Поверхностная энергия

Адгезию можно напрямую характеризовать такой величиной, как свободная поверхностная энергия. Согласно определению, это работа, расходуемая для образования единицы площади поверхности. Для жидкостей аналогом служит поверхностное натяжение. Эти величины измеряются в Дж/м2 или в Н/м (равнозначно). Чем больше соотношение между свободной поверхностной энергией склеиваемого материала и клея, тем лучше последний смачивает соединяемую деталь, растекаясь по поверхности и обеспечивая большую площадь контакта, а значит, надежное соединение. Если же поверхностная энергия материала равна или выше соответствующей величины клея, то последний просто не смачивает поверхность детали. Типичные величины для клеев составляют порядка 30–50 мН/м. Свободная поверхностная энергия стали – около 2000 мН/м, вольфрама – 6800 мН/м, и эти материалы очень хорошо склеиваются. А вот с пластиками все обстоит не так радужно. Для ПВХ эта величина составляет 40 мН/м, а для ПТФЭ (тефлона) – всего 18 мН/м! Именно поэтому из тефлона и делают покрытия для сковородок – к нему просто ничего не прилипает.

Однако даже такие материалы, как тефлон и другие «скользкие» пластики (сила трения также напрямую связана со свободной поверхностной энергией), можно склеить. Для этого используются довольно экзотические методы, как, например, обработка поверхности коронным разрядом. При достаточной энергии электроны, проникая в пластик, разрывают молекулярные цепочки, оставляя на поверхности свободные радикалы, которые реагируют с воздухом, образуя полярные молекулы и увеличивая свободную поверхностную энергию.

Того же эффекта можно добиться с помощью праймеров – специальных веществ, которые наносятся на «низкоэнергетическую» поверхность. Праймеры служат как бы «прокладкой» между клеем и склеиваемой поверхностью. Их молекулы асимметричны, одним концом они «цепляются» за поверхность, а другой конец обеспечивает «удобное» крепление для молекул клея.