней и реологические параметры материала (прочность, износостойкость, стойкость к воздействию точечных ударных нагрузок и т.д.).

На адгезию оказывает влияние и обработка плоскости бетона тем или иным раствором. Чаще всего применяют специальный вид грунтовки, предотвращающая воздействие на пол агрессивной среды помещения, в которой монтируется полимерная половая конструкция. Грунтовка позволяет увеличивать срок службы будущего пола, повышая водостойкость. Для нанесения этого раствора не требуется специальных навыков опытного специалиста, а твердение грунтовки при пониженной температуре и высоком уровне влажности свидетельствует о том, что материал неприхотлив к разным условиям окружающей среды.

Создание полимерного пола с оптимальным набором технических параметров – дело нелёгкое, но выполнимое. Поэтому для подтверждения статуса полимерной напольной поверхности как высокопрочной конструкции специалисты используют разные вещества, главной особенностью которых является способность компонентов к усилению с помощью карбоновых волокон двухкомпонентного покрытия, основой которого является эпоксидная смола. Для каждого типа пола используется разный вид смолы. Выбор того или иного исходного материала зависит от качества будущего пола, а также от его назначения и сроков ремонтных работ. Для ускорения монтажных мероприятий эксперты советуют при изготовлении заполнителей применять пластификаторы различного рода.

Теперь предлагаем вашему вниманию разнообразие полимерных полов, адгезия которых проявляется на микро- и макроуровне.

Материал, все компоненты которого представляют собой высококачественный полимер, называется тонкослойным напольным покрытием. Суть такой поверхности в том, что они образуют уникальную защитную плёнку толщиной всего 300-600 микрометров. Она оберегает пол от попадания конденсата, вредных веществ, содержащихся в окружающем воздухе, и, соответственно, увеличивает сцепление частиц друг с другом.

Полы считаются толстослойными, если при установке подобной поверхности размер плёнки будет достигать порядка 3 мм. Их целесообразно использовать в местах повышенного воздействия агрессивной среды и сильных механических нагрузок на поверхность пола. Поэтому они актуальны при ремонте лабораторий и зданий промышленного назначения. Сфера их применения основана на физико-механических характеристиках напольной конструкции. Так, материал стоек к резким перепадам температуры и сильным ударам, поэтому его считают самым прочным полом на полимерной основе. Адгезионная составляющая здесь также выше, чем у аналогичных вариантов пола вследствие большого количества молекул, расположенных на защитном слое. Этот параметр влияет на все его достоинства.

Высокий уровень адгезии также наблюдается у антистатических полимерных покрытий. Они представляют собой полы, снижающие уровень электризации и имеющие защитный слой не более 2 мм. Из-за статического электричества появление пыли и грязи становится делом времени. Как известно, все виды загрязнений отрицательно влияют на сцепление веществ, понижая тем самым и конструктивные особенности материала. Однако антистатический пол позволяет забыть о подобной проблеме. Его с успехом используют на электростанциях и взрывоопасных помещениях.

Подводя итог всему вышесказанному, обращаем внимание на важность наличия адгезии. При недостаточно высоком уровне сцепления атомов, молекул и ионов будущий пол не сможет выполнять свои прямые обязанности и не сможет прослужить долго. Кроме того, эксплуатационные параметры будут снижены. Поэтому необходимо подготавливать поверхность и использовать в качестве раствора для обработки основного пола грунтовку.

Высокая адгезия - покрытие - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Высокая адгезия - покрытие

Cтраница 2

Вследствие хорошей смачиваемости фосфатированных металлов жидкими лакокрасочными материалами и их развитой поверхности достигается высокая адгезия покрытий, в том числе и тех, которые в обычных условиях плохо адгезируют. Фосфатные покрытия в зависимости от состава имеют термостойкость от 150 до 220 С; обладают хорошими диэлектрическими свойствами; цвет покрытий - от светло - до темно-серого.  [16]

После обезжиривания и промывки трубы поступают на установку механической очистки для удаления с поверхности ржавчины и окалины, а также для придания им требуемой шероховатости и микрорельефа, обеспечивающего

высокую адгезию покрытия к металлу.  [17]

Особенностью процесса является необходимость выдерживания подложки в начале процесса в течение 10 мин в высокотемпературной области более 900 С и при малой подаче карбонила вольфрама, что обеспечивается его нагреванием всего до 20 - 40 С в вакууме 1 - Ю 1 мм рт.ст. Предварительная выдержка обеспечивает высокую адгезию покрытия и стойкость к вибрации.  [18]

Покрытие, полученное при мощности порядка 7 кВт, не удается отделить от детали никакими механическими воздействиями. Высокая адгезия ионных покрытий объясняется ионизацией молекул в парах металла с последующим осаждением быстрых ионов.  [19]

Главная отличительная особенность полученных покрытий заключается в том, что почти все они образуются из твердо-жидких гетерогенных полурасплавленных систем типа концентрированных пиросуспензий и пиропаст. Жидкая фаза обеспечивает сплошность слоя, а также

высокую адгезию покрытий к подложке, а изменение природы и количественных соотношений дисперсионной среды и дисперсной фазы позволяет в широких пределах регулировать физико-химические свойства покрытий.  [20]

Основная проблема упрочнения поверхностей нанесением покрытий связана с обеспечением хорошей адгезии между покрытием и подложкой при минимальном уровне межфазных напряжений. Применительно к покрытиям антифрикционного назначения возникает противоречие между требованием высокой адгезии покрытий с подложкой и минимальной - с материалом контртела.  [21]

Требования, предъявляемые к защитному покрыткю опор морских промыслов, не ограничиваются высокой коррозионной стойкостью самого покрытия, его долговечностью, механической прочностью и эффективностью. Не менее важным и, пожалуй, решающим фактором является высокая адгезия покрытий с поверхностью опор и абсолютная герметизация защищаемого участка от внешней среды.  [22]

Из рис. 1 видно, что наибольшие внутренние напряжения будут иметь место при напылении окиси алюминия на никель. И, следовательно, в этом случае не следует ожидать

высокой адгезии покрытия.  [24]

Поверхности, покрытые дисперсионными силикатными краска - ми, имеют естественный камнеподобный вид. Сформировавшееся на основе дисперсион - юй силикатной краски микропористое покрытие обеспечивает высокие эксплуатационные свойства: высокую адгезию покрытия к подложке, высокую прочность самого покрытия, сопротивление истиранию, а также атмосферным влияниям. Это касается также такого свойства, как паропроницаемость покрытия, обеспечи - вающая возможность быстрого удаления водяных паров из помещения без их конденсации внутри помещения.  [25]

Безусловно, поверхность металла, подготовленная под окраску после такой очистки, наиболее эффективно обеспечивает высокую адгезию покрытия с металлом. Однако в связи с трудностью обеспечения безопасности труда пескоструйная очистка в закрытых помещениях запрещена. Работа в противогазах мало производительна.  [26]

Поскольку при горячем напылении ие используется органический растворитель, то покрытие толщиной 0 5 мм оказывается практически беспористым. Недостатком метода горячего напыления является необходимость хорошего предварительного прогрева поверхности металла, без которого не удается добиться

высокой адгезии покрытия.  [27]

Поскольку при горячем напылении не используется органический растворитель, то покрытие толщиной 0 5 мм оказывается практически беспористым. Недостатком метода горячего напыления является также необходимость предварительного нагрева поверхности металла, без которого не удается добиться высокой адгезии покрытия.  [28]

В результате обработки электрической дугой последовательно нанесенных на электрод слоев расплавленного и порошкообразного алюминия и легирующих элементов достигается высокая адгезия покрытия толщиной 0 5 - 0 8 мм. Гомогенизированный слой электродного покрытия содержит около 75 % алюминия. При температурах выше 600 С покрытие находится в расплавленном состоянии, но не стекает с поверхности, обеспечивая хорошую сцепляе-мость с поверхностью графитированного электрода и газофобность его поверхности.  [29]

Страницы:      1    2    3

Адгезия покрытия, водоразбавимые краски, высокая адгезия полимеров

… почему краска PaliPlast RP, ложась на ПВХ, имеет высокую адгезию, становиться одним целым с полимером? Интересует сама природа процесса адгезии, ведь в составе краски нет растворителей.

Ответ на вопрос о причине высокой адгезии водоразбавимых покрытий можно дать только через понимание природы и механизма возникновения сил взаимодействия лакокрасочного покрытия с окрашиваемой поверхностью, природы адгезии между полимерами лакокрасочного покрытия и профиля.

Сцепление декоративного покрытия с окрашиваемым полимером в первую очередь характеризуется адгезией.

Адгезия – это сила сопротивления против механического отделения полимера лакокрасочного покрытия от поверхности, которая последним окрашена.

Не смотря на, казалось бы, примитивное определение адгезии лакокрасочного покрытия, явление адгезии имеет довольно сложную природу и складывается из нескольких составляющих.

Основные модели, описывающие адгезию – механическая и специфическая, последнюю также часто называют химической.

Ни одна из моделей не даёт полного представления о явлении адгезии, и на практике (например, окраска ПВХ профиля или покраска стекла) мы сталкиваемся с сочетание сил, которые имеют и механическую и химическую природу.

Механическая составляющая адгезии

Основная концепция механической модели состоит в том, что при окраске лакокрасочный материал (ЛКМ) механически заполняет (затекает в) неровности и поры окрашиваемого полимера (ПВХ).

В процессе высыхания лакокрасочное покрытие, опять же механически, цепляется за неровности полимера.

Таким образом, чем более пористой будет поверхность полимера, или другими словами, чем больше эффективная (истинная, а не геометрическая) поверхность окрашиваемого материала, тем более высокой будет механическая адгезия.

Количественная оценка сил механической адгезии (силы механической адгезии – ориентационные, индукционные, дисперсионные и т.д.) – 2-20 kJ/mol.

Растворители, которые находятся в органоразбавимых ЛКМ, проникая вглубь пластика, может способствовать повышению значения эффективной поверхности. Но для повышения эффективной поверхности не нужно пропитывать "весь профиль", деформирование поверхности пластика происходит на толщине менее одного микрона.

Более того, избыточное пропитывание профиля органическим растворителем будет приводить к ухудшению адгезии, поскольку при испарении растворитель будет "выталкивать" ЛКМ из пор пластика. Наличие органических растворителей в краске не приводит к повышению адгезии.

Специальные промышленные водоразбавимые краски по пластикам, в том числе и краска для ПВХ, в своём составе содержат высоко эффективные химические материалы, основной задачей которых, является повышение значения эффективной поверхности пластика – повышение пористости поверхности полимера.

Притом эффективность (или, если угодно, агрессивность) таких добавок, как минимум не ниже, а то и существенно выше органических растворителей.

Механическая адгезия на ПВХ у специализированных водоразбавимых и органоразбавимых красок имеет одинаковую природу возникновения и их силы взаимодействия с поверхностью, как минимум, одинаковы.

Химическая составляющая адгезии красок

Вторая группа сил, составляющих адгезию, имеют химическую природу. Это межмолекулярное взаимодействие окрашиваемого полимера (подложки) и лакокрасочного полимера (покрытия).

Это прямое химическое взаимодействие (химическая реакция) функциональных групп лакокрасочного полимера с реакционно-активными группами полимера подложки.

Таким образом, на разделе фаз подложки и лакокрасочного покрытия формируется промежуточный молекулярный слой, который одновременно принадлежит и подложке и ЛКМ. Другими словами, – "краска и ПВХ профиль становятся единым целым", формируется промышленное покрытие.

Количественная оценка сил химического взаимодействия (химическая адгезия – ионные и ковалентные химические связи) – 600­6000 kJ/mol.

Таким образом, химическая адгезия в десятки и сотни раз прочнее механической адгезии.

Из школьных учебников известно, что вероятность возникновения и скорость протекания химических реакций в полярных средах на несколько порядков выше, чем в неполярных.

Водоразбавимые и органоразбавимые краски являются полярной и неполярной средами соответственно.

И если в случае с физической адгезией органоразбавимые и водоразбавимые краски сравнимы, то по силе химической адгезии водоразбавимые лакокрасочные материалы в несколько раз превышают органоразбавимые ЛКМ.

Адгезия что это в строительстве – адгезионный слой

Что такое адгезия в строительстве?

Строительный мир зависит от множества физических явлений и свойств, которые являются основой для грамотного соединения материалов различного вида и фактуры. Именно адгезия отвечает за соединение различных веществ между собой. С латинского языка слово переводиться как «прилипание». Адгезия может измеряться и иметь разные значения, в зависимости от поведения молекулярных сеток разных веществ и материалов между собой. Если речь идет о строительных работах, то здесь адгезия часто выступает как «смачиватель» между материалами за счет воды или влажных работ. Это может быть грунтовка, покраска, цемент, клей, раствор или пропитка. Значение адгезии значительно снижается, если происходит усадка материалов.

Строительные работы напрямую связаны с проникновением веществ и материалов друг в друга. Наглядно и быстро увидеть данный процесс можно при малярных обработках, изоляционных техниках, сварочных и паяльных работах. В результате мы видим быстрое прилипание или сцепление материалов между собой. Происходит это не только из-за грамотного проведения работ и профессионализма работников, но и адгезии, которая является основой для связующих молекулярных сеток разных веществ. Понимание этого процесса можно проследить во время перерывов при заливании бетонных конструкций, лакокрасочных работах, посадке декоративной плитки на цемент или клей.

Как её измеряют?

Величина сцепления адгезии измеряется в МПа (мега Паскаль). Единица МПа измеряется в прикладываемой силе в 10 килограмм, которая давит на 1 квадратный сантиметр. Чтобы разобрать это на практике, рассмотрим случай. Клеящий состав в характеристике имеет обозначение в 3 МПа. Это означает, что для приклеивания определенной детали, на 1 кв. см нужно использовать силу или приложить усилие равно 30 килограммам.

Что влияет на неё?

Любая рабочая смесь проходит через различные этапы и процессы, пока полностью не проявит свои заявленные производителем свойства. Пока она схватывается, адгезия может меняться из-за физических процессов, происходящих при высыхании. Также немаловажную роль играет усадка растворной смеси, в результате чего контакт между материалами растягивается и появляются усадочные трещины. В результате такой усадки сцепление материалом между собой на поверхности ослабевает. Например, в реальном строительстве этого хорошо видно при контакте старого бетона с новой кладкой строительных смесей.

Как улучшить свойства?

Многие строительные материалы и вещества по своей природе не имеют возможность сильно схватываться друг с другом. У них разный химический состав и условия образования. Для решения этой проблемы в ремонтных и строительных работах давно припасен целый арсенал техники хитростей, которые помогают улучшать адгезию между материалами. Чаще всего речь идет о целом комплексе работ, которые требуют временных и физических затрат.

В строительстве применяют сразу три способа для улучшения адгезии. К ним относят:

  • Химический. Добавление в материалы специальных примесей, пластификаторов или добавок для получения лучшего эффекта.
  • Физико-химический. Обработка поверхностей специальными составами. Шпаклевка и грунтовка относится к физико-химическому воздействию на «прилипание» материалов друг к другу.
  • Механический. Для улучшения сцепления применяют механическое воздействие в виде шлифовки для появления микроскопических шероховатостей. Также применяют физическое нанесение насечек, абразивную обработку и устранение пыли и грязи из поверхности.

Адгезия основных строительных материалов

Рассмотрим детально, как реагируют материалы друг на друга, которые применяются при строительстве чаще всего.

  • Стекло. Хорошо контактирует с жидкими веществами. Показывает идеальную адгезию с лаками, красками, герметиками, полимерными составами. Жидкое стекло прочно фиксируется с твердыми пористыми материалами
  • Дерево. Идеальная адгезия происходит между деревом и жидкими строительными веществами – битумом, красками и лаками. На цементные растворы реагирует очень плохо. Для связывания дерева с другими строительными материалами используют гипс или алебастр.
  • Бетон. Для кирпичей и бетона главной составляющей успешной адгезии выступает влага. Для получения хорошего результата поверхности необходимо все время смачивать, а жидкие растворы использовать на основе воды. Хорошо реагирует на материалы с пористой и шероховатой структурой. С полимерными веществами контакт происходит значительно хуже.

Заключение:

Явление как адгезия, дает возможность быстро и качество прилипать любым материалам к основанию покрытий других с помощью дополнительных строительных веществ и растворов. Каждый материал проявляет свое качества и свойства при взаимодействии с другими строительными веществами. Способность к адгезии позволяет им прочно взаимодействовать без ухудшения общего строительного процесса.

Ефим Виноградов

>Адгезия – что это такое в строительстве

Что представляет собой адгезия, как её измерять, увеличивать?

Adhaesio — слово латинского происхождения переводится как прилипание. Межмолекулярные воздействия поверхностных слоев твердых или жидких тел в различных сочетаниях приводит их сцеплению. Чтобы их разделить, необходимо приложить определенные усилия.

Благодаря адгезии мы склеиваем предметы с твердой поверхностью, наносим прочные декоративные покрытия. Вещества, которые соединяют материалы между собой, называются адгезивами.

Это могут быть разновидности клея или смолы, строительный цемент.

Как измерить адгезию?

Единицей измерения сцепления поверхностей служит мегапаскаль. 1 МПа показывает, что вы сможете оторвать приклеенный к поверхности предмет с площадью 1см2, если приложите усилие равное 10 кг.

Можно определить величину адгезии, для сцепления различных материалов используя справочники ГОСТов. Чтобы измерить адгезию во время проведения строительных работ применяются специализированные приборы — адгезиметры. Механические и электронные приборы работают:

  • по методу отрыва — во время испытания измеряется величина приложенного усилия, которое позволит отделить покрытие от основы;
  • с использованием метода решетчатого надреза;
  • с применением метода разрушения ”грибка”, он является разновидностью метода отрыва.

Компактные приборы позволяют контролировать качество нанесения штукатурного и окрасочного слоя, надежность облицовочных и защитных покрытий, определяют прочность сцепления между кирпичами или блоками. Контроль адгезии на этапе производства, обеспечивает надежность и прочность сооружений, и длительный безаварийный срок их эксплуатации.

Процесс адгезии в строительных работах

Работы по кладке стен и перегородок, отделочные работы — штукатурка, покраска стен, наклеивание обоев, бетонирование поверхностей, сварочные работы, нанесение защитных покрытий от коррозии все эти процессы неразрывно связаны с адгезией. Это соединения:

  • Лакокрасочных составов и металла. Результатом сцепления краски и лака служат лакокрасочные покрытия. Для того чтобы адгезия была прочной и краска хорошо держалась на поверхности проводят тестирование адгезива. Степень адсорбции поверхности изделия определит необходимое количество слоев будущего покрытия.
  • Стекла и жидких адгезивов (лаков, красок, герметиков, полимерных смесей). В свою очередь, стекло в жидком виде будет адгезивом к твердым поверхностям с пористой структурой.
  • Деревянных поверхностей и декоративного покрытия. Для этих случаев подходят такие адгезивы как битумные составы, лаки и краски, штукатурные смеси, в состав которых входит гипс или алебастр. У цементных растворов низкая степень сцепления с деревянными изделиями, поэтому они практически не применяются при штукатурных работах.
  • Бетонные поверхности и металлы — это многочисленные конструкции при возведении зданий и сооружений. Адгезия бетона по отношению к металлу не обеспечивает необходимую прочность. Поэтому для образования устойчивой системы, при скреплении металла с бетоном используются специальные составы и смеси с содержанием сухих полимеров. При соединении с водой жидкий полимер повышает пластичность смеси и увеличивает ее адгезионную способность.
  • Пенополиуретан. Надежное сцепление поверхностей обеспечивает строительная пена. Ее использование позволяет создавать прочные, устойчивые к нагрузкам конструкции из композиционного сочетания любых стройматериалов. Бетонные, кирпичные, деревянные, металлические поверхности и гипсокартон прочно соединяются между собой без применения крепежных соединений.
  • Сварные соединения. Высокая прочность изделий получается при соединении металлических поверхностей с одинаковой кристаллической решеткой. Интерметаллиды, состоящие из двух и более металлов, свариваются намного хуже. Этот факт не позволяет делать сварные соединения из любых сочетаний металлов без учета их адгезии.

Как увеличить адгезию?

Степень адгезии находится в зависимости от химических связей и площади предметов. Наличие пор и шероховатости ведет к увеличению показателя. В этих случаях общая рабочая площадь выше геометрического показателя и, соответственно, более прочное сцепление.

Применение модифицирующих добавок в строительных смесях позволяет получить растворы с высокими адгезивными свойствами.

Чтобы обеспечить требуемую адгезию, перед началом работ проводят предварительные мероприятия по обеспыливанию, обезжириванию. Физико-химической подготовке поверхностей, включающей шпаклевку, грунтовку и пр.

Подбирают композиционные материалы, которые имеют химическое сродство и обладают хорошей способностью к прилипанию клеящего состава.

Адгезия: что это такое, для чего нужна, как её улучшить

Время чтения: 8 минутНет времени? Ссылка на статью успешно отправлена!

Отправим материал вам на e-mail

Это сцепление различных по своему составу и структуре материалов, обусловленное их физическими и химическими свойствами. Термин адгезия произошёл от латинского слова adhesion – прилипание. В строительстве дают более узконаправленное и специфическое обозначение тому, что такое адгезия – это способность декоративно-отделочных покрытий (ЛКМ, штукатурки), герметизирующих или клеящих смесей к прочному и надёжному соединению с внешней поверхностью материала основания.

Впечатляющая демонстрация эффекта адгезии современных клеевых составов

Важно! Следует различать понятия адгезии и когезии. Адгезия соединяет разнотипные материалы, затрагивая только поверхностный слой. К примеру, краска на металлической поверхности. Когезия — это соединение однотипных материалов, в результате которого образуются межмолекулярные взаимодействия.

Схематическое изображение эффекта адгезии и когезии

Адгезия, что это такое – теоретические основы

Адгезия является одним из ключевых свойств материалов в следующих областях:

  1. Металлургия – антикоррозионные покрытия.
  2. Механика – слой смазки на поверхности элементов машин и механизмов.
  3. Медицина – стоматология.
  4. Строительство. В данной отрасли адгезия является одним из главных показателей качества выполнения работ и надёжности конструкций.

Практически на всех этапах строительства контролируются показатели адгезии для следующих соединений:

  • лакокрасочные материалы;
  • штукатурные смеси, стяжки и заливки;
  • клеящие составы, кладочные растворы, герметики и т.п.

Пример химической адгезии — реакция соединения силиконового герметика со стеклом

Существует три основных принципа адгезионного соединения материалов. В строительстве и технологии они проявляются следующим образом:

  1. Механический — сцепление происходит путем прилипания наносимого материала к основанию. Механизм такого соединения заключается в проникновении наносимого вещества в поры внешнего слоя или соединении с шероховатой поверхностью. Примером, является окраска поверхности бетона или металла.
  2. Химический — связь между материалами, в том числе различной плотности, происходит на атомном уровне. Для образования такой связи необходимо присутствие катализатора. Примером адгезии такого типа является пайка или сварка.
  3. Физический — на сопрягаемых поверхностях возникает электромагнитная межмолекулярная связь. Может образоваться в результате возникновения статического заряда или под воздействием постоянного магнитного или электромагнитного поля. Пример использования в технологии — окрашивание различных поверхностей в электромагнитном поле.

Адгезионные свойства строительных и отделочных материалов

Адгезия строительных и отделочных материалов осуществляется, преимущественно, по принципу механического и химического соединения. В строительстве используется большое количество различных веществ, эксплуатационные характеристики и специфика взаимодействия которых кардинальным образом отличаются. Разделим их на три основные группы и охарактеризуем более подробно.

Лакокрасочные материалы

Адгезия ЛКМ к поверхности основания осуществляется по механическому принципу. При этом, максимальные показатели прочности достигаются в том случае, если рабочая поверхность материала имеет шероховатости или пористая. В первом случае существенно увеличивается площадь соприкосновения, во втором, краска проникает в поверхностный слой основания. Кроме того, адгезионные свойства ЛКМ увеличиваются благодаря различным модифицирующим добавкам:

  • органосиланы и полиорганосилоксаны оказывают дополнительное гидрофобизирующее и антикоррозионное действие;
  • полиамидные и полиэфирные смолы;
  • металлоорганические катализаторы химических процессов отвердения ЛКМ;
  • балластные мелкодисперсные наполнители (к примеру, тальк).

Краска с тальковым наполнителем — не вспучивающийся антипирен

Строительные штукатурки и сухие клеящие смеси

До недавнего времени, строительные и отделочные работы велись с использованием различных растворов на основе гипса, цемента и извести. Зачастую, их смешивали в определённой пропорции, что давало ограниченное изменение их основных свойств. Современные готовые сухие строительные смеси: стартовые, финишные и мультифинишные штукатурки и шпаклевки, имеют гораздо более сложный состав. Широко применяются добавки различного происхождения:

  • минеральные — магнезиальные катализаторы, жидкое стекло, глиноземистый, кислотоустойчивый или безусадочный цемент, микрокремнезём и т.п.
  • полимерные — диспергируемые полимеры (ПВА, полиакрилаты, винилацетаты и т.п.).

Такие модификаторы существенно изменяют следующие основные характеристики строительных смесей:

  • пластичность;
  • водоудерживающие свойства;
  • тиксотропность.

Пример плохой адгезии штукатурки к кирпичной стене

Важно! Использование полимерных модификаторов даёт более выраженный эффект усиления адгезии. Однако образование устойчивых соединений полимерных плёнок на границе разнотипных материалов (основание — твердеющая штукатурка) возможно только при определённой температуре. Этот термин называется минимальной температурой плёнкообразования – МТП. У разных штукатурок она может быть различной от +5°С до +10°С. Во избежание расслоения, необходимо точно придерживаться рекомендаций производителя относительно температуры, как окружающей среды, так и основания.

Герметики

Герметики, использующиеся в строительстве, различают по трём различным типам, каждый из которых требует определённых условий для высокопрочной адгезии с материалом основания. Рассмотрим каждый тип подробнее.

  • Высыхающие герметики. В состав входят различные полимеры и органические растворители: бутадиен-стирольные или нитрильные, хлоропреновый каучук и т.п. Как правило, имеют пастообразную консистенцию с вязкостью 300-550 Па. В зависимости от вязкости, наносятся либо шпателем, либо кистью. После их нанесения на поверхность, необходимо определённое время для высыхания (испарения растворителя) и образования полимерной плёнки.

Высыхающий акриловый герметик

  • Невысыхающие герметики. Состоят, как правило, из каучука, битума и различных пластификаторов. Имеют ограниченную устойчивость к высокой температуре, не более 700С-800С, после чего начинают деформироваться.

Битумный невысыхающий состав, используется для герметизации ливневой водосточной системы

  • Отверждающиеся герметики. После их нанесения, под воздействием различных факторов: влага, тепло, химические реагенты, происходит необратимая реакция полимеризации.

Приготовление двухкомпонентного полиуретанового герметика Сазиласт

Из всех перечисленных разновидностей, отверждающиеся герметики обеспечивают максимальную надёжность сцепления с микронеровностями поверхности основания. Кроме того, они устойчивы к высоким температурам, механическим и химическим воздействиям. Они имеют оптимальное сочетание жёсткости и вязкости, позволяющее сохранять первоначальную форму. Однако, являются наиболее дорогостоящими и сложными в использовании.

Как измеряется адгезия?

Технология измерения адгезии, способы испытания, а также все показатели прочности соединения материалов указаны в следующих нормативах:

  • ГОСТ 31356-2013 — шпаклёвки и штукатурки;
  • ГОСТ 31149-2014 — лакокрасочные материалы;
  • ГОСТ 27325 — ЛКМ к дереву и т.п.

Информация! Адгезия измеряется в кгс/см2, МПа (мегапаскали) или кН (килоньютоны) — это показатель силы, которую необходимо приложить, для разделения материалов основания и покрытия.

Способ определения адгезии лакокрасочных покрытий методом решётчатого надреза

Если раньше адгезионные характеристики материалов можно было измерять только в лабораторных условиях, то на данный момент существует множество приборов, которые можно использовать непосредственно на строительной площадке. Большинство методов измерения адгезии, как «полевых», так и лабораторных связаны с разрушением внешнего, покрывающего, слоя. Но есть несколько устройств, принцип действия которых основан на ультразвуке.

Таблица классификации результатов испытания лакокрасочных материалов

  • Нож адгезиметр. Используется для определения параметров адгезии методом решётчатых и или параллельных надрезов. Применяется для лакокрасочных и плёночных покрытий толщиной до 200 мкм.

Нож адгезиметр, модель Константа-КН2

  • Пульсар 21. Устройство определяет плотность материалов. Используется для выявления трещин и расслоений в бетоне как штучном, так и монолитном. Существуют специальные прошивки и подпрограммы, которые по плотности прилегания, позволяют определить прочность адгезии штукатурок различных типов к бетонным поверхностям.

Ультразвуковой измеритель адгезии, Пульсар 21

  • СМ-1У. Используется для определения адгезии полимерных и битумных изоляционных покрытий методом частичного разрушения – сдвига. Принцип измерения основан на выявлении линейных деформаций изоляционного материала. Как правило, применяется для определения прочности изоляционного покрытия трубопроводов. Допускается использование для проверки качества нанесение битумной гидроизоляции на строительные конструкции: стены подвалов и цокольных этажей, плоские крыши и т.п.

Адгезиметр СМ-1У

Факторы, снижающие адгезию материалов

На снижение адгезии оказывают влияние различные физические и химические факторы. К физическим относится температура и влажность окружающей среды в момент нанесения декоративно-отделочных или защитных материалов. Также снижают адгезионные взаимодействия различные загрязнения, в частности, пыль покрывающая поверхность основания. В процессе эксплуатации влияние на прочность соединения лакокрасочных материалов может оказывать ультрафиолетовое излучение.

Химические факторы, снижающие адгезию, представлены различными материалами загрязняющими поверхность: бензин и масла, жиры, кислотные и щелочные растворы и т.п.

Также адгезию отделочных материалов могут снижать различные процессы, возникающие в строительных конструкциях:

  • усадка;
  • растягивающие и сжимающие напряжения.

Информация! Вещество, наносимое на поверхность для увеличения силы сцепления между основанием и отделочным материалом, называется адгезивом. Основание, на которое наносится адгезив, называется субстратом.

В строительстве существует несколько универсальных способов повышения адгезии декоративных отделочных материалов с поверхностью основания:

  1. Механический – поверхности основания придают шероховатость, чтобы увеличить площадь соприкосновения. Для этого её обрабатывают различными абразивными материалами, наносят насечки и т.п.
  2. Химический – в состав наносимых защитно-отделочных материалов добавляют различные вещества. Это, как правило, полимеры, образующие более прочные связи и придающие материалу дополнительную эластичность.
  3. Физико-химический – поверхность основания обрабатывают грунтовкой, изменяющей основные химические параметры материала и оказывающей влияние на определённые физические свойства. К примеру, снижение влагопоглощения у пористых материалов, закрепление рыхлого внешнего слоя и т.п.

Обработка поверхности основания перед покраской абразивной шкуркой

Грунтование поверхности перед нанесением штукатурки

Способы увеличения адгезии к различным материалам

Более подробно остановимся на методах повышения адгезии для различных материалов, применяемых в строительстве.

Бетон

Бетонные стройматериалы и конструкции повсеместно применяются в строительстве. За счёт высокой плотности и гладкости поверхности их потенциальные адгезионные показатели довольно низкие. Для увеличения прочности соединения отделочных составов необходимо учесть следующие параметры:

  • сухая или влажная поверхность. Как правило, адгезия к сухой поверхности выше. Однако были разработаны множество клеевых смесей, требующих предварительного смачивания поверхности основания. В данном случае необходимо обращать внимание на требования производителя;
  • температура окружающей среды и основания. Большинство отделочных материалов наносится на бетонные поверхности при температуре воздуха не менее +5°С…+7°С. При этом бетон не должен быть замёрзшим;
  • грунтовка. Используется в обязательном порядке. Для плотных бетонов, это составы с наполнителем из кварцевого песка (бетонконтакт), для пористых бетонов (пено-, газобетон), это грунтовки глубокого проникновения на основе акриловых дисперсий;
  • добавление модификаторов. Готовые сухие штукатурные смеси уже имеют в своем составе различные адгезионные добавки. Если штукатурка замешивается самостоятельно, то в неё рекомендуется добавить: ПВА, акриловую грунтовку, вместо такого же количества воды, силикатный клей, придающий отделочному материалу дополнительные влагоотталкивающие свойства.

Результат нанесения цементной штукатурки на переохлажденную поверхность основания

Нанесение кварцевой грунтовки Knauf бетонконтакт

Металл

Ключевую роль в прочности соединения лакокрасочных материалов с металлической поверхностью играет способ и качество подготовки поверхности. В домашних условиях рекомендуется выполнить следующие действия:

  • обезжиривание – обработка металла различными растворителями: 650, 646, Р-4, уайт-спирит, ацетон, керосин. В крайнем случае, поверхность протирается бензином;
  • матирование – обработка основания абразивными материалами;
  • грунтование – использование специальных красок праймеров. Они реализуются в комплекте с декоративными ЛКМ определённого типа.

Важно! Адгезия свинца, алюминия и цинка намного ниже, чем у чугуна и стали. Причина заключается в том, что эти металлы образуют на своей поверхности оксидные плёнки. Поэтому отслаивание лакокрасочных покрытий происходит по оксидному слою. Окрашивание этих материалов рекомендуется осуществлять сразу после удаления плёнки механическим или химическим способом.

Алюминий также подвержен коррозии, особенно при воздействии агрессивных веществ

Древесина и древесные композиты

Древесина является пористой поверхностью с большим количеством неровностей и не испытывает особых проблем с прочностью соединения отделочных материалов. Но нет предела совершенству, поэтому были разработаны различные технологии для улучшения адгезии в сочетании с сохранением защитных и декоративных свойств самой отделки. Их использование, к примеру, в сочетании с акриловыми красками, значительно улучшает атмосферостойкость, устойчивость к ультрафиолетовому выцветанию, придает биологическую защиту материалу. Поверхность древесины обрабатывается самыми разнообразными грунтовками, чаще всего, на основе боразотных соединений и нитроцеллюлозы.

Адгезия при сварочных работах

Сварка является одним из наиболее прочных методов соединения металлических конструкций. Это сцепление молекул двух элементов без использования промежуточных или вспомогательных веществ — клея или припоя. Происходит данный процесс под воздействием термической активации. Внешний слой соединяемых элементов нагревают выше температуры плавления, после чего происходит межмолекулярное сближение и соединение материалов.

Электросварочный шов. Соединение двух деталей электросваркой является адгезией, так как металл, использующийся в электроде, выступает в качестве адгезива

Препятствием к качественной адгезии при сварке могут служить следующие факторы:

Газовая или плазменная сварка металла является когезией, так как молекулы двух элементов соединяются в результате расплава материала

Подводя итоги

Адгезия является одной из важнейших характеристик многих процессов современного строительства, поэтому для её увеличения разрабатываются всё новые методы. Их применение обеспечит большую долговечность строительным конструкциям и отделочным материалам, что в конечном итоге даст существенную экономию.

Видео: что такое адгезия

О необычных, а порой и «волшебных», свойствах воды нам рассказывают в школе, в институте, в электричках и на сайтах, где продают флаконы «живой воды». Кроме шуток, у самой распространенной жидкости на Земле действительно хватает необычных характеристик, чтобы их изучению посвящались тысячи научных работ. В рамках проекта «Пять стихий», который N+1 осуществляет совместно с НИТУ «МИСиС», мы расскажем о том, насколько жидкая стихия поддается укрощению, то есть можно ли с помощью современной физики вывернуть все необычные свойства воды наизнанку, как это сделать, а главное — зачем.

О главном


Принципиальный вопрос: откуда у вещества с такой простой формулой (h3O, как все помнят) берется такой набор необычных, местами парадоксальных свойств. Оказывается, что из этой самой формулы и берется. Молекулы воды устроены просто, но очень хитро: в них атом кислорода находится в середине воображаемого тетраэдра, а две неподеленных электронных пары и два атома водорода размещены в его вершинах. Такая конструкция позволяет представить весь объем воды как массив упорядоченных тетраэдров, причем атомы водорода оказываются удобно зажаты между «собственным» кислородом и кислородом соседа. Такая дополнительная связь между соседними молекулами называется водородной, и хотя она на порядок слабее внутримолекулярной ковалентной связи, в масштабах всего вещества она является дополнительным связывающим фактором. Кстати, когда мы сказали «массив упорядоченных тетраэдров», любители теорий о «структуре» и «памяти» воды рановато обрадовались: это упорядочивание действительно есть, но благодаря тепловому движению сетка водородных связей все время разрушается и создается заново, таким образом «помнить» вода ничего не может, но ей и не надо.
Из наличия водородных связей вытекает, пожалуй, самая главная характеристика воды — огромная энергия когезии молекул, которая удерживает их вместе и отвечает за то, что вода остается жидкой при комнатной температуре. У ближайших соседей — сероводорода (h3S), аммиака (Nh4), галогеноводородов (HF, HCl и пр.) — водородные связи тоже могут образоваться, но все эти вещества при комнатной температуре — газы, что еще раз подтверждает необычный статус воды. Но это еще далеко не все. Мы выбрали пять характерных явлений, связанных с водой, которые и предлагаем рассмотреть по порядку.

Когезия: теплоемкость

Давайте вспомним, как на молекулярном уровне определяется агрегатное состояние вещества: если энергия теплового движения совсем мала, атомы будут выстраиваться в наиболее выгодное пространственное положение, как правило — очень симметричное. Такое состояние мы называем «твердым». Если температуру (а вместе с ней и тепловую энергию) системы повысить, атомы и молекулы смогут вырваться из кристаллической решетки, но им все еще не будет хватать прыти, чтобы разлететься далеко друг от друга — в этом случае вещество будет жидким. Когда тепловой энергии окажется достаточно, чтобы пересилить все межмолекулярные взаимодействия, молекулы разлетятся подальше друг от друга, а вещество превратится в газ.
Как видно из нашей простой картинки, именно межмолекулярные взаимодействия определяют то, как много энергии готова впитать жидкость прежде, чем испариться. Этот параметр называется теплоемкостью и для воды он действительно велик: чтобы нагреть килограмм воды на один градус, требуется 4200 джоулей — в четыре раза выше, чем для материалов вроде дерева, камня и стекла, и в 10 раз выше, чем теплоемкость металлов.
Как «победить» столь высокую теплоемкость воды? Значительных успехов здесь добиться не удалось, однако метод предельно ясен: раз во всем виноваты упорядоченные водородные связи, надо их устранить. Для этого достаточно заставить молекулы воды структурироваться как-то по-другому, например, тянуться атомами кислорода к какому-то заряженному объекту. С этой ролью неплохо справляются белки: в достаточно концентрированных растворах они облепляются молекулами воды, которые больше не могут образовывать водородные связи. Теплоемкость в таком случае снижается почти в два раза и становится такой же, как у льда. Кстати, о льде.

Когезия: кристаллизация


Как мы уже знаем, молекулы воды любят упорядочиваться, однако за счет теплового движения их структура оказывается несколько разупорядоченной. Охлаждение способно внести порядок. «Если температуру понизить, водородные связи заставят молекулы воды практически замереть в наиболее удачном положении. Необычным фактом является то, что это для этого положения характерно сравнительно большое количество пустот между молекулами, поэтому лед занимает на 9 процентов больший объем, чем та же масса жидкой воды», — поясняет природу этого процесса профессор Юрий Николаевич Уткин, доктор химических наук, ведущий эксперт Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС». С одной стороны, такое свойство положительно сказывается на экосистеме: более легкий лед плавает на поверхности, а водоемы не промерзают до дна. С другой стороны, образование льда ставит под угрозу жизнь многих биологических систем, так как увеличившаяся в объеме вода может необратимо повредить клетки, которые уже не смогут восстановиться после разморозки. Из-за этого продукты из морозилки уже не настолько хороши, как в свежем виде — кристаллы льда вредят внутренней структуре тканей.
Пагубное влияние льда, к счастью, оказалось несложно победить. Причем на этой почве преуспели и природные системы, и синтетические. Первые научились создавать специальные структуры, чаще всего белковые, которые называют «антифризами». Эти крупные молекулы хитро связываются с зародышами кристаллов льда, препятствуя их дальнейшему росту. Таким образом вместо крупных кристаллов с большим объемом в системе образуется кашица из мелких кристалликов льда, которая практически не повреждает клетку. Живые организмы, использующие белковые антифризы, выживают при температурах до −30 градусов Цельсия, а жуки Upis Ceramboides и вовсе выдерживают морозы до −60 градусов благодаря небелковым антифризам.
В промышленности же с замерзанием воды борются проще — добавляя в систему так называемые криопротекторы, образующие водородные связи с водой и препятствующие ее замерзанию. К этим веществам относятся глицерин, этанол, полиэтиленгликоль и другие. Эти же агенты используют и при исследовании биологических препаратов, которые требуется заморозить, но сохранить при этом в максимально близком к «живому» состоянию виде. Недавно оказалось, что и красители могут служить в качестве криопротекторов. Например, хорошо известный сафранин О по своим свойствам схож с белковыми антифризами, хотя и имеет значительно меньший размер молекул.

Когезия: вязкость

Продолжая наблюдать за необычными свойствами, следующими из сильной когезии молекул воды, надо упомянуть и вязкость. Этот параметр, свойственный любым жидкостям и газам, отвечает за то, насколько сильно слои одного и того же вещества «трутся» друг о друга. Если точнее, вязкость определяет интенсивность обмена импульсом между молекулами. Сильно вязкие системы — мед, или кетчуп, например — текут медленно и неохотно, тогда как вещества с малой вязкостью — бензин или ацетон — растекаются быстро и при меньшем внешнем воздействии.
Значительная вязкость воды является главным виновником того, что под водой практически невозможно серьезно разогнаться, а для прокачки жидкости по трубам требуются мощные насосы. Самое обидное, что бороться с вязкостью путем устранения водородных связей не получается: когда молекулы воды упорядочиваются, их вязкость становится еще больше за счет тех же сил, что вызывают это упорядочение. Однако проблему вязкого сопротивления удалось вполне успешно атаковать не со стороны самой воды, а со стороны тела, движущегося сквозь нее. Для этого вспомним об адгезии и взаимодействии воды с другими телами.

Адгезия: прилипание


Если когезия — это притяжение молекул воды друг к другу, то адгезия — это их притяжение к сторонним телам, например, стенкам сосудов. Тут важно вспомнить, что вода ко всему прочему является полярной жидкостью, то есть каждая ее молекула представляет собой диполь — частицу, у которой один конец заряжен чуть более положительно, а другой — чуть более отрицательно. Благодаря такой структуре вода в целом остается электронейтральной, но ее молекулы способны взаимодействовать, например, со стенками сосуда. Объясняется это тем, что большинство поверхностей, погруженных в полярную жидкость, оказывается хоть немного, но заряженной.
Адгезия молекул воды к стенкам влечет за собой много последствий, одно из которых известно под названием «гидродинамическое условие прилипания». Оно выражается в том, что при течении воды вдоль большинства поверхностей ближайший к стенке слой «прилипает», поэтому скорость в нем нулевая. За счет вязкости этот слой сильно тормозит следующий и так далее. В итоге максимальная скорость будет наблюдаться в центре трубы или канала. Казалось бы, ничего страшного в этом нет, и это правда, пока речь идет о крупных трубах — водопроводных, например. Если же собрать устройство с каналами толщиной в несколько микрон, то в них вязкое сопротивление окажется настолько велико, что обычные насосы уже не смогут прокачать воду через тонкие трубки. Такая проблема существует в микрофлюидике — разделе науки о миниатюрных устройствах для управления жидкостями, пузырьками и каплями на микромасштабах. Специальные микрофлюидные приборы чем-то похожи на электронные чипы, только в них вместо проводов для электричества проложено множество каналов для жидкости. Такая «лаборатория-на-чипе» позволяет производить десяток биологических анализов в устройстве размером с наручные часы.
Очевидно, что миниатюризация в рамках микрофлюидики не предполагает наличие огромного насоса для прокачки жидкости, поэтому с вязким сопротивлением воды приходиться справляться. На данный момент существует два основных способа, как это сделать: во-первых, можно устранить прилипание воды на стенке, что существенно увеличит скорость течения. Для этого используют поверхность, которая слабо взаимодействует с молекулами воды, то есть гидрофобный материал. Однако первые же эксперименты показали, что обычная химическая гидрофобность дает лишь очень слабый эффект в снижение вязкого сопротивления. Следующим шагом стало изобретение супергидрофобных поверхностей, обладающих необычным рельефом и способностью удерживать в нем пузырьки воздуха. Поскольку на границе «жидкость-газ» прилипание отсутствует, вода очень быстро скользит вдоль таких поверхностей. Эффект особенно заметен в случае микроканалов, однако попытки сделать более крупное устройство с супергидрофобными стенками (подводную лодку, например) пока не увенчались особыми успехами.
Вторым способом устранения вязкого сопротивление является отказ от традиционных насосов для прокачки жидкости за счет перепада давления. Вместо этого можно заставить воду течь под действием электрического поля, правда, для этого необходимо добавить в систему электролит (например соль), а стенки — зарядить. Такое течение называется электроосмотическим и характеризуется тем, что профиль скорости жидкости оказывает плоским, без максимума в центре канала. Это очень удобно, если в системе есть требование к равномерной прокачке жидкости по микроканалу.

Адгезия: поверхностное натяжение


Раз мы вспомнили об адгезии воды и гидрофобных поверхностях, нельзя не упомянуть о смачивании и капиллярности. Эти свойства определяют, как ведет себя поверхность жидкости, а также ее капли и пленки на твердых телах, внутри капилляров, пор и так далее. Вода и здесь продолжает держать марку в качестве «самой-самой»: благодаря огромной энергии когезии велико и поверхностное натяжение, которое, например, отвечает за форму дождевых капель и позволяет водомеркам бегать по воде как по твердому основанию. Само натяжение возникает из-за того, что каждой молекуле воды выгоднее находиться в объеме, в окружении соседей, поэтому все молекулы одинаково стремятся покинуть поверхность, то есть максимально сократить ее площадь. Поэтому мы не видим капель в форме кубика: шар всегда имеет меньшую площадь при том же объеме.
Если добавить к поверхностному натяжению взаимодействие с твердыми телами, мы окунемся в богатый мир смачивания: здесь и идеально круглые капли на листке лотоса, и поднятие воды по тонким капиллярам, и пропитка пористых тел (мочалки, например). А еще интереснее посмотреть, как всеми этими эффектами можно управлять, так как поверхностное натяжение оказалось одним из самых «податливых» свойств воды. Самый известный бытовой пример — добавить к воде поверхностно-активное вещество, например мыло. В этом случае поверхность жидкости окажется стабилизирована, а натяжение значительно снизится. Попробуйте выдуть пузырь из чистой воды — не тут-то было, а из мыльной — пожалуйста: большая площадь поверхности уже не помеха. Можно провести другой эксперимент: посыпать воду молотым перцем и кинуть в нее кубик льда. За счет разницы температур возникнет перепад поверхностного натяжения, и перчинки поплывут в сторону кубика.
Снова вернемся к гидрофобным и супергидрофобным поверхностям: поскольку вода их очень не любит, она стремится максимально сократить площадь контакта с ними. Если каплю воды посадить на такую поверхность, мы увидим почти идеальный шар, который едва касается поверхности. Такие шарики очень легко заставить кататься, поэтому супергидрофобными поверхностями в основном интересуются для создания водоотталкивающих и антиобледенительных покрытий. Природа тоже давно их использует: лист лотоса, ножка водомерки, кожа акулы — вот лишь некоторые примеры. Гидрофобные поверхности оказались удачным решением и старых бытовых проблем: протекающего носика заварочного чайника, например. Если его снаружи покрыть гидрофобным материалом, заварка всегда будет литься только в чашку.
Встречаются и совсем необычные эффекты управления поверхностным натяжением и смачиванием, например капли Ляйденфроста. Они образуются, если воду накапать на очень сильно нагретую поверхность: в этом случае между каплей воды и твердым телом возникает прослойка пара, поэтому капля свободно летает над поверхностью. Кстати, аналогичный эффект очень вредит промышленным водонагревателям: если их мощность слишком велика, на поверхности нагревателя образуется прослойка пара, которая блокирует теплообмен и приводит к перегреву устройства. В качестве других примеров необычных капиллярных явлений можно назвать эффекты, возникающие в отсутствие гравитации (например на орбите). Именно ими объясняются огромные капли воды, которые нам показывают в видеорепортажах про жизнь космонавтов: без силы тяжести поверхностное натяжение остается единственным фактором, определяющим форму капли, поэтому независимо от объема жидкость стремится стать шариком. На Земле же максимальный размер идеально круглых капель — несколько миллиметров. Если размер больше, гравитация придаст капле форму лужи.
Мы вспомнили лишь некоторые из свойств воды, с которыми мы сталкиваемся в повседневной и научной жизни. Существуют и многие другие особенности и эффекты — сольватация, диэлектрическая проницаемость, осмотическое давление — которые остались за кадром. Вода была и остается одним из самых популярных объектов для изучение в современной физической химии и материаловедении и чуть ли не главным залогом существования живых организмов, и каждый из названных эффектов играет в этом свою роль.

Тарас Молотилин

Когезия (физика)

У этого термина существуют и другие значения, см. Когезия.

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 28 ноября 2012.

Когезия (от лат. cohaesus — связанный, сцепленный), сцепление молекул (ионов) физического тела под действием сил притяжения. Это силы межмолекулярного взаимодействия, водородной связи и (или) иной химической связи. Они определяют совокупность физических и физико-химических свойств вещества: агрегатное состояние, летучесть, растворимость, механические свойства и т. д. Интенсивность межмолекулярного и межатомного взаимодействия (а, следовательно, силы когезии) резко убывает с расстоянием. Наиболее сильна когезия в твердых телах и жидкостях, то есть в конденсированных фазах, где расстояние между молекулами (ионами) малы — порядка нескольких размеров молекул. В газах средние расстояния между молекулами велики по сравнению с их размерами, и поэтому когезия в них незначительна. Мерой интенсивности межмолекулярного взаимодействия служит плотность энергии когезии. Она эквивалентна работе удаления взаимно притягивающихся молекул на бесконечно большое расстояние друг от друга, что практически соответствует испарению или сублимации вещества.

КОГEЗИЯ (от лат. cohaesus — связанный, сцепленный), сцепление частей одного и того же однородного тела (жидкого или твердого). Обусловлена хим. связью между составляющими тело частицами (атомами, ионами) и межмол. взаимодействием. Работой когезии наз. свободную энергию разделения тела на части и удаления их на такое расстояние, когда нарушается целостность тела. Работу когезии Wc определяют как работу обратимого изотермич. разрушения тела: Wc=2g, где g — уд. поверхностная энергия (для твердых тел) или поверхностное натяжение (для жидкостей). Соотношение Wc и работы адгезии Wa, характеризующей сцепление разнородных тел (см. Адгезия), служит для определения способности жидкостей смачивать твердые тела: при Wa < 1/2Wc имеет место несмачивание, при 1/2Wc<Wa<Wc — смачивание, при Wa>Wc растекание жидкости по пов-сти твердого тела. Широко используется также понятие плотности энергии когезии Eс, к-рую отождествляют с внутр. энергией испарения (или сублимации) Uисп, отнесенной к молярному объему в-ва Vт:Fc=Uисп/Vm. По значениям Ес можно рассчитать параметр р-римости Гильдебранда 6: Ec=d2 (см. Растворимость). Для низкомол. соед. энергию когезии рассматривают как избыток потенц. энергии жидкости над потенц. энергией пара, численно равный внутр. энергии испарения Е при давлении р и т-ре Т:

где DHисп энтальпия испарения, индексы «г» и «ж» означают газообразное и жидкое состояния в-ва соответственно. При Vг>>Vж и при условиях, когда пар ведет себя как идеальный газ, справедливо соотношение:

(R газовая постоянная). Значения Е и Ес определяют экспериментально по данным калориметрии; используют также эмпирич. соотношение Гильдебранда DHисп=0,02 Т2ксп+27,3Ткип — 2950. Приближенные расчеты Ес основаны на предположении об аддитивности вкладов в плотность энергии когезии энергий хим. связей, соединяющих атомы (инкрементов) DЕi: когезия низкомол. в-в связана с их агрегатным состоянием и служит для оценки св-в (термодинамич., мех. и др.). Когезионные характеристики низкомол. жидкостей и твердых тел чувствительны к их хим. природе. Так, введение в молекулы углеводородов атомов галогенов приводит к увеличению Ес от 8-25 до 10-44 кДж/моль, азота — до 14-42 кДж/моль, серы — до 12-52 кДж/моль. При введении гидроксильных, карбонильных и карбоксильных групп Ес увеличивается соотв. до 20-60, 11-30 и 22-35 кДж/моль. При этом аналогично изменяются св-ва в-в (т-ры кипения, плавления и сублимации, вязкость, диэлектрич. проницаемость, поверхностное натяжение и др.). Для высокомол. соед. понятие DHисп лишено физ. смысла и соотношение (2) не применимо. На практике обычно параметр р-римости полимера dВМС принимают равным параметру р-римости низкомол. жидкости, к-рая является для полимера лучшим р-рителем из всех имеющихся (о р-римости полимера судят по объемному набуханию или характеристич. вязкости р-ра). В случаях, если известна структурная ф-ла повторяющегося составного (или мономерного) звена макромолекулы, можно рассчитать Ес, используя метод инкрементов. Известно ок. 10 наборов значений DEi позволяющих обеспечить хорошее совпадение с эксперим. данными (расхождение не превышает 5-10 %). Точность расчета увеличивается, если учесть своб. объем полимера. Такой подход справедлив и для энергии когезии Еsc сегментов макромолекул. Найденные когезионные характеристики используют для корреляции с мех. прочностью, т-рами плавления и стеклования, характеристиками р-римости, набухания, смачиваемости, совместимости и др. св-в полимерных материалов, важных при их переработке и практич. использовании. Эксперим. данные подтверждают связь когезионньгх характеристик полимеров с их хим. природой и строением. Так, в ряду полиолефины, полиамиды, полиакрилаты, полиарилаты, полигетероарилены Ес увеличивается от 9-25 до 40-100, 16-130, 100—160 и 90-200 кДж/моль соотв., Еsc изменяется от 15-500 до 200—700, 90-2100, 250-10000 и 550-15000 кДж/моль. Для полипептидов, отличающихся большой мол. массой и регулярным строением молекул, Ес достигает 350, а Еsc — 50000-70000 кДж/моль. Дальнейшее углубление представлений о когезии предполагает рассмотрение отдельных составляющих плотности энергии когезии (параметра р-римости), обусловленных разл. межмол. взаимодействиями. Обычно выделяют составляющие, связанные с диполь-дипольным (полярным) взаимод. (dр), дисперсионным взаимодействием (dd) и водородной связью (dН). Общее (суммарное) значение параметра р-римости dS определяется соотношением:

Для воды значение dS определяется в осн. наличием водородной связи и диполь-дипольным взаимод. (dН=34,2, dр=31,3,dd=12,3 МДж0,5/м1,5). Для углеводородных жидкостей с полярными галогени азотсодержащими молекулами dр соотв. в 2 и 5-10 раз больше, чем для незамещенных углеводородов. Для техн. углерода dd=21,1, dр=12,3, dН=11,2 МДж0,5/м1,5. Для полимеров отдельные составляющие dS выделить труднее; по-видимому, из-за больших размеров макромолекул нивелируются различия в межмол. взаимод. функц. групп.

Изучаем адгезионные свойства материалов: адгезия – что это такое и как она отражается на краске и бетоне

Каждый человек, работающий в области строительства или ремонта квартир, прекрасно разбирается в терминах и особенностях различных материалов.

А вот те, кто впервые решил покрасить стены в комнате, часто задаются вопросом: “Адгезия – что это такое и для чего нужна?” Расскажем про это более развернуто.

Особенность современных лакокрасочных изделий

“Адгезия” в Википедии определяется как способность лаков и красок прочно сцепляться с поверхностью, на которую их накладывают. Именно от наличия этого свойства у материалов зависит, насколько долговечным будет ремонт.

Если адгезия достаточно хорошая, то краска ложится ровно, хорошо закрепляется на стене, полу или потолке и служит многие годы.

И наоборот, если адгезионные свойства слишком слабые, краска быстро отслаивается, даже при незначительных механических нагрузках начинает отваливаться целыми пластами. Разумеется, такой ремонт особо не обрадует владельцев помещения. Для улучшения адгезии созданы многочисленные препараты.

Принцип действия

Существует три вида адгезии, различающихся по самому принципу “прилипания” одного вещества к другому:

  1. Физическая. Её можно наблюдать в случаях, когда между молекулами двух веществ образуется электромагнитная связь, достаточно мощная, чтобы надежно соединить их.
  2. Химическая. Более сложная, так как происходит на молекулярном уровне. При этом молекулы двух веществ проникают друг в друга. Причем их плотность может значительно различаться. Обычно происходит при наличии какого-то катализатора.
  3. Механическая. Наиболее простая. Одно вещество надежно сцепляется с другим в результате того, что проникает в его поры. Соответственно, первое должно быть достаточно жидким, а другое – пористым.

Для строительства важным является именно третий вид адгезии – механический. Ведь использование железных опилок, магнита или сварки, при которой металлы плавятся, чтобы смешаться, здесь не актуально. А вот механическая адгезия применяется повсеместно – самым простым и наглядным примером того является нанесение краски на стену.

Если краска достаточно жидкая, а стена имеет поры, то ремонт пройдет без проблем и будет радовать жильцов долгие годы. В противном случае наносимая смесь просто станет скатываться с гладкой поверхности.

Физические свойства

Когда рабочая смесь (грунтовка, краска, шпаклевка) схватываются, в ней происходит целый ряд сложных процессов, в результате которых физические свойства значительно изменяются. Например, когда краска сохнет и дает усадку, поверхность контакта с окрашиваемой стеной немного сокращается. Возникает растягивающее напряжение, нередко приводящее к появлению микротрещин. Из-за этого сцепление двух поверхностей значительно ослабевает.

К сведению: Когезия является частным случаем адгезии – этим термином называется возможность молекул одного вещества прилипать друг к другу, создавая монолитную массу.

У отдельных веществ изначальное сцепление различается. К примеру, если наносить слой свежего бетона поверх старого, то оно будет составлять не более 1 МПа.

Соответственно, при засыхании слой бетона будет просто осыпаться или же держаться не крепко и не долго. А вот строительные смеси, содержащие в себе сложные химические компоненты, улучшающие связь с гладкой поверхностью, могут похвастать куда лучшим показателем – 2 МПа и даже больше.

Поэтому при схватывании они образуют надежную и долговечную связь.

Смеси и растворы

Разобравшись, что такое адгезия в строительстве, будет полезно понять, для каких материалов она является особенно важной в сфере строительства. В первую очередь это:

  • Лакокрасочные материалы. От их адгезивности зависит глубина проникновения, качество прилипания, а значит и долговечность покрытия. Хорошая адгезия гарантирует, что краска будет крепко держаться на основании, и даже серьезные механические нагрузки не навредят ей.
  • Гипсовые смеси. Декоративная отделка мягкими, привлекательными и легкими в обработке веществами станет невозможной при плохом сцеплении с основанием.
  • Раствор для кирпичной кладки. В этом случае разговор идет не об эстетической стороне строительства, а скорее о безопасности возведения зданий. Если раствор имеет слабую адгезию, это повлияет на прочность и долговечность кирпичной кладки.
  • Клеящие растворы, включая герметики. Важно своевременно узнать, какие материалы обеспечивают хорошее прилипание. Применение неподходящих смесей приводит к снижению качества соединений.

Как видите, без высокой адгезионной способности материалов нельзя построить дом, не говоря уж про то, чтобы сделать его привлекательным.

Повышение качества сцепления

Это бывает необходимо в самых разных случаях. Важнее всего – адгезия к бетону. Строителям нужно обеспечить хорошее сцепление нескольких слоев бетона или же качественную покраску.

Соответственно и методы достижения желаемого результата значительно различаются. Сегодня доступно несколько вариантов обработки поверхности:

  1. Механическое – шлифование.
  2. Химическое – эластификация.
  3. Физико-химическое – нанесение грунтовки.

Совет: Щелочной раствор цемента обычно плохо соединяется с гладкой поверхностью бетона. Поэтому, работая с последним желательно применять многослойные составы для улучшения адгезии.

Лучшего результата при проведении ремонтно-строительных работ можно достичь, если две контактирующие поверхности имеют не только разный химический состав, но и условия образования.

Проведение измерений

Чтобы работа адгезии была качественной, обеспечивая надежное соединение слоев строительных и отделочных материалов, необходимо регулярно осуществлять контроль качества. Лучше всего использовать для этого специальный адгезиметр. Современные образцы позволяют точно устанавливать эффективность адгезии с усилием до 10 кН.

При этом измеряется усилие, необходимое для отделения слоя от рабочей поверхности. Причем отделение нужно производить строго перпендикулярно рабочей плоскости. Адгезиметр имеет доступную цену и при этом имеет небольшие размеры, что упрощает процесс использования, позволяя моментально получать результаты. Прибор укомплектован несколькими “грибками” – металлическими цилиндрами с основанием разной площади, что дает возможность выбрать подходящий. Измерение проходит в несколько этапов:

  1. “Грибок” соединяется с проверяемой поверхностью мощным клеем.
  2. “Грибок” вставляется в прибор.
  3. Механизм отрыва медленно вращается, пока покрытие не отрывается от основания.
  4. Изучаются показания прибора, фиксирующего момент отрыва.

Принцип использования современных адгезиметров прост, благодаря чему использовать их могут даже непрофессионалы.

Лакокрасочные материалы для отделки

Начиная ремонт, не все знают, что такое адгезия краски, и в результате сталкиваются с большими проблемами – отделочные работы затягиваются и не приносят желаемого результата.

Аутогезия – частный случай адгезии, демонстрирующий возможность частиц однородного материала сцепляться между собой, обычно в результате высокого давления или температуры. Применяется при изготовлении ДВП, ДСП, OSB.

На самом деле здесь всё просто. Адгезия краски это её возможность фиксироваться на окрашиваемой поверхности. Материал должен обладать высокой химической активностью, чтобы проникать в поры голого бетона, а вот на шпаклевку или штукатурку он ложится легко и имеет хорошее сцепление с ними.

Если необходимо получить хороший результат, нужно наносить краску в несколько слоёв. Но он стоит довольно дорого, поэтому можно использовать специальные адгезивные материалы, например, обычную грунтовку. Она стоит дешевле краски, но при этом позволяет гарантировать прекрасный результат.

Взаимодействие с бетоном

Бетон является на сегодняшний день самым востребованным строительным материалом. Но не всегда бывает легко обеспечить качественное сцепление отделочных материалов (плитки, обоев, краски) с таким основанием. Особенно это касается высокопрочных марок с низкой пористостью и гладкой поверхностью. К счастью, есть способы улучшить адгезионный слой.

В некоторых случаях это не требуется – краски, а также обойные и плиточные клеи премиум класса и без того обеспечивают прекрасное соединение благодаря специальным добавкам (полиамидные смолы, эфир канифоли, органосиланы и прочие). Чтобы добиться хорошего результата при работе с более дешевыми аналогами приходится использовать дополнительные материалы – грунтовку и прочее.

Полезное видео: что такое адгезия материалов

Разобравшись с тем, что представляет собой адгезия, частными случаями и способами улучшения, вы без труда справитесь даже с самым сложным ремонтом.

АДГЕЗИЯ

АДГЕЗИЯ

(от лат. adhaesio — прилипание, сцепление, притяжение) — связь между разнородными конденсированными телами при их контакте. Частный случай А.- аутогезия, проявляющаяся при соприкосновении однородных тел. При А. и аутогезии сохраняется граница раздела фаз между телами, в отличие от когезии, определяющей связь внутри тела в пределах одной фазы. Наиб. значение имеет А. к твёрдой поверхности (субстрату). В зависимости от свойств адгезива (прилипшего тела) различают А. жидкости и твердых тел (частиц, плёнок и структурированных упруговязкопластич. масс, напр. расплавов, битумов). Аутогезия характерна для твёрдых плёнок в многослойных покрытиях и частиц, определяет прочность дисперсных систем и композиц. материалов (порошков, грунта, бетона и др.).

А. зависит от природы контактирующих тел, св-в их поверхностей и площади контакта. А. определяется силами межмолекулярного притяжения и усиливается, если одно или оба тела электрически заряжены, если при контакте тел образуется донорно-акцепторная связь, а также вследствие капиллярной конденсации паров (напр., воды) на поверхностях, в результате возникновения хим. связи между адгезивом и субстратом. В процессе диффузии возможны взаимное проникновение молекул контактирующих тел, размывание границы раздела фаз и переход А. в когезию. Величина А. может измениться при адсорбции на границе раздела фаз, а также за счёт подвижности полимерных цепей Между твёрдыми телами в жидкой среде формируется тонкий слой жидкости и возникает расклинивающее давление, препятствующее А. Следствием А. жидкости к поверхности твёрдого тела является смачивание.

Возможность А. при изотермич. обратимом процессе определяется убылью свободной поверхностной энергии, к-рая равна равновесной работе адгезии :

где — поверхностные натяжения субстрата 1 и адгезива 2 на границе с окружающей средой 3 (напр., воздухом) до А. и при А. С увеличением поверхностного натяжения субстрата А. растёт (напр., велика для металлов и мала для полимеров). Приведённое ур-ние является исходным для расчёта равновесной работы А. жидкости. А. твёрдых тел измеряется величиной внеш. воздействия при отрыве адгезива, А. и аутогезия частиц — средней силой (рассчитывается как матем. ожидание), а порошка — уд. силой. Силы А. и аутогезии частиц увеличивают трение при движении порошков.

При отрыве плёнок и структурир. масс измеряется адгезионная прочность, к-рая, кроме А., включает усилие на деформацию и течение образца, разрядку двойного электрич. слоя и др. побочные явления. Адгезионная прочность зависит от размеров (толщины, ширины) образца, направления и скорости приложения внеш. усилия. При А., слабой по сравнению с когезией, имеет место адгезионный отрыв, при относительно слабой когезии — когезионный разрыв адгезива. А. полимерных, лакокрасочных и др. плёнок определяется смачиванием, условием формирования площади контакта жидким адгезивом и при его затвердевании образованием внутр. напряжений и ре-лаксац. процессами, влиянием внеш. условий (давления, темп-ры, электрич. поля и др.), а прочность клеевых соединений — ещё и когезией отвердевшей клеевой прослойки.

Изменение А. вследствие возникновения двойного электрич. слоя в зоне контакта и образования донор-но-акцепторной связи для металлов и кристаллов определяется состояниями внеш. электронов атомов поверхностного слоя и дефектами кристаллич. решётки, полупроводников — поверхностными состояниями и наличием примесных атомов, а диэлектриков — дипольным моментом функциональных групп молекул на границе фаз. Площадь контакта (и величина А.) твёрдых тел зависит от их упругости и пластичности. Усилить А. можно путём активации, т. е. изменения морфологии и энергетич. состояния поверхности ме-ханич. очисткой, очисткой с помощью растворов, вакуумированием, воздействием эл.-магн. излучения, ионной бомбардировкой, а также введением разл. функциональных групп. Значит. А. металлич. плёнок достигается электроосаждением, металлич. и неме-таллич. плёнок — термич. испарением и вакуумным напылением, тугоплавких плёнок — с помощью плазменной струи.

Совокупность методов определения А. наз. адгезиометрией, а приборы их реализующие — адгезиометрами. А. может быть измерена при помощи прямых (усилие при нарушении адгезионного контакта), неразрушающих (по изменению параметров ультразвуковых и эл.-магн. волн вследствие поглощения, отражения или преломления) и косвенных (характеризующих А. в сопоставимых условиях лишь относительно, напр. отслаиванием плёнок после надреза, наклоном поверхности для порошков и др.) методов.

Лит.: 3имон А. Д., Адгезия пыли и порошков, 2 изд., М., 1976; его же, Адгезия пленок и покрытий, М., 1977; его же, Что такое адгезия, М., 1983; Дерягин Б. В., Кротова Н. А., Смилга В. П., Адгезия твердых тел, М., 1973; 3имон А. Д., Андрианов Е. И., Аутогезия сыпучих материалов, М., 1978; Басин В. Е., Адгезионная прочность, М., 1981; Коагуляционные контакты в дисперсных системах, М., 1982; Вакула В. Л., Притыкин Л. М., Физическая химия адгезии полимеров, М., 1984. А. Д. Зимон.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

Адгезия полимеров к металлам

К современным полиуретановым покрытиям и герметикам предъявляются требования хорошей адгезии. В данной работе рассмотрены различные факторы, влияющие на адгезионные свойства различных полимеров.

Можно выделить несколько факторов, оказывающих влияние на условия формирования адгезионного контакта. К ним, в первую очередь, следует отнести температурный режим. Роль этого фактора особенно велика в тех случаях, когда адгезив представляет собой расплав. Расплав полимера должен обладать определенной подвижностью, чтобы заполнять многочисленные углубления на поверхности металла. Поэтому повышение температуры в момент формирования адгезионного контакта вызывает снижение вязкости расплава и благоприятствует достижению в конечном итоге более высокой адгезионной прочности.

Установлению возможно более полного контакта в системе полимер — металл препятствуют надмолекулярные образования, существующие в расплавах полимеров. При повышении температуры эти образования разрушаются, что способствует достижению более полного адгезионного взаимодействия. Повышение температуры не только облегчает достижение адгезионного контакта, но и может приводить к некоторым дополнительным эффектам, например вызывать появление у адгезива функциональных групп, способствующих повышению адгезии.

Кроме температурного режима важнейшим фактором, определяющим формирование адгезионного контакта, является количество пластификатора. При введении в полимер пластификатора облегчается достижение контакта между адгезивом и субстратом, снижаются остаточные напряжения, но в тоже время ухудшаются прочностные свойства полимера.

Широкое применение в качестве адгезивов для металлов нашли полимеры на основе фенольных, эпоксидных и полиуретановых смол. Известно, что фенолформальдегидные смолы были основой одного из самых первых конструкционных клеев. В настоящее время немодифицированные фенолформальдегидные смолы как адгезив для металлов не применяются, так как в отвержденном состоянии клеевой шов очень хрупок. Однако, поскольку фенолформальдегидные смолы содержат активные функциональные группы (гидроксильные), их используют при создании различных композиций, обладающих адгезией к металлам. Фенолформальдегидные смолы модифицируют различными термопластами и эластомерами. Наибольшую известность получили фенолполивинилбутирольные композиции — клеи типа БФ. Большой интерес представляют фенолформальдегидноэпоксидные композиции. При 150-2000С° эпоксидные группы взаимодействуют с фенольными и метилольными гидроксилами резольной смолы, что приводит к отверждению системы. Адгезионные свойства композиции изменяются не монотонно, а имеют максимум при определенном соотношении эпоксидной и резольной смол (60:40).

Эпоксидные смолы применяются как адгезивы для металлов в несиловых конструкциях, а также в качестве конструкционных клеев.

Хорошими адгезионными свойствами по отношению ко многим субстратам, и особенно к металлам, обладают полиуретаны. Величина адгезии полиуретанов к металлам зависит в первую очередь от типа исходных продуктов — полиола и полиизоцианата. Например, у полиуретанов, полученных из полиэфира и десмодура (продукта реакции 2,4-толуилендиизоцианата и триметилолпропана) максимальная адгезия к алюминию достигается при соотношении групп -COOH и -OH в полиэфире в пределах 0,8-1,0. Соотношение в исходной композиции десмодура и полиола оказывает решающее влияние на величину адгезии. Сопротивление срезу клеевого шва алюминия на образцах, склеенных внахлест, достигает максимума при соотношении десмодура и полиола равном 1,3-1,6, а затем резко снижается.

Уретановые группы повышают адгезию полиэфируретанов в большей степени, чем эфирные. Определенный интерес представляют глицидилуретаны — мономерные вещества, содержащие в молекуле уретановые и эпоксидные группы. Глицидилуретаны легко взаимодействуют с органическими веществами, содержащими группы с активным атомом водорода (органические кислоты, основания, спирты, фенолы). При этом образуются твердые и прочные покрытия с высокой адгезией к металлам.

Кремнийорганическим полимерам присуща низкая адгезия. Однако путем модификации, а также введением полярных групп в состав кремнийорганических полимеров удается незначительно повысить адгезию этих смол к металлам и другим субстратам. Композиции кремнийорганических полимеров с полиэфирами, эпоксидными и фенольными смолами и другими полимерами, содержащими полярные группировки, являются основой многих теплостойких клеев, в том числе конструкционного назначения.

Итак, при адгезии полимера к металлу роль химической природы адгезива оказывается решающей. Причем важно, чтобы адгезив не просто содержал в определенном количестве полярные группы, а чтобы эти группы обладали способностью вступать в интенсивное взаимодействие с поверхностными группами субстрата, например выполняли роль доноров электронов.

Значительно больший интерес для адгезионных систем представляет механизм взаимодействия полимерных адгезивов с окисной пленкой, образующейся практически на любой металлической поверхности. Благодаря этому, во многих случаях на границе полимер — металл могут возникать ионные связи. Чаще всего этот тип связи реализуется при контакте металлов с карбоксилсодержащими и гидроксилсодержащими полимерами. Между поверхностью металла, покрытой гидратированной окисной пленкой, и функциональными группами полимеров могут возникать различные химические связи.

Существование подобных связей вероятно на границе полимер-металл в тех случаях, когда адгезив содержит трехвалентный азот. Весьма распространенным видом взаимодействия на границе полимер-металл следует признать ион-дипольное взаимодействие и водородные связи.

Экспериментальный материал по склеиванию металлов полимерными адгезивами, нанесению на металлы лакокрасочных, электроизоляционных и других покрытий свидетельствует о том, что долговечность связи полимер-металл зависит во многих случаях от таких свойств полимеров, как термостойкость, коэффициент теплового расширения, влагостойкость, озоностойкость, морозостойкость, прочность, модуль упругости и др. Чем меньше различие коэффициентов теплового расширения полимера и металла, тем устойчивее оказывается адгезионное соединение полимер-металл к воздействию высоких температур. Напряжения, возникающие в процессе формирования клеевых соединений и покрытий, также влияют на долговечность связи полимер-субстрат.

Перечисленные факторы непосредственно связаны с типом и количеством применяемых в полимерах наполнителей. Наполнители могут быть или органическими — древесная мука, хлопковые очесы, сажа, графит, или неорганическими — асбест, кремнезем, стекловолокно, цемент, металлические порошки. В ряде случаев наполнители повышают прочностные свойства полимеров, выравнивают различие в коэффициентах теплового расширения адгезива и субстрата, снижают напряжения, экранируют полимер от светового воздействия. Подобные изменения благоприятным образом отражаются на долговечности клеевых соединений и покрытий.

Металлы по способности склеиваться с полимерами можно расположить в определенной последовательности. Максимальной адгезией обладают, как правило, никель, сталь, железо, минимальной — олово, свинец. Расположение металлов в такой последовательности связано с их атомным объемом: чем ниже атомный объем металла, тем выше прочность связи металла с полимером.

Влияние атомного объема металла на прочность клеевого соединения

Металл

Атомный объем, см3

Предел прочности при сдвиге, кг/см2

Никель

6,6

Медь

7,1

Алюминий

10,1

Олово

16,2

Свинец

18,2

Покрытия и герметики на основе полиуретановых эластомеров подвергаются различным воздействиям, в том числе воды, знакопеременным нагрузкам и т.д. для обеспечения их длительной защитной способности необходимо сохранение прочности связи покрытий и герметиков с подложками.

Подготовка любых металлов перед нанесением эластомерных полиуретановых покрытий включает очистку и обезжиривание поверхности с последующим нанесением грунтовки или клея, так как полиуретановые покрытия, как правило, имеют недостаточную собственную адгезию к субстрату. Значительные трудности возникают при подборе адгезивов. Один из способов достижения адгезии заключается во введении в гуммировочный состав адгезионных добавок. Хорошо известно применение для этой цели синтетических смол, силилированных аминов линейного и циклического строения, в качестве добавок, повышающих адгезию к металлам, композиций на основе бифунциональных полимеров с концевыми гидроксильными группами. Отверждение композиций осуществляют с помощью ТДИ, вводимого в систему в количестве, избыточном, по отношению к расчетному. Дозировку силилированных аминов варьировали в пределах 0,1 — 1,0 массовых частей на 100 массовых частей полимера.

Сопротивление отслаиванию без добавок составляет 0,25 — 2,1 кН/м (в зависимости от типа металла) при адгезионном характере разрушения. Введение силилированных аминов в количестве 0,1 — 0,5 массовых частей на 100 массовых частей каучука позволяет увеличить сопротивление отслаиванию композиций от металла до 3 кН/м и изменить характер разрушения на когезионный.

Более эффективным способом увеличения адгезии эластомерных полиуретановых покрытий к подложке является применение грунтовок или клеев. Крепление покрытий и герметиков из полиуретановых составов осуществляется с помощью промышленных грунтовок. Экспериментально доказано, что для каждого материала подложки требуется индивидуальный подход к выбору адгезива.

адгезия межмолекулярный поверхностный взаимодействие

высокая для плитки и основания

Видов крепления существует множество: сварка, заклепки, соединение с помощью крепежных элементов и так далее. Однако применение клеящего состава остается одним из самых востребованных, так как позволяет соединить поверхности очень разных материалов и без механического воздействия на предметы.

Укладка клея

Одним из основополагающих факторов выбора при этом является высокая адгезия клея.

Что это такое

Склеивание – способ неразъемного соединения каких-либо элементов, за счет формирования адгезионной связки между склеиваемыми поверхностями. Состав, используемый для этого, называется клеем. Вещество может иметь природное или искусственное происхождение, но в любом случае должно обладать определенными свойствами.

Адгезия – свойство, обеспечивающее прочность соединения материалов. После застывания клеящего слоя предметы должны составлять как бы единое целое. Если соединение нельзя разъять, можно говорить о высоких адгезионных свойствах вещества.

Приготовление клеящего состава

Качество это указывает на способность клеевого состава закрепиться на поверхности. Так, металл является веществом низкопористым, что указывает на его низкие адгезионные свойства. Обычный клей, например, на поверхности металла или стекла попросту не удержится. Клей с повышенными адгезионными свойствами образует достаточно прочную связь, чтобы соединить гладкие поверхности.

Что такое когезия? Прочность, которую обеспечивает сам клей при застывании. Например, пластилин может временно закрепить собой два предмета, однако под действием веса одного из них материал легко разрушается. Клеевой состав с хорошей когезией обеспечивает прочность связи.

Величина эта относительная, так как зависит от характера и веса склеиваемых предметов. Так, этикетка, прикрепляемая к бутылке, обладает минимальным весом, и чтобы удержать, ее достаточно смеси с довольно низкими когезионными качествами. А вот клей плиточный с адгезий к бетону должен обладать повышенной когезий, поскольку плитка – изделие тяжелое.

Замешивание раствора для плитки

Еще один важный параметр состава – способность сохранять прочность соединения при разных температурах. В быту используются смеси, обеспечивающие схватывание при нормальной температуре, то есть, около 20–30 С. Однако уже в строительных работах, при креплении камня и керамики, при фиксации металлических панелей и кирпича этого недостаточно. Выпускают разные виды изделия, предназначенные для эксплуатации при разных температурах.

Адгезия, когезия, температурный рабочий диапазон продукта регламентируется ГОСТ.

Суть склеивания

Вне зависимости от природы клеящей смеси механизм действия ее одинаков и определяется 2 главными факторами.

Клей с хорошей адгезий – плиточный, для металлических поверхностей и так далее, поступает потребителю в полуготовом виде. Его компоненты смешаны, но не вступили в окончательную реакцию. При приготовлении состава – перемешивание и смешивание сухих компонентов с водой, происходит химическая реакция, и вещество начинает полимеризоваться. При этом пастообразный продукт медленно или быстро переходит в твердое состояние.

В быту этот процесс называется схватыванием или затвердеванием. Известно, что склеивать материалы возможно, только пока смесь находит в полужидком состоянии.

Нанесение клея

Сродство материалов – понятно, что высокой адгезией друг к другу обладают вещества близкие по природе, исключением являются только металлы. И керамическое изделие – плитка, керамогранит, и бетон являются соединениями сложными, в состав их входит довольно много разнообразных компонентов. Если соединяющий их раствор обладает сходным составом, адгезионные свойства его по отношению к этим материалам будут повышенными. Так, для укладки плитки на бетонные и кирпичные основания чаще всего используют составы, включающие цемент.

Как выбрать клей повышенной адгезии для плитки

Учитывать при этом приходиться довольно приличный список факторов:

  • Условия эксплуатации – если речь идет о внешней отделке, то понятно, что керамика будет подвергаться действию низких температур, а, значит, использовать имеет смысл лишь хороший специальный состав, устойчивый на морозе. Если дело касается облицовки камина, ситуация противоположная – нужен материал, выдерживающий действие очень высоких температур.
  • Кроме того, необходимо учитывать и влажность. Для сырого помещения потребуется клей, отличающийся эластичностью. На фото – образцы хороших клеевых смесей.
  • Сродство к основанию – бетон, кирпич, цементно-песчаные связки считаются простым основанием при отделке керамикой, так как, во-первых, сами являются довольно пористыми материалами, а, во-вторых, включают множество компонентов типа цемента, минерального наполнителя и так далее. Для соединения с металлическими или стеклянными поверхностями смеси используются только специализированные, с повышенной адгезий по отношению к низкопористым материалам.

Цементный клей для плитки

Адгезия клея для плитки регламентируется ГОСТ. Если речь идет о пористом варианте, то применяют обычные смеси, даже цементные. Если дело касается низкопористых материалов, требуется особое решение. В эту категорию попадает, например, керамогранит и клинкер, например, так как пористость их очень низка и обычный цементный плиточный состав не удерживает изделие на стене.

Что такое адгезия, склеивание и какие еще слова связаны с ними

В наше время, когда космические корабли бороздят просторы вселенной, ученые умы придумали много видов фиксации различных деталей. Газосварка, электросварка, заклепки, болтики - винтики и т.д. А еще, придумали склеивать детали. А что такое склеивание и зачем оно нужно?

Склеивание – метод получения неразъемного соединения деталей, такой же, как и сварка, пайка и т.д.

Все знают, что такое клей, а все ли знают что такое адгезия и когезия, неотъемлемые показатели клея.

Адгезия – прочность соединения клея с поверхностью

Иными словами, «прилипание» клея к поверхности и чем лучше адгезия, тем прочнее соединение. Для наглядности, налейте на стекло немного воды и переверните, аккуратнее не облейтесь. Из-за плохой адгезии воды к стеклу, она вся стечет на пол. Яркий жизненный пример!

Когезия – прочность самого клея

Сцепление молекул внутри самого клея, скрепляющего материалы. В этом случае возьмем пластилин, самый обычный пластилин, из которого в детстве чего только не лепили. Возьмем то же самое стекло, 2 шт., приляпаем пластилин и растянем в разные стороны. Пластилин порвется посередине. Яркий пример недостаточной когезии.

Существует некое правило: «Цепочка, настолько же сильна, насколько сильно ее самое слабое звено. Следовательно – силы адгезии и когезии, в склеиваемом соединении, должны быть относительно равны.


Все клеи, рано или поздно, переходят из жидкого состояния в твердое  полимеризуются.

У каждой группы клеев, свой механизм отверждения полимеризации:

  • Анаэробная реакция
  • Анионная реакция
  • Ультрафиолетовые лучи
  • Активация
  • Отверждение в присутствии влаги
  • Тепловое отверждение

Анаэробное отверждение

Клей отверждается в отсутствии воздуха (кислорода), а еще быстрее отверждается при контакте с металлом.

В момент прекращения доступа воздуха, при плотном контакте двух поверхностей, начинается реакция полимеризации, при которой клей, из жидкого состояния (Permabond A130 или отечественный анаэробный клей EFELE 113) переходит в твердое состояние.

Если существует доступ воздуха, и нет контакта с металлом, а склеить надо именно анаэробным клеем, рекомендуется использовать специальный активатор.

Анионная реакция

Помните, клей, который классно и быстро склеивал пальцы? Так вот, именно этот клей и отверждается по анионному механизму.

Цианоакрилатный клей, или моментальный клей полимеризуется при контакте двух поверхностей, во влажной окружающей среде.

Вот так на схеме выглядит начало и середина процесса полимеризации. На рисунке синие шарики обозначают микрокапли воды на поверхности, а красные шарики – стабилизатор клея

А вот уже клей заполимеризовался, выстроив крепкую цепочку. На схеме он изображен белыми шариками

Обычно, влажности окружающей среды, в воздухе и на поверхности склеиваемых материалов, достаточно для начала процесса отверждения и достижения прочности склейки в течение нескольких секунд. Влага на поверхности соединения нейтрализует стабилизатор в клее и происходит полимеризация от одной поверхности до другой.

Наилучшие показатели достигаются при минимальном (нулевом) зазоре и относительной влажности окружающей среды от 40% до 60%.

Пусть вас не пугает показатель влажности воздуха, если влажность будет ниже, процесс отверждения немного увеличится, если выше, процесс ускорится. Только не надо наливать на поверхность воды! Клей, конечно, моментально полимеризуется, но и потеряет свою прочность.

Ультрафиолетовые лучи, клеи отверждаемые УФ-облучением

Клеи, отверждаемые по этой технологии, – одни из самых «хитрых»! Для нормальной полимеризации клея необходимо одно очень важное условие: одна из поверхностей должна быть прозрачна!

Нанесение клея не требует спец. условий, продолжительное время может сохранять свои первоначальные свойства, позволяет подгонять поверхности и вообще можно делать практически все что угодно. 

Главное, в процессе подгонки нельзя воздействовать на клей УФ-лучами! 

Сейчас, в XXI веке, в эпоху хайтека, появилась мебель из стекла и металла. Вот как раз на УФ-клеях и собирают все эти детали.

Как это выглядит в жизни

Клей наносится на одну поверхность, обе поверхности соединяются, центрируются (если есть необходимость) и «засвечиваются» УФ лучами. Время полимеризации клея во многом зависит от мощности лампы и длины волны.

Под воздействием УФ лучей, в клее расщепляются фотоинициаторы (стабилизаторы клея). Свободные молекулы, перейдя в другое состояние, начинают полимеризацию.

УФ клеи могут различаться по вязкости, прозрачности, силе и времени фиксации. А еще различаются на группы для стекла или пластиков.

Почему такое разделение

УФ-прозрачность различных материалов разная! 

Стекло, в отличие от пластиков, не снижает интенсивность УФ-лучей (показатель длины волны УФ-излучателя, применяемого для отверждения). Для стекла возможен диапазон от 365 нм до 400 нм, а для нормального склеивания пластиков оптимальный показатель 420 нм.

Активация

Как вы уже догадались, эти клеи могут отверждаться с помощью активаторов. Существует довольно много клеев, отверждаемых с помощью активаторов. Я думаю, следует разделить их по типу.

Предварительное смешивание

К этим клеям, например, можно отнести эпоксидные составы. Предварительно смешанные компоненты наносятся на одну поверхность и только потом соединяются со второй поверхностью.

«Отдельно клей, отдельно активатор»

Здесь все более или менее просто. На одну поверхность наносится клей, на другую активатор. При соединении двух поверхностей происходит смешивание компонентов и начинается процесс полимеризации. В некоторых случаях, обработка клея активатором, возможна после соединения поверхностей.

«Капля на каплю»

В этом случае возможны различные варианты нанесения клея и активатора. Капля на каплю, полоса рядом с полосой. При соединении клеевых деталей компоненты смешиваются под действием сдвига деталей относительно друг друга или сжатия поверхностей. В любом случае, смешивание компонентов происходит непосредственно на склеиваемых поверхностях.

Влажностное отверждение

Клеи, отверждаемые в условиях окружающей среды (влажности).

К этим клеям следует отнести силиконы и полиуретаны.

Эти материалы полимеризуются под воздействием атмосферной влаги, которая служит для межмолекулярных связей. Это означает, что молекулы воды должны проникать в клей к месту, где будет происходить вулканизация. Когда молекулы воды вступают в связь с молекулами клея, получается побочный продукт. Скорость полимеризации этих клеев, прежде всего, зависит от относительной влажности. Средний показатель 1-2 мм. в сутки.

И не надо думать что, запихав клей в воду, полимеризация пройдет быстрее.

Тепловое отверждение

Как вы догадались, клеи отверждаемые нагревом. Что тут еще добавить! В основном это однокомпонентные эпоксидные клеи. Температура полимеризации зависит от самого клея. Обычно, минимальная температура полимеризации +100 °С, и чем выше температура, тем короче время полимеризации.

И в заключении, как в детском стихотворении «Мамы разные нужны, Мамы разные важны!», применимо к клеям. 

Каждый клей идеально подходит для своих условий работы. Нет клеев лучше или хуже, есть различные условия работы, нанесения, применения.


Высокая адгезия - Теплая штукатурка в России +7 (495) 646-04-64

АДГЕЗИЯ
       

(от лат. adhaesio — прилипание), возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных (твёрдых или жидких) тел (фаз), приведённых в соприкосновение. Является результатом межмолекулярного взаимодействия, ионной или металлич. связей. Частный случай А.— когезия — вз-ствие соприкасающихся одинаковых тел. Предельный случай А.— хим. вз-ствие на поверхности раздела (хемосорбция) с образованием слоя хим. соединения. А. измеряется силой или работой отрыва на ед. площади контакта поверхностей (адгезионного шва) и становится предельно большой при полном контакте по всей площади соприкосновения тел (напр., при нанесении жидкости (лака, клея) на поверхность тв. тела в условиях полного смачивания; образовании одного тела как новой фазы другого; образовании гальванопокрытий и т. д.).

В процессе А. уменьшается свободная поверхностная энергия тела. Уменьшение этой энергии, приходящееся на 1 см2 адгезионного шва, наз. свободной энергией А. fA, к-рая равна работе адгезионного отрыва WA (с обратным знаком) в условиях обратимого изотермич. процесса и выражается через поверхностные натяжения на границах раздела первое тело — внеш. среда (в к-рой находятся тела) s10, второе тело — среда s20, первое тело — второе тело s12:

- fA=WA=s12-s10-s20.

В случае А. жидкости к тв. телу (при смачивании) работа адгезионного отрыва выражается через поверхностное натяжение жидкости и краевой угол q:

WA=s10(1+cosq).

При полном смачивании q=0 и W=2s10.

Совокупность методов измерения силы отрыва или скалывания при А. наз. а д г е з и о м е т р и е й. А. может сопровождаться взаимной диффузией в-в, что ведёт к размытию адгезионного шва.

(Источник: «Физический энциклопедический словарь». М.: «Советская энциклопедия», 1984.)

АДГЕЗИЯ

(от лат. adhaesio - прилипание, сцепление, притяжение) - связь между разнородными конденсированными телами при их контакте. Частный случай А.- аутогезия, проявляющаяся при соприкосновении однородных тел. При А. и аутогезии сохраняется граница раздела фаз между телами, в отличие от когезии, определяющей связь внутри тела в пределах одной фазы. Наиб. значение имеет А. к твёрдой поверхности (субстрату). В зависимости от свойств адгезива (прилипшего тела) различают А. жидкости и твердых тел (частиц, плёнок и структурированных упруговязкопластич. масс, напр. расплавов, битумов). Аутогезия характерна для твёрдых плёнок в многослойных покрытиях и частиц, определяет прочность дисперсных систем и композиц. материалов (порошков, грунта, бетона и др.).

А. зависит от природы контактирующих тел, св-в их поверхностей и площади контакта. А. определяется силами межмолекулярного притяжения и усиливается, если одно или оба тела электрически заряжены, если при контакте тел образуется донорно-акцепторная связь, а также вследствие капиллярной конденсации паров (напр., воды) на поверхностях, в результате возникновения хим. связи между адгезивом и субстратом. В процессе диффузии возможны взаимное проникновение молекул контактирующих тел, размывание границы раздела фаз и переход А. в когезию. Величина А. может измениться при адсорбции на границе раздела фаз, а также за счёт подвижности полимерных цепей Между твёрдыми телами в жидкой среде формируется тонкий слой жидкости и возникает расклинивающее давление, препятствующее А. Следствием А. жидкости к поверхности твёрдого тела является смачивание.

Возможность А. при изотермич. обратимом процессе определяется убылью свободной поверхностной энергии, к-рая равна равновесной работе адгезии :


где - поверхностные натяжения субстрата 1 и адгезива 2 на границе с окружающей средой 3 (напр., воздухом) до А. и при А. С увеличением поверхностного натяжения субстрата А. растёт (напр., велика для металлов и мала для полимеров). Приведённое ур-ние является исходным для расчёта равновесной работы А. жидкости. А. твёрдых тел измеряется величиной внеш. воздействия при отрыве адгезива, А. и аутогезия частиц - средней силой (рассчитывается как матем. ожидание), а порошка - уд. силой. Силы А. и аутогезии частиц увеличивают трение при движении порошков.

KILZ L211101 Адгезионная латексная грунтовка / герметик для внутренних работ с высокой адгезией, белая, 1 галлон, 1 галлон, 128 жидких унций -

5.0 из 5 звезд Экономия времени на все ваши проекты по рисованию (попрощайтесь с шлифованием)!
Автор @ChristineBisquera, 18 января 2020 г.

Заказывал этот товар дважды.В первый раз я принесла его в свою комнату (красила шкафчики в ванной) и поставила нераспечатанный ящик на пол. Моя собака опрокинула его, играя в мяч, и ВСЕ ВЕДРО ПРОЛИЛОСЬ на мой КОВЕР. К счастью, я планировал вскоре установить паркетные полы, поэтому меня больше расстроило то, что я не смог начать свой проект в тот день, потому что там ничего не осталось! Амазон сменил мою краску за 3 дня. (См. Первое фото).

* Совет: даже если на крышке есть металлические зажимы, удерживающие ее закрытой, она все равно может открываться! Будьте очень осторожны при первом обращении с краской!

Раньше я красил шкафы и НЕНАВИЖУ рисовать (в основном потому, что ненавижу время и усилия, необходимые для подготовки поверхности).Шлифовка, чтобы удалить любую отделку / протирание, чтобы убедиться, что на поверхности не осталось частиц пыли и т. Д. Поэтому я исследовал, как можно отшлифовать свои шкафы, не тратя слишком много времени, а также убедиться, что покрытие долговечное и не скалывается . Я прочитал все отзывы об этом продукте и решил попробовать.

Я все еще очищал поверхность обезжиривателем, но не шлифовал. Слои получаются очень тонкими. Вам, вероятно, понадобится всего 2 тонких слоя, и все. Это не тот тип грунтовки, который поможет покрыть краску, он должен способствовать адгезии.После того, как я дал ей высохнуть (я оставил свою на ночь), я провел несколько тестов на царапины и решил продолжить работу с краской (см. Рисунки).

* Совет: убедитесь, что вы действительно хорошо встряхнули / перемешали грунтовку. Я заметил, что когда я использовал его для другого проекта и плохо встряхивал, сцепление было не таким сильным, и он царапался.

Я был очень доволен своими шкафами, и год спустя у меня не было сколов! В другом проекте я помогал сестре отремонтировать плитку в ванной (у нее было МНОГО синей плитки и уродливой столешницы, которые нужно было отполировать).Я прочитал чей-то отзыв о том, что они использовали его на плитке, поэтому решил попробовать. Я попытался немного поцарапать керамогранит, затем очистил и высушил поверхность и нанес первый слой грунтовки очень тонким слоем. Он выглядел довольно прилипшим к легким царапинам (я не использовал гвоздь или что-то еще). Затем я продолжил свой проект с комплектом для ремонта ванны и плитки. (Как видно на картинках).

Прошло два месяца и снова, пока все хорошо! Я старался не использовать абразивные материалы на плитке или столешницах, и у эпоксидной смолы было более 72 часов для отверждения (а во время сушки у меня работал обогреватель, потому что это было зимой.

Я рад снова попробовать это на детской кроватке с помощью распылителя. Я не с нетерпением жду, когда придется шлифовать каждую планку, поэтому я скрещиваю пальцы, что это тоже хорошо подходит для этого!

Если у вас впереди проект по рисованию ... сэкономьте ВРЕМЯ и просто попробуйте! Вы можете поблагодарить меня позже ☺️

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Механизм бактериальной адгезии в кишечнике человека с высокой силой сцепления

Реагенты

Все реагенты были как минимум аналитической чистоты и были приобретены у Sigma-Aldrich (St.Луис, Миссури, США), Thermo Fisher Scientific (Уолтем, Массачусетс, США), GE Healthcare (Чикаго, Иллинойс, США), New England Biolabs (Ипсвич, Массачусетс, США) или ABCR GmbH (Карлсруэ, Германия).

Синтетические гены были приобретены у Thermo Fisher Scientific.

Праймеры для клонирования были приобретены у Microsynth AG (Балгач, Швейцария).

Все буферы перед использованием фильтровали через мембранный фильтр из полиэфирсульфона 0,2 мкм (Sarstedt, Nuembrecht, Германия). PH всех буферов доводили до комнатной температуры.

Гомологическое моделирование и МД-моделирование

Насколько нам известно, структура домена XMod-Doc из скаффолдина B из Rc и его партнера по связыванию, домена CohE из той же бактерии, не была решена экспериментальным путем. означает. Используя гомологичные структуры, доступные в Protein Data Bank (www.pdb.org), мы использовали Modeler 9.22 42 для получения модели гомологии двух целлюлосомных доменов Rc . Modeler работает, устанавливая пространственные ограничения на атомные позиции модельного белка на основе структур 3D-шаблона.Используя последовательности белка Rc XMod-Doc: Coh, мы выполнили белок BLAST 69 , обнаружив один удовлетворительный шаблон гомолога для домена Rc XMod-Doc и два для домена Rc Coh. Для всех матриц идентичность последовательностей была низкой: 20% идентичности между Rc XMod-Doc и R. flavefaciens XMod-Doc (PDB 4IU3) матрицей; 15% идентичность между доменом Rc Coh и шаблоном Rf Coh E (PDB 4IU3); 18% идентичность между доменом Rc Coh и шаблоном Rf Coh G (PDB 4WKZ).Аналогичным образом, сходство последовательностей оказалось небольшим - 35%, 28% и 34% соответственно. Что касается шаблонов, то структуры 4WKZ 44 и 4IUI3 43 были решены с помощью рентгеновской кристаллографии с разрешением 1,79 и 1,97 Å соответственно.

Используя Modeler, мы сгенерировали 10 структурных моделей для домена Rc XMod-Doc на основе его шаблона и 20 структурных моделей для домена Rc Coh на основе двух его шаблонов (10 моделей для каждого шаблона).При использовании VMD 45 структура комплекса Rf XMod-Doc: Coh использовалась в качестве руководства для соответствия всем 200 возможным комбинациям структур модели Rc в режиме связывания A. Для режима связывания B сначала перевернутый Rf XMod-Doc: Связывание Coh создавали путем наложения спирали Doc 1 со спиралью 3 и спирали 3 со спиралью 1, создавая структуру Coh с поворотом на 180 °. Затем снова был использован VMD, чтобы подогнать все 200 возможных моделей Rc к этому перевернутому R.структура flavefaciens . Обычно лучшую структурную модель можно выбрать с помощью таких инструментов, как PROCHECK 70 и ERRAT server 71 , однако из-за низкой идентичности и сходства последовательностей мы приняли стратегию использования MD для тщательного тестирования всех моделей гомологии.

Используя QwikMD 54 , все 400 модельных структур были подвергнуты 5 нс равновесной МД для обеспечения конформационной стабильности. Хотя после визуального осмотра мы могли видеть, что многие структурные модели не были стабильными после МД-моделирования, мы решили использовать более систематическую метрику для выбора лучших структурных моделей, а именно выбор для каждого из режимов связывания пяти наиболее стабильные модели под нагрузкой.Для этого мы выполнили 20 нс SMD для каждой из 400 модельных структур, раздвинув комплекс. Моделирование показало, что комплексы будут разрушаться в широком диапазоне сил, и пять моделей с самыми высокими силами разрыва для каждого режима связывания были выбраны как лучшие модели.

Чтобы исследовать стабильность лучших структурных моделей, мы выполнили еще один набор SMD-моделирования, используя пять лучших моделей в качестве исходных структур в том, что мы называем методом силовой спектроскопии in silico 40 .Используя стратегию широкой выборки, было выполнено 200 реплик SMD в течение 8 мкс для каждого режима связывания с использованием пяти различных исходных структур. Все моделирования SMD 3 были выполнены с протоколом постоянной скорости с использованием скорости вытягивания 5,0 Å / нс. Во всех симуляциях SMD использовался, ограничивая положение N-конца домена XMod-Doc, одновременно вытягивая C-конец домена Coh.

Чтобы воспроизвести сценарий, в котором развернулся XMod, мы выполнили еще один набор симуляций SMD, где XMod был удален с помощью QwikMD.Используя стратегию широкой выборки, было выполнено 20 реплик SMD в общей сложности 800 нс. Этот новый набор SMD был выполнен путем ограничения положения N-конца домена Doc, при этом потянув за C-конец домена Coh.

В нашем исследовании все моделирование MD и SMD проводилось с использованием пакета NAMD MD 52,53 . Силовое поле 72 CHARMM36 использовалось для описания всех симуляций с использованием явной модели воды TIP3 73 . Моделирование проводилось на ансамбле NpT в периодических граничных условиях.Температуру поддерживали на уровне 300 К с использованием динамики Ланжевена для температурного взаимодействия, в то время как поршень Ланжевена использовался для поддержания давления на уровне 1 бар. Ограничение расстояния 14,0 Å применялось к короткодействующим несвязанным взаимодействиям, тогда как метод Эвальда между частицами и сеткой (PME) применялся для электростатических взаимодействий на больших расстояниях. Уравнения движения интегрировались с шагом по времени 2 фс для всех выполненных расчетов. Все симуляции были проанализированы с использованием VMD 45 и его плагинов. Площади контакта с поверхностью взаимодействующих остатков / доменов изучали с помощью PyContact 74 .

Клонирование

Конструкции для измерений AFM представляли собой ybbr-ELP-ddFLN4-XMod-Doc-HIS и Coh-ddFLN4-ELP-HIS-ybbr. Домен ddFLN4 вставляли в вектор pET28a, содержащий ybbr-HIS-ELP (для XMod-Doc) или ELP-HIS-ybbr (для Coh), так, чтобы линкер ELP располагался между ddFLN4 и тегом ybbr. Синтетический ген XMod-Doc вставляли на С-конец ddFLN4 с использованием сборки Гибсона, а синтетический ген Coh вставляли на N-конец ddFLN4 с использованием клонирования рестрикционным перевариванием (сайты NdeI и BamHI).Последовательности вставленных генов подтверждали секвенированием по Сэнгеру (Microsynth AG). Затем His-тег на конструкциях XMod-Doc был перемещен на С-конец конструкции.

Образцы белка для измерения ITC были приготовлены путем удаления доменов ELP и ddFLN4 из конструкций измерения AFM.

Конструкция Coh smFRET была получена путем добавления Avi-тега к N-концу конструкции ITC и введения мутации E154C в Coh.

Конструкция WT XMod-Doc smFRET была получена путем замены серина в положении 199 янтарным кодоном (TCC → TGA).Конструкции smFRET мутантов по способу связывания XMod-Doc были получены путем добавления тех же мутаций, что и соответствующие конструкции AFM, к конструкции smFRET WT XMod-Doc.

Экспрессия и очистка белка

Все образцы белка, использованные для AFM и ITC, а также Coh, использованные в smFRET, были экспрессированы в клетках NiCo21 (DE3) (New England Biolabs). Клетки культивировали в среде TB (потрясающий бульон), содержащей 50 мкг / мл канамицина, до достижения OD600 ~ 0,6. Экспрессию белка индуцировали добавлением 0.5 мМ IPTG к культуре с последующей инкубацией при 20 ° C в течение ночи. Клетки собирали и лизировали с помощью обработки ультразвуком. Лизат клеток осаждали, и супернатант наносили на колонку His-tap FF 5 мл (GE Healthcare) и промывали буфером TBS с добавлением кальция (TBS-Ca, 25 мМ Трис, 72 мМ NaCl, 1 мМ CaCl 2 , pH 7,2). Связанный белок элюировали буфером TBS-Ca, содержащим 500 мМ имидазола. Элюированный белок дополнительно очищали с использованием эксклюзионной колонки Superose 6 10/300 GL (GE Healthcare).Растворы белков для длительного хранения концентрировали с использованием центробежного фильтра Vivaspin 6 (отсечка по молекулярной массе 5 кДа, GE Healthcare) и хранили в 35% (об. / Об.) Глицерине при -20 ° C. Концентрация исходных белков была определена как ~ 40 мкМ с использованием УФ-абсорбционной спектрофотометрии.

Подавление янтарного кодона

Конструкции Doc smFRET экспрессировали в клетках BL21Star (DE3) с использованием супрессии янтарного кодона 64 . Вектор pET28a, несущий конструкцию Doc smFRET, был котрансформирован плазмидой pEVOL-pAzF (подарок Питера Шульца, плазмида Addgene № 31186) в компетентные клетки BL21Star (DE3).Трансформированные клетки выращивали в среде LB, содержащей 50 мкг / мл канамицина и 25 мкг / мл хлорамфеникола, до достижения OD600 ~ 0,8. Затем клетки осаждали, промывали минимальной средой M9 и ресуспендировали в среде M9, содержащей 50 мкг / мл канамицина, 25 мкг / мл хлорамфеникола, 0,2 мг / мл p -азидо-1-фенилаланин (pAzF, ABCR GmbH) и 0,02 % арабинозы. Культуру инкубировали при 37 ° C в течение 1 ч, а затем к культуре добавляли 1 мМ IPTG с последующей инкубацией при 16 ° C в течение ночи. Экспрессированный белок экстрагировали и очищали с использованием того же протокола, что и для конструкций AFM.

Подготовка проб для АСМ

Кантилеверы Biolever mini AFM (Bruker, Billerica, MA, USA) и покровные стекла очищали УФ-озоном (кантилеверы) или раствором пираньи (покровные стекла) и силанизировали с использованием (3-аминопропил) - диметилэтоксисилан (APDMES, ABCR GmbH) для введения аминогрупп на поверхность. Силанизированные консоли и покровные стекла затем инкубировали с 10 мг / мл раствора сульфосукцинимидил-4- (N-малеимидометил) циклогексан-1-карбоксилата (сульфо-SMCC, Thermo Fisher Scientific) в течение 30 минут при комнатной температуре, чтобы ввести малеимидные группы в поверхность.После инкубации с сульфо-SMCC консоли и стекла очищали ультрачистой водой и сразу же инкубировали с 20 мМ раствором кофермента A (CoA) в течение 2 часов при комнатной температуре, а затем промывали ультрачистой водой. Покрытые CoA кантилеверы и покровные стекла инкубировали с гибридными белками Coh-ddFLN4-ELP-ybbR и ybbR-ELP-ddFLN4-XMod-Doc, соответственно, в присутствии ~ 5 мкМ фермента Sfp (фосфопантетеинилтрансфераза) и 10 мМ MgCl . 2 в течение 2 ч при комнатной температуре. После инкубации консоли и стеклянные поверхности интенсивно промывали буфером TBS – Ca и хранили в буфере TBS – Ca перед измерением.

AFM-SMFS-измерения

SMFS-измерения были выполнены на Force Robot AFM (JPK instruments, Берлин, Германия). Константы консольной пружины (от 0,07 до 0,1 Н · м –1 ) калибровались бесконтактным методом. Был проведен контрольный эксперимент, показавший, что бесконтактный метод калибровки дал тот же результат, что и контактный метод. Кантилевер приводился в контакт с поверхностью и извлекался с постоянной скоростью в диапазоне от 100 до 6400 нм с -1 .После записи каждой кривой силы-удлинения поверхность стекла перемещали по горизонтали на 100 нм. При типичном измерении около 5000–10 000 кривых сила-растяжение были получены с одним кантилевером в экспериментальном цикле продолжительностью 10–20 часов. Большинство данных представляли собой непригодные для использования кривые из-за отсутствия взаимодействий, множественных взаимодействий или неспецифической адгезии молекул к наконечнику кантилевера. Однако на ~ 10% кривых наблюдаются одномолекулярные взаимодействия. Мы отфильтровали данные, выполнив поиск двухэтапных шаблонов развертывания и увеличения длины контура 64 нм двух доменов отпечатков пальцев ddFLN4.

Анализ данных AFM

Данные AFM были проанализированы с использованием комбинации сценариев Python, сценариев R (основа R, с использованием пакетов readr и ggplot2 и пользовательского интерфейса R Studio) и Origin 2018 (OriginLab).

Кривые сила-растяжение были преобразованы в пространство длины контура с использованием модели FRC, которая предполагает, что связи длиной b соединены фиксированным углом ϒ . Кривые сила-растяжение были преобразованы в длину контура L с использованием уравнения.{- 1}}} \ quad \ hskip-2pt {\ mathrm {for}} \, \ frac {{Fb}} {{k _ {\ mathrm {B}} T}} {\,} <{\,} \ frac {l} {b}} \ end {array}} \ right. $$

(1)

, где k B - постоянная Больцмана, T - температура, \ (a = b \ frac {{1 + {\ mathrm {cos}} \ gamma}} {{\ left ({1 - {\ mathrm {cos}} \ gamma} \ right) {\ mathrm {cos}} \ frac {\ gamma} {2}}} \) - длина Куна, а \ (l = b \ frac {{{\ mathrm {cos}} \ frac {\ gamma} {2}}} {{\ left | {{\ mathrm {ln}} \ left ({{\ mathrm {cos}} \ gamma} \ right)} \ right | }} \) - это длительность сохранения. \ ddagger}} {{k_0k _ {\ mathrm {B}} T}}} \ right] $$

(2)

, где k B - постоянная Больцмана, а T - температура.

Стохастический характер разрыва комплекса и развертывания домена приводит к эффекту смещения. 59 , когда событие развертывания XMod не может наблюдаться после разрыва комплекса. Поэтому подобранные параметры разворачивания XMod были скорректированы путем моделирования процесса принудительного вытягивания. При фиксированных параметрах энергетического барьера для комплекса k 0 и Δ x для развертывания XMod были скорректированы с использованием метода подгонки наименьших квадратов, чтобы получить наиболее близкое соотношение кривых, показывающих развертывание XMod, относительно экспериментальных наблюдений. на разных скоростях протяжки.

Сила разрыва комплекса и сила разворачивания XMod были нанесены на гистограммы, преобразованы в зависящие от силы значения скорости отклонения и подогнаны с использованием модели Дудко-Хаммера-Сабо 60,61 , как объяснено ниже.

Гистограммы были построены с использованием одинаковой ширины бина Δ F = 40 пН. Для одной гистограммы, содержащей N интервалов, начиная с F 0 и заканчивая F N = F 0 + N Δ F .N h_ {i}} \ right) {\ Delta} F}} $$

(3)

, где k off ( F k ) - скорость отклонения от средней силы разворачивания или разрыва бункера k th, r ( F

63 k ) - средняя скорость загрузки -го бункера k, а h k - высота k -го бункера, которая рассчитывается по формуле.(4)

$$ h_ {k} = \ frac {{C_ {k}}} {{C _ {{\ mathrm {tot}}} {\ Delta} F}} $$

(4)

, где C k - количество отсчетов в k -м интервале, а C tot - общее количество отсчетов в гистограмме. {1 / \ upsilon }} \ right]} $$

(5)

, где k 0 - собственная скорость отключения в отсутствие силы, Δ x - расстояние до энергетического барьера, Δ G - высота энергетического барьера в отсутствие силы, β −1 = k B T , а υ = 0.F P \ left (f \ right) {\ mathrm {{d}}} f}} $$

(6)

, где P ( F ) - это распределение разрывного усилия, а r ( F ) - скорость нагрузки.

smFRET образец и подготовка камеры

Конструкцию Coh smFRET восстанавливали путем добавления 5 мМ трис (2-карбоксиэтил) фосфина (TCEP, Sigma-Aldrich) и инкубирования при комнатной температуре в течение 30 мин. Восстановленный белок смешивали с 20-кратным избытком малеимида-Cy3b (GE Healthcare) и инкубировали при комнатной температуре в течение 1 ч с последующей инкубацией при 4 ° C в течение ночи.Конструкции XMod-Doc smFRET, содержащие p -азидофенилаланин, метили путем смешивания с пятикратным избытком DBCO-AF647 (Jena Bioscience, Jena, Germany) и инкубирования при комнатной температуре в течение 1 часа с последующей инкубацией при 4. ° C в течение ночи. Меченые конструкции Coh и XMod-Doc очищали с использованием обессоливающей колонки HiPrep 26/10 (GE Healthcare) с последующей колонкой для исключения размера Superose 6 10/300 GL (GE Healthcare).

экспериментов smFRET проводились в камерах Lab Tek (система камерного покровного стекла Lab-Tek II, Thermo Fisher Scientific).Перед измерением камеры пассивировали BSA 1 мг / мл (PAA Laboratories GmbH, Германия) в течение не менее 1 часа. Раствор БСА удаляли только перед измерением, и камеру дважды промывали PBS и один раз буфером для измерений (50 мМ Tris pH 8, 100 мМ NaCl, 1 мМ CaCl 2 , 2 мМ Trolox / Trolox хинон и 1% глюкозы. ).

Измерения smFRET

Эксперименты с раствором smFRET были выполнены на домашнем конфокальном микроскопе 76 на основе PIE, основанном на инвертированном микроскопе Olympus IX-71.Два импульсных лазера (639 нм, 80 МГц, LDH-DC-640; 532 нм, 80 МГц, LDH-P-FA-530B, оба от PicoQuant GmbH, Берлин, Германия) были изменены в наносекундной шкале времени с помощью многоканального пикосекундного диода. драйвер лазера (PDL 828 «Sepia II», PicoQuant GmbH) с модулем генератора (SOM 828, PicoQuant GmbH). Лазеры были объединены в одномодовое волокно (P3-488PM-FC, Thorlabs GmbH, Дахау, Германия) для получения гауссова профиля пучка. Свет с круговой поляризацией получали с помощью линейного поляризатора (LPVISE100-A, Thorlabs GmbH) и четвертьволновой пластинки (AQWP05M-600, Thorlabs GmbH).Свет фокусировался на образец масляным иммерсионным объективом (UPLSAPO100XO, NA 1.40, Olympus Deutschland GmbH). Образец перемещался пьезоэлементом (P-517.3CD, Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG, Карлсруэ, Германия), управляемым пьезоконтроллером E-727.3CDA (Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG). . Излучение отделялось от возбуждающего луча с помощью дихроичного светоделителя (z532 / 633, AHF analysentechnik AG) и фокусировалось на точечное отверстие 50 мкм (Thorlabs GmbH). Излучаемый свет разделялся дихроичным светоделителем (640DCXR, AHF analysentechnik AG) на зеленый (Brightline HC582 / 75, AHF analysentechnik AG; RazorEdge LP 532, Laser 2000 GmbH) и красный (Shortpass 750, AHF Analysentechnik AG; RazorEdge LP 647, Laser 2000 GmbH) канал обнаружения.Излучение фокусировалось на лавинных фотодиодах (SPCM-AQRH-14-TR, Excelitas Technoligies GmbH & Co. KG), а сигналы регистрировались с помощью устройства для коррелированного по времени счета одиночных фотонов (TCSPC) (HydraHarp400, PicoQuant GmbH). Настройка контролировалась коммерческим программным пакетом (SymPhoTime64, Picoquant GmbH). Для донорных и акцепторных лазеров использовались мощности возбуждения 36 и 25 мкВт (при измерении перед входом в микроскоп).

Меченые образцы Coh и XMod-Doc смешивали в молярном соотношении 1: 1 при концентрации 1 мкМ, инкубировали в течение 1 мин и, наконец, разбавляли в камере до концентрации 200 пМ.

Анализ данных smFRET

Выбор пакета smFRET был выполнен с использованием алгоритма поиска пакетов со скользящим временным окном, с временным окном 500 мкс и минимум четырьмя фотонами на временное окно. Использовался порог обнаружения вспышки в 40 фотонов 77 . Для сортировки событий фотообесцвечивания и мигания использовались фильтры ALEX-2CDE 78 и «TDX-TAA» 79 . Комплексы XMod-Doc: Coh с двойной меткой дополнительно отбирали, поддерживая параметр стехиометрии между 0.2 и 0,8. Точные значения эффективности FRET 35,80 были рассчитаны по интенсивности флуоресценции как

$$ E = \ frac {{I _ {{\ mathrm {DA}}} - \ alpha I _ {{\ mathrm {DD}}} - \ delta I _ {{\ mathrm {AA}}}}} {{\ gamma I _ {{\ mathrm {DD}}} + I _ {{\ mathrm {DA}}} - \ alpha I _ {{\ mathrm {DD}}} - \ delta I _ {{\ mathrm {AA}}}}} $$

(7)

, где I DA , I AA и I DD - это счетчики фотонов с поправкой на фон в акцепторном канале после возбуждения донора, в акцепторном канале после возбуждения акцептора и в донорном канале. после донорского возбуждения.Параметры коррекции α и δ рассчитываются только для донорных и только акцепторных субпопуляций и учитывают спектральные перекрестные помехи и прямое возбуждение донорного красителя. Различная эффективность обнаружения и квантовые выходы флуорофоров корректируются с помощью поправочного коэффициента γ 35,80 .

Измерение ITC

Титрование проводили при 25 ° C с использованием прибора VP200-ITC (MicroCal, Нортгемптон, Массачусетс, США). Аналит был 16.1 мкМ Coh (без линкера ELP и доменов ddFLN4) и инъекцией был 126 мкМ белок XMod-Doc (без линкера ELP и доменов ddFLN4). Оба образца белка находились в буфере TBS – Ca. Титрование проводили путем капельного введения XMod-Doc в аналит. Каждая капля содержала 10 мкл раствора XMod-Doc, и время удерживания между двумя последовательными каплями составляло 5 минут, чтобы система могла уравновеситься после инъекции капли. Регистрировали мощность, необходимую для поддержания одинаковой температуры между ячейкой для образца и контрольной ячейкой (заполненной водой).Титрование прекращали после 27 инъекций, когда аналит (Coh) был полностью насыщен инъекционным веществом (XMod-Doc).

Моделирование Монте-Карло

Подход Монте-Карло, основанный на теории Крамерса, был использован для проверки кинетической модели с несколькими состояниями. Диссоциация рецептор-лиганд в сочетании с разворачиванием домена отпечатка пальца моделировалась в протоколе постоянной скорости вытягивания. Вкратце, комплексу XMod-Doc: Coh случайным образом назначали режим связывания либо режим связывания A (вероятность 80%), либо режим связывания B (вероятность 20%).Для моделирования использовались соответствующие кинетические параметры ( k 0 и Δ x , см. Таблицу 1), извлеченные из AFM-SMFS. Серия значений силы F ( t i ) была создана на равномерно распределенной оси выдвижения X ( t i ) с использованием червеобразной цепи (WLC) модели 81 . В связи с тем, что протокол постоянной скорости вытягивания достигается путем вытягивания с постоянной скоростью головки АСМ вместо наконечника АСМ, корректировка изгиба была сделана путем преобразования молекулярного удлинения X ( t i ) в Высота головки AFM H ( т i ) по формуле. {- k _ {{\ mathrm {off}}} \ left (F \ right) {\ Delta} t} $$

(10)

, где k off ( F ) может быть получено из уравнения.\ ddagger} $$

(11)

, где β −1 = k B T . Вероятность диссоциации сравнивается со случайным числом от нуля до единицы. Если случайное число меньше P ( F ), происходит событие разрыва или разворачивания, и соответствующая сила регистрируется как сила разрыва или разворачивания. Для каждой скорости вытягивания было построено 1000 кривых и построена гистограмма для комплексной силы разрыва, а также силы разворачивания XMod (дополнительные рис.13 и 14). Для моделирования в условиях силового зажима использовалась постоянная сила и было построено 1000 кривых для расчета срока службы комплекса при каждой приложенной силе (дополнительный рисунок 15).

Вышеупомянутые симуляции Монте-Карло были реализованы с использованием кода Python (см. Раздел «Доступность кода»).

Высокая сила адгезии и гибридные необратимые / обратимые микрожидкостные чипы с полным PDMS

Особенности

SWB предлагает простую, быструю и недорогую работу, требующую только лабораторной печи.

Микроустройства, описанные здесь, показали давление разрыва до 4,5 МПа.

Обратимое поведение имеет решающее значение на этапах исследований и разработок.

Стружка, полученная после последовательных этапов отсоединения / склеивания, выдержала высокое давление.

Эмульгирование при высоких расходах приводило к образованию монодисперсных дисперсий.

Abstract

Насколько нам известно, в этой статье впервые описаны гибридные необратимые / обратимые микрофлюидные устройства с высокой адгезией и гибридные необратимые / обратимые микрофлюидные устройства, полностью состоящие из полидиметилсилоксана (ПДМС).Эти чипы были изготовлены методом сэндвич-скрепления (SWB), метод, который недавно был применен нашей группой. SWB предлагает простую, быструю и недорогую работу, требующую только лабораторной печи. Аппараты показали давление разрыва до 4,5 МПа. Это значение более чем в десять раз превышает давление, которое выдерживают микросхемы полного PDMS, описанные в литературе. Что касается обратимого поведения, возможность разборки направляющих для чипов имеет решающее значение на этапах исследований и разработок, особенно когда устройство объединяет дорогостоящие компоненты или требуются жесткие этапы очистки.После последовательных этапов отсоединения и соединения каналы все еще выдерживали высокое давление примерно 1,8 МПа. Наконец, эмульгирование кукурузного масла 4,0% мас. / Мас. В полиглицерин-полирицинолеат с 10,0 мкмоль / л водного раствора родамина B -1 было осуществлено, чтобы продемонстрировать важность увеличения скорости потока в микрофлюидных жидкостях. Такой эксперимент проводился при общих расходах 0,8–160,0 мкл мин –1 . Уменьшение размера и полидисперсности капель наблюдалось при увеличении скорости потока.Монодисперсные эмульсии были получены только при 160,0 мкл мин -1 .

Ключевые слова

Lan-on-a-chip

Склеивание

Скорость потока

Капли

Эмульсия

Электрофорез

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2016. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Пленки с высокими барьерами и высокой металлической адгезией

Мы предлагаем широкий ассортимент пленок для удовлетворения самых сложных требований к упаковке.

Наш ассортимент пленок SUPERMET® обеспечивает превосходную адгезию металла к полиэстеру, что позволяет решить многие проблемы ламинирования и обеспечить качественную упаковку, особенно больших форматов, стоячих пакетов и пакетов.
Информационный бюллетень: SUPERMET ™ SMHB 2103

Семейство пленок ULTRAMET® - это всеобъемлющая линейка продуктов с превосходной адгезией металла к полиэфирной функциональности, высокими барьерными свойствами и отличной водостойкостью, которые могут удовлетворить требования ваших самых ответственных применений.
Информационный бюллетень: Информационный бюллетень ULTRAMET ™ 1909

ULTRAMET® PLUS металлизированная полиэфирная пленка со сверхвысокой адгезией металла к ПЭТ в сочетании с превосходными барьерными свойствами.
Одна сторона металлизирована, одна сторона обработана коронным разрядом.
Доступен в 48 ga
Лист данных: США / Британская система мер: ULTRAMET PLUS
Метрическая система: ULTRAMET PLUS Метрическая система

Экономичная альтернатива химически обработанному полиэстеру со всеми функциональными возможностями.
Металлизированная полиэфирная пленка с превосходной адгезией к металлу,
Одна сторона металлизирована, другая сторона обработана коронным разрядом
Доступен в 40 г и 48 г
Типовой лист: США / Британская система мер: SUPERMET®
Метрическая система: SUPERMET®

Металлизированная полиэфирная пленка с превосходными металлическими адгезионными и барьерными свойствами, доступна весом 48 г, одна сторона металлизирована, другая сторона обработана коронным разрядом.
Типовой лист: США / Британская система мер: SUPERMET® HB
Метрическая система: SUPERMET® HB Метрическая

Металлизированная полиэфирная пленка со сверхвысокой адгезией металла к ПЭТ
Металлизированная одна сторона, другая обработанная коронным разрядом
Доступен в 48 г
Спецификация: США / Британская система мер: ULTRAMET®
Метрическая система: ULTRAMET®

ULTRAMET® HB металлизированная полиэфирная пленка со сверхвысокой адгезией металла к ПЭТ в сочетании с превосходными барьерными свойствами.
Одна сторона металлизирована, одна сторона обработана коронным разрядом.
Доступен в 48 ga
Лист данных: США / Британская система мер: ULTRAMET HB
Метрическая система: ULTRAMET HB Метрическая система

ULTRAMET® WR HB металлизированная полиэфирная пленка со сверхвысокой адгезией металла к ПЭТ в сочетании со сверхвысокими барьерными свойствами.
Одна сторона металлизирована, одна сторона обработана коронным разрядом.
Доступен в 48 ga
Лист данных: США / Британская система мер: ULTRAMET® WR HB
Метрическая система: ULTRAMET® WR HB_metric

Металлизированный полиэстер для сложных применений, требующих сверхвысокой адгезии металла к ПЭТ, высокой водостойкости и легкости разрыва.
Одна сторона металлизирована, другая обработана коронным разрядом.
Доступен в 48 калибрах.
Спецификация: США / Британская система мер: ULTRAMET® WR ET
Метрическая система: ULTRAMET® WR-ET

Металлизированная полиэфирная пленка со сверхвысокой адгезией металла к ПЭТ и водостойкостью.
Одна сторона металлизирована, другая обработана коронным разрядом.
Доступен в 48 калибрах.
Типовой лист: США / Британская система мер: ULTRAMET® WR
Метрическая система: ULTRAMET® WR-ET

Подтверждение концепции суррогатной медицинской ленты с высокой адгезией с использованием фототермического отделения для быстрого и менее болезненного удаления | Дж.Med. Устройства

Из имитационной модели комсоля на рис. 7 нанесены температурные профили ФП с различными тепловыми потоками. Поскольку у нас есть экспериментальные результаты для пороговой температуры поверхности ФП и времени достижения пороговой температуры, эти значения равны наложено на рисунок: горизонтальная пунктирная линия представляет пороговую температуру, измеренную в ходе экспериментов, а вертикальная пунктирная линия представляет время, прошедшее для достижения пороговой температуры.Точка данных 0,6442 Вт / см 2 в моделировании была интерполирована как наилучший тепловой поток на основе экспериментальных результатов. Тепловой поток, применяемый к модели комсоля, не включал параметры преобразования оптической мощности, такие как коэффициент отражения и пропускание ФП. Таким образом, расчетный тепловой поток - это чистая световая энергия, поглощаемая подложкой ПТ.

Из данных спецификации светодиодов [25], оптическую интенсивность светодиодных матриц, I⁠, можно оценить следующим образом:

Iest = n · ΦLED, 1A · ηF.A. · ηarea · ηtemp · (1 − γ − τ) Aillumination

(2)

где n - количество светодиодов, ΦLED, 1A - номинальная радиометрическая мощность при входном токе 1,0 A, ηF.A. - пропорциональность мощности излучения при другом входном токе, ηarea - коэффициент мощности излучения для эффективной площади освещения, ηtemp - изменение выходной мощности в зависимости от температуры корпуса светодиода, γ - коэффициент отражения поверхности, τ - коэффициент пропускания объекта, а Aillumination - площадь освещения.Согласно техническим характеристикам, ΦLED, 1A составляет 1450 мВт, а ηF.A. линейно пропорционален входному току (например, ηF.A. = 0,8, если входной ток равен 0,8 А). При расстоянии освещения 20 мм между платой светодиода и ПТ ηarea составляла приблизительно 0,536 для размера окна 31 мм × 16 мм. Коэффициент отражения γ⁠ и коэффициент пропускания τ⁠ при 940 нм были измерены непосредственно из IT и PT, соответственно, с использованием измерителя оптической мощности (1830-C и 818-IR, Newport, Irvine, CA): γ = 10,5 % и τ = 46.0% в расчете на ПТ, который был дважды покрыт красителем Clearweld NIR. Мы предполагаем, что коэффициенты отражения PT и IT одинаковы, поэтому чистое поглощение слоя покрытия PT, α⁠, можно оценить следующим образом: α = 1 − γ − τ = 0,435⁠. Как предопределено в прототипе конструкции жезла NIR, освещение и окно считаются одинаковыми по размеру.

Чистая оптическая интенсивность в ближнем ИК-диапазоне, передаваемая массивом светодиодов в ближнем ИК-диапазоне, была измерена измерителем оптической мощности независимо от численного моделирования и расчета технических характеристик.

Результаты comsol были основаны на тепловой энергии, выделяющейся на поверхности основы PT, которая предполагает, что чистая оптическая мощность NIR поглощалась только покрытием NIR красителя. С другой стороны, измерение оптической мощности светодиода в ближнем инфракрасном диапазоне (с использованием измерителя оптической мощности) соответствует необработанному лучистому потоку до попадания в ПТ. Следовательно, чтобы сопоставить измерение оптической мощности (с использованием измерителя оптической мощности) со значениями из расчета оптической мощности светодиода в ближнем ИК-диапазоне (с использованием данных спецификации светодиода) и результатами comsol, измерение, полученное из измерителя оптической мощности, было дополнительно скорректировано на поглощение. PT

Iexp = Imeasured · α = Imeasured · 1 − γ − τ

(3)

Таким образом, Icomsol⁠, полученный в результате численного моделирования, можно сравнить с Iest⁠, расчетной оптической мощностью, основанной на технических характеристиках светодиодов, и Iexp⁠ из экспериментов с оптическим измерителем.В таблице 3 показано сравнение результатов трех независимых расчетов и измерений, которые все основывались на экспериментальных условиях: входной ток 2 А, время освещения 4,72 с и расстояние 20 мм между платой светодиода и ПТ. Лучистый поток, полученный при измерении измерителем оптической мощности, можно рассматривать как фактическую оптическую мощность в ближнем ИК-диапазоне от светодиодов. Все три значения интенсивности оптической мощности находятся в диапазоне ошибок менее 5%.

Glaxs Система высокой адгезии - Kobi Tools

GLAXS FAST TRANSPARENT 215 ML

GLAXS Fast Transparent 215 мл клей состоит из двух предварительно дозированных компонентов.GLAXS Fast Transparent 215 мл производится в специальном соотношении картриджей 2 + 1, с 2 тюбиками и миксером, что позволяет очень легко произвести правильную экструзию продукта. После установки в соответствующий пистолет с 2 поршнями продукт готов к использованию.

Статическая насадка для смешивания GlueBoss короче стандартной насадки для смешивания, что означает меньше отходов, большую маневренность и меньшие усилия.

FAST работает примерно за 8-12 мин. ОРИГИНАЛ работает примерно 15-20 мин.

Подходит для склеивания и ремонта:

  • Камень
  • Мрамор
  • Гранит
  • Керамика

GLAXS Fast Transparent 215 мл также можно использовать для склеивания различных материалов, таких как:

  • Мрамор-Мрамор
  • Мрамор-гранит
  • Камень-керамика

Подходит для внутреннего и наружного использования.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

  • Отсутствие пожелтения от солнечных лучей
  • Отличная адгезия
  • Отсутствие маслянистого эффекта или тени
  • Очень быстрое отверждение при низких температурах, + 1 ° C
  • Предварительно дозировано, готово к использованию Система, отсутствие ошибок при смешивании
  • Не содержит летучих органических соединений

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ:

  1. Все обрабатываемые поверхности должны быть очищены от пыли и жира.
  2. В случае глянцевых и / или гладких поверхностей мы рекомендуем очистить поверхность наждачной бумагой перед приклеиванием.
  3. Снимите конец с резьбой и откройте картридж.
  4. Зафиксируйте смеситель на картридже через резьбовое сопло.
  5. Перед тем, как нанести клей на поверхности, выполните промывку примерно 5 см по прямой.
  6. Используйте только пистолеты, одобренные TENAX, MK Sulzer ratio 2 + 1 h336M и Mixpac DM200-01 ratio 2 + 1.
  7. После использования очистите форсунку, закройте крышку и выбросьте миксер после использования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *