非均匀界面——《附着力科学:原理与实践》(贰壹)

文摘   2024-05-12 14:28   江苏  

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人们对事物或知识的认识的不同水平/境界:

what:认识的初级水平, 指的是具体知识是什么。比如, 喷墨印刷机由机械结构、 电子电路控制、喷头、 喷墨引擎、 干燥或固化等。

how:认识的中级水平, 指的是具体知识如何用。比如, 喷墨印刷机如何组装、 调整、 控制, 如何实现预期的效果。

why:认识的高级水平, 指的是具体知识的本质, 是问题的解决与研发。比如, 喷墨印刷机的印刷出现断线、 拼接、 锯齿、附着力不足、 不干燥等, 其原因和解决方案是什么。

很多公司, 本来只知道what或how, 却宣传自己的能力达到how或why的;这会出大问题, 不足以支撑其理想。

今天有一个刚加微信的道友给了最高的赞誉:在一个小小公众号里, 却时不时接受到价值观教育, 你他娘的真是个奇葩。就是这收费阅读, 忒俗了。


今天是母亲节, 祝所有的妈妈母亲节快乐!


现在的网络热热闹闹, 熙熙攘攘, 老板都下场当网红, 网红上岸做老板, 所有人都在串戏, 你方唱罢我登场。 


我家那口子是宋丹丹的铁粉, 她的几乎所有的电视节目都一点不拉的看过好多遍, 我们初相识的贫穷而快乐的日子里, 《家有儿女》刷过好多遍, 如今里面面相忠厚的夏东海也陷入包养小三的漩涡里, “没想到你浓眉大眼的, 也叛变革命了”。 


千万年薪的百度公关副总裁璩静做了几条短视频, “员工闹分手提离职我秒批”, 话虽然是大实话, 但“不需考虑员工”, 不仅冷血的做了, 还冷血的展示在世人面前, 那就不仅仅是冷血了。


犹记得什么文章里, 旧时代资本家的厂子里, 每逢放工, 老板都会站在大门口, 对工人们鞠躬致谢, 尽管那些包身工们不享有一丁点人身自由。如今, 工人们相比从前是更自由了, 而资本家们连虚伪的温情脉脉的外衣都撕下了, 他们还骄傲着自豪着, 当作了一种技能去公开传教着他人。 



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书接上文, 本篇是第三章第八节部分的内容 



如下为本章节的对应翻译内容, 与英文版内容一一对应。 此翻译仅为学习交流之用, 请勿用做它用; 对于实际工作, 请做参考之用, 本公众号不为由此造成的任何问题或损失所负责。特此声明, 谢谢。 




目前为止的讨论都倾向于暗示整个界面存在一定程度的同质性。在许多有关附着力的情况下,这显然是不现实的。例如,如何将PE加入到PMMA? 或者(除了用电晕进行表面处理)双轴取向PET的高结晶表面如何呢?


所有这些问题的答案都是保持冷静的头脑,并通过间接手段应用基本原则。


要将两种不相当的聚合物粘在一起,诀窍是(在极端情况下)使用双嵌段聚合物,其中每个嵌段都与键的一侧很好地缠结在一起。这种方法在兼容性一章中有详细的讨论。


对于顽固性聚合物,如结晶PET,诀窍是使底油缠结到一个点上,使它容易受到这种策略的影响。当PET刚刚被挤出并且仍然是无定形的时候,在它上面涂上一层薄薄的聚合物底油可以达到这个目的,因为结晶度屏障还没有到位。对于合适的丙烯酸酯来说,聚氨酯或水兼容聚合物缠结在热PET中,当PET在拉伸器中双轴定向时,底油被锁定在结晶基质中, 这并不太难。其结果是,在PET表面有数十纳米(不需要更多)的丙烯酸酯、聚氨酯或水兼容聚合物,可以与后续涂层缠结,并提供很强的附着力,而客户愿意因此而向PET供应商支付底油的费用。一些考虑不周的试图通过电晕来提高表面能的尝试,可能会破坏这几十纳米涂层。

注意:太大的底油聚合物的相容性将是一个灾难,即,它会消失在PET的主体中。


对于金属和无机物的粘附,起初似乎有两种选择,但经过适当的思考,它们实际上是同一种。

第一种方法是通过一些合适的化学反应将长聚合物链附着在表面。然后,这条链会与随后的涂层缠结在一起。

第二种方法是通过化学交联在无机表面上的多个位点来产生缠结。

我们开发的原理让我们看到,第一种方法的纯版本将会失败,因为它最终取决于无机界面上的一系列单个化学键,而这些化学键太脆弱,没有多大用处。因此,聚合物必须通过多个键连接,在它们之间有适当数量的单体单元,以获得Lake 和 Thomas能量吸收。

如果仅仅依靠化学交联而不考虑耗散的需要,第二种选择注定也要失败。

这就是这两种方法汇合的原因。通过一定数量的多键连接到无机表面的聚合物与故意交联的具有大量单体单元的粘合剂系统之间没有太大的区别。


这种模糊性(以及其如何不重要)的一个例子来自于试图分析APTES(3-氨基丙基三乙氧基硅烷3-Aminopropyltriethoxysilane)如何作为铝和环氧树脂之间的底油。它只是提供了一组胺基团通过硅烷化合连接到氧化铝表面,然后继续与环氧树脂反应吗? 或者它是一个环氧交联网络,通过APTES附加到铝上?

复杂的因素是APTES在铝表面形成自己的硅氧烷网络,因此即使作为简单的化学物质应用,APTES也是有效的多齿分子。

确切的定义并不重要。重要的是(正如无数配方师发现的那样)太少或太多的交联/缠结/网络会导致较差的附着力(过犹不及)力。APTES,和其他底油系统一样,需要聪明地使用,以通过柔性网络获得正确的吸收能量的能力。至关重要的是能量吸收,而不是化学键的数量,而超过几个百分比数额,APTES就会可靠地破坏附着力。


这种思维的一个用途是帮助解决金属/聚合物在有水的情况下附着力性的退化问题。

第一步是避免急于得出错误的结论。直觉告诉我们,失败将是界面上的,即特定界面键的丧失。然而,值得注意的是,它是否确实是由粘合剂的水解退化等引起的一般粘合剂失效。在这里,像FT-IR这样的东西特别好,因为它可以查看1-2微米的粘合剂(而不是顶部的几纳米),因此可以检测到明显的差异(例如,酸键与酯键),这将表明水解失效。


假设失效确实是界面的,那么降低水到达界面的能力是第一个要求。

水是一种小分子,可以在聚合物中迅速扩散,取代许多常见的底油与金属之间的键,如硅酸盐或羧酸盐,几乎没有任何问题。疏水性更强的聚合物降低了驱动扩散的浓度梯度,晶体结构域为扩散提供了良好的屏障。

当然,这对粘合剂的一般水解失效也有帮助。


对于界面上一定数量的水解攻击,两个技巧可能会有所帮助。

第一个是不要严重依赖界面键,即尽可能地制定(或者,正如我们将看到的,工程设计)巨量耗散失效而不是界面失效。

第二个技巧是建立一个网络,当单个锚点从界面分离时,它会优雅地失效。

这反过来又可以从两种方法中受益。首先,。来自过量交联体系的任何压力都会促使锚基团与表面完全分离,从而失去一些可能有所帮助的适度氢键的机会。因此,策略是保持界面松弛。其次,减少只有一个附着物的聚合物链的数量,因为当这些附着物失效时,它们会产生灾难性的局部失效,从而促使更多的水到达界面。

川书不言
讲印刷人的故事, 做印刷行业的知识分享
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