Адхезия: какво представлява, за какво служи, как да го подобрим
Това е адхезията на материали с различен състав и структура, поради техните физични и химични свойства. Терминът адхезия идва от латинската дума adhesion - адхезия. В строителството те дават по-тясно фокусирано и специфично обозначение на това какво представлява адхезията - това е способността на декоративните и довършителни покрития (бояджийски материали, мазилка), уплътняващи или лепилни смеси до здрава и надеждна връзка с външната повърхност на основния материал.
Впечатляваща демонстрация на адхезионния ефект на съвременните лепила
Важно! Трябва да се прави разлика между понятията за сцепление и сцепление. Адхезията свързва различни видове материали, засягайки само повърхностния слой. Например боя върху метална повърхност. Кохезията е комбинация от материали от същия тип, в резултат на което се образуват междумолекулни взаимодействия.
Схематично представяне на ефекта на адхезия и кохезия
Съдържанието на статията
- 1 Адхезия, какво е това - теоретични основи
- 2 Адхезионни свойства на строителни и довършителни материали
- 3 Как се измерва адхезията?
- 4 Фактори, които намаляват адхезията на материалите
- 5 Методи за увеличаване на адхезията
- 6 Начини за увеличаване на адхезията към различни материали
- 7 Адхезия при заваряване
- 8 Обобщаване
- 9 Видео: какво е адхезия
Адхезия, какво е това - теоретични основи
Адхезията е едно от ключовите свойства на материала в следните области:
- Металургия - антикорозионни покрития.
- Механика - слой смазка върху повърхността на елементите на машините и механизмите.
- Медицина - стоматология.
- Строителство. В тази индустрия адхезията е един от основните показатели за качеството на работа и надеждността на конструкциите.
На почти всички етапи на строителството се наблюдават показателите за сцепление за следните фуги:
- бои и лакове;
- гипсови смеси, замазки и пълнежи;
- лепила, разтвори за зидария, уплътнители и др.
Пример за химическа адхезия е реакцията на свързване на силиконов уплътнител със стъкло
Има три основни принципа за адхезивно залепване на материали. В строителството и технологиите те се проявяват по следния начин:
- Механични - адхезията се получава чрез залепване на нанесения материал към основата.Механизмът на такава връзка се състои в проникването на нанесеното вещество в порите на външния слой или във връзка с грапава повърхност. Пример е боядисване на повърхността от бетон или метал.
- Химически - връзката между материалите, включително тези с различна плътност, възниква на атомно ниво. За образуването на такава връзка е необходимо присъствието на катализатор. Пример за този тип адхезия е запояване или заваряване.
- Физически - върху чифтосващите повърхности има електромагнитна междумолекулна връзка. Може да бъде причинено от статично електричество или постоянни магнитни или електромагнитни полета. Пример за използване в технологията е боядисването на различни повърхности в електромагнитно поле.
Адхезионни свойства на строителни и довършителни материали
Адхезията на строителни и довършителни материали се извършва главно съгласно принципа на механично и химическо свързване. В строителството се използват голям брой различни вещества, експлоатационните характеристики и спецификата на взаимодействието на които са коренно различни. Нека ги разделим на три основни групи и да ги опишем по-подробно.
бои и лакове
Адхезията на бояджийските материали към повърхността на основата се извършва съгласно механичния принцип. В същото време се постигат максимални показатели за якост, ако работната повърхност на материала е грапава или пореста. В първия случай контактната площ се увеличава значително, във втория боята прониква в повърхностния слой на основата. В допълнение, адхезивните свойства на бояджийските материали се увеличават поради различни модифициращи добавки:
- органосиланите и полиорганосилоксаните имат допълнителен хидрофобизиращ и антикорозивен ефект;
- полиамидни и полиестерни смоли;
- органометални катализатори за химически процеси на втвърдяване на бояджийски материали;
- фини пълнители на баласт (например талк).
Боя за пълнене на талк - невъзпламеняваща се забавител на горенето
Строителни мазилки и сухи лепила
Доскоро строителните и довършителни работи се извършваха с помощта на различни разтвори на базата на гипс, цимент и вар. Често те се смесват в определено съотношение, което води до ограничена промяна в основните им свойства. Съвременните готови сухи строителни смеси: стартови, довършителни и многократни мазилки и шпакловки, имат много по-сложен състав. Широко използвани добавки от различен произход:
- минерал - магнезиеви катализатори, водно стъкло, алуминиев триокис, устойчив на киселини или не свиващ се цимент, микросиликат и др
- полимерен - диспергиращи се полимери (PVA, полиакрилати, винилацетати и др.).
Такива модификатори значително променят следните основни характеристики на строителните смеси:
- пластмасов;
- свойства за задържане на вода;
- тиксотропия.
Пример за лоша адхезия на мазилката към тухлена стена
Важно! Използването на полимерни модификатори дава по-изразен ефект на подобряване на адхезията. Образуването на стабилни съединения от полимерни филми обаче на границата на различни видове материали (основа - втвърдяваща мазилка) е възможно само при определена температура. Този термин се нарича минимална температура на образуване на филм - MTP. За различните мазилки той може да варира от + 5 ° C до + 10 ° C. За да се избегне разслояване, трябва внимателно да се спазват препоръките на производителя за температурата, както околната среда, така и основата.
Уплътнители
Уплътнителите, използвани в строителството, се класифицират в три различни типа, всеки от които изисква специфични условия за високо якостно сцепление с материала на основата. Нека разгледаме всеки тип по-подробно.
- Сушилни уплътнители. Съставът включва различни полимери и органични разтворители: стирен-бутадиен или нитрил, хлоропренов каучук и др. Като правило те имат пастообразна консистенция с вискозитет 300-550 Pa. В зависимост от вискозитета те се нанасят или с шпатула, или с четка. След нанасянето им на повърхността е необходимо определено време за изсушаване (изпаряване на разтворителя) и образуване на полимерен филм.
Сушене на акрилен уплътнител
- Несъхнещи уплътнители. Те обикновено се състоят от каучук, битум и различни пластификатори. Имат ограничена устойчивост на висока температура, не повече от 700S-800С, след което те започват да се деформират.
Битумен несъхнещ състав, използван за уплътняване на дренажната дренажна система
- Втвърдяване на уплътнители. След прилагането им, под въздействието на различни фактори: влага, топлина, химически реагенти, настъпва необратима реакция на полимеризация.
Приготвяне на двукомпонентния полиуретанов уплътнител Sazilast
От всички изброени разновидности, втвърдяващите уплътнители осигуряват максимална адхезия към микрогрубостта на повърхността на основата. Освен това те са устойчиви на високи температури, механични и химични влияния. Те имат оптималната комбинация от твърдост и издръжливост, което им позволява да запазят първоначалната си форма. Те обаче са най-скъпите и трудни за използване.
Как се измерва адхезията?
Технологията за измерване на адхезията, методите за изпитване, както и всички показатели за якостта на свързването на материалите са посочени в следните стандарти:
- ГОСТ 31356-2013 - Шпакловки и мазилки;
- ГОСТ 31149-2014 - Бои и лакове;
- GOST 27325 - Бояджийски материали за дърво и др.
Информация! Адхезията се измерва в kgf / cm2, МРа (мегапаскали) или kN (килонутони) е мярка за силата, която трябва да се приложи за разделяне на основата и покривните материали.
Метод за определяне на адхезията на бои и лакови покрития по метода на решетъчния прорез
Докато преди това характеристиките на адхезия на материалите можеха да се измерват само в лабораторни условия, в момента има много инструменти, които могат да се използват директно на строителната площадка. Повечето методи за измерване на адхезията, както на полето, така и в лабораторията, включват разрушаване на външния покривен слой. Но има няколко устройства, базирани на ултразвук.
Класификационна таблица на резултатите от изпитванията за бои и лакове
- Измервател на адхезия на нож. Използва се за определяне на параметрите на сцепление чрез решетъчни и / или паралелни разрези. Използва се за бои и лакове и филмови покрития с дебелина до 200 микрона.
Измервател на адхезия на нож, модел Constant-KN2
- Pulsar 21. Устройството открива плътността на материалите. Използва се за откриване на пукнатини и разслояване в бетон, както парче, така и монолит. Има специални фърмуери и подпрограми, които според плътността на адхезията ви позволяват да определите якостта на адхезия на различни видове мазилки към бетонни повърхности.
Ултразвуков измервател на адхезия, Pulsar 21
- SM-1U. Използва се за определяне на адхезията на полимерни и битумни изолационни покрития по метода на частично разрушаване - срязване. Принципът на измерване се основава на откриване на линейни деформации на изолационния материал. Като правило се използва за определяне на якостта на изолационното покритие на тръбопроводите. Разрешено е да се използва за контрол на качеството нанасянето на битумна хидроизолация върху строителни конструкции: стени на мазета и мазета, плоски покриви и др.
Тестер за адхезия SM-1U
Фактори, които намаляват адхезията на материалите
Различни физични и химични фактори влияят върху намаляването на адхезията. Физическата температура и влажност се отнася до околната среда по време на прилагане на декоративни, довършителни или защитни материали.Различни замърсители, по-специално прах, покриващ повърхността на основата, също намаляват лепилните взаимодействия. По време на работа ултравиолетовото лъчение може да повлияе на здравината на връзката на бои и лакове.
Химичните фактори, които намаляват адхезията, са представени от различни материали, замърсяващи повърхността: бензин и масла, мазнини, киселинни и алкални разтвори и др.
Също така, сцеплението на довършителните материали може да бъде намалено чрез различни процеси, които се случват в строителните конструкции:
- свиване;
- напрежения на опън и натиск.
Информация! Вещество, нанесено върху повърхността за увеличаване на адхезионната сила между основата и довършителния материал, се нарича лепило. Субстратът, върху който е нанесено лепилото, се нарича субстрат.
Методи за увеличаване на адхезията
В строителството има няколко универсални начина за увеличаване на адхезията на декоративни довършителни материали към основната повърхност:
- Механични - повърхността на основата е грапава, за да се увеличи площта на контакта. За целта се обработва с различни абразивни материали, нанасят се прорези и т.н.
- Химически - към състава на нанесените защитни и довършителни материали се добавят различни вещества. По правило това са полимери, които образуват по-здрави връзки и придават на материала допълнителна еластичност.
- Физикохимични - повърхността на основата е обработена с грунд, който променя основните химични параметри на материала и влияе върху определени физични свойства. Например, намаляване на абсорбцията на влага в порести материали, закрепване на хлабав външен слой и др.
Обработка на повърхността на основата преди боядисване с абразивна кърпа
Грундиране на повърхността преди нанасяне на мазилката
Начини за увеличаване на адхезията към различни материали
Нека разгледаме по-отблизо методите за увеличаване на адхезията за различни материали, използвани в строителството.
Бетон
Бетонните строителни материали и конструкции се използват широко в строителството. Поради високата плътност и гладкост на повърхността, потенциалните им адхезивни свойства са доста ниски. За да се увеличи якостта на връзката на довършителните смеси, трябва да се вземат предвид следните параметри:
- суха или влажна повърхност. По принцип адхезията към суха повърхност е по-висока. Разработени са обаче много лепилни смеси, които изискват предварително намокряне на повърхността на основата. В този случай трябва да обърнете внимание на изискванията на производителя;
- околна и базова температура. Повечето от довършителните материали се нанасят върху бетонни повърхности при температура на въздуха най-малко + 5 ° C ... + 7 ° C. В същото време бетонът не трябва да се замразява;
- грунд. Използва се безотказно. За плътен бетон това са състави с пълнител от кварцов пясък (контакт с бетон), за порест бетон (пяна, газобетон) това са грундове за дълбоко проникване на основата на акрилни дисперсии;
- добавяне на модификатори. Готовите смеси от суха мазилка вече съдържат различни адхезивни добавки. Ако мазилката се смесва самостоятелно, тогава се препоръчва да се добавят към нея: PVA, акрилен грунд, вместо същото количество вода, силикатно лепило, което придава на довършителния материал допълнителни влагоотблъскващи свойства.
Резултатът от нанасянето на циментова мазилка върху преохладената повърхност на основата
Нанасяне на кварцов грунд бетон Knaufcontact
Метал
Методът и качеството на подготовката на повърхността играят ключова роля за здравината на свързването на бои и лакове с метална повърхност. У дома се препоръчва да направите следното:
- обезмасляване - обработка на метали с различни разтворители: 650, 646, Р-4, бял спирт, ацетон, керосин. В екстремни случаи повърхността се избърсва с бензин;
- матиране - обработка на основата с абразивни материали;
- подплата - използване на специални грундови бои. Те се продават в комплект с декоративни бои от определен тип.
Важно! Адхезията на олово, алуминий и цинк е много по-ниска от тази на чугуна и стоманата. Причината е, че тези метали образуват оксидни филми на повърхността си. Следователно, отлепването на боя и лакови покрития се извършва по протежение на оксидния слой. Препоръчва се тези материали да се оцветят веднага след отстраняване на филма с механични или химически средства.
Алуминият също е податлив на корозия, особено когато е изложен на корозивни вещества
Дърво и дървени композити
Дървото е пореста повърхност с много неравности и не изпитва особени проблеми със здравината на връзката на довършителните материали. Но няма ограничение за съвършенство, така че са разработени различни технологии за подобряване на адхезията в комбинация със запазването на защитните и декоративни свойства на самия завършек. Използването им, например, в комбинация с акрилни бои, значително подобрява устойчивостта на атмосферни влияния, устойчивостта на ултравиолетово избледняване и дава биологична защита на материала. Повърхността на дървесината се обработва с голямо разнообразие от грундове, най-често на базата на борни съединения и нитроцелулоза.
Адхезия при заваряване
Заваряването е един от най-трайните методи за съединяване на метални конструкции. Това е адхезията на молекулите на двата елемента без използване на междинни или спомагателни вещества - лепило или спойка. Този процес протича под въздействието на термично активиране. Външният слой на свързаните елементи се нагрява над точката на топене, след което се получава междумолекулен подход и свързване на материали.
Електрически заваръчен шев. Свързването на две части чрез електрическо заваряване е адхезия, тъй като металът, използван в електрода, действа като лепило
Следните фактори могат да бъдат пречка за висококачественото сцепление по време на заваряване:
- наличието на оксидни филми. Те се отстраняват механично или химически по време на подготовката на повърхността или изчезват директно по време на заваряване под въздействието на високи температури или потоци;
- несъответствие в химичния състав на материалите и електродите. Особено внимание трябва да се обърне на наличието и количеството силиций и въглерод в частите, които се съединяват. За свързване на стомани от различни класове се препоръчва да се използват електроди с ниско дифузирано съдържание на водород;
- недостатъчна дълбочина на проникване, която пряко зависи от силата на тока и скоростта на движение на електрода.
Газовото или плазменото заваряване на метал е кохезия, тъй като молекулите на двата елемента са свързани в резултат на топенето на материала
Обобщаване
Адхезията е една от най-важните характеристики на много процеси в съвременното строителство, затова се разработват нови методи за нейното увеличаване. Използването им ще осигури по-голяма трайност на строителните конструкции и довършителните материали, което в крайна сметка ще осигури значителни икономии.
Видео: какво е адхезия
Зареждане... 
