1.7. Механика разрушения клеевых соединений

Общие сведения по этому вопросу см. в [37] и в п. 2.5 данной книги. Экспериментальные исследования с помощью меченых атомов, люминесцентного анализа, лазерной микроскопии показали, что разрушение адгезионных соединений носит когезионный характер.

Прочность адгезионных соединений можно увеличить путем:

• повышения энергии адгезионного взаимодействия (механохимическая обработка, применение кремнийорганических соединений, повышение шероховатости подложек);
• снижения уровня остаточных напряжений повышением релаксационных свойств клеевых композиций.

Общий подход к проблеме разрушения сформулирован [37], исходя из энергетического баланса. Часть энергии, передаваемой образцу при нагружении, может быть запасена в виде упругой деформации связей, часть будет рассеиваться при разрыве связей и при вязком течении полимера. В адгезионных соединениях при образовании трещины материал сверху и снизу различен. Критическое напряжение, найденное Гриффитсом, является классическим примером когезионного разрушения. Трещина будет развиваться тогда, когда энергия, приходящаяся на единицу площади поверхности трещины, превышает энергию разрыва связей, пересекающих эту единичную поверхность. Для клеевых соединений приращение трещины может целиком находиться в области адгезива или подложки. Освобожденная поверхностная энергия равна либо когезионной энергии подложки γ^m_c, либо когезионной поверхностной энергии адгезива γ^f_c, либо адгезионной энергии γ^fm_a.

В общем случае поверхностная энергия может состоять из одной или более компонентов

γ = γ^f_c+γ^m_c+γ^fm_a(1.33)

Энергетический принцип для виртуального увеличения площади трещины dA утверждает, что

d/dA (затраченная работа) ≥ d/dA (диссипация энергии).(1.34)

20