- DUNG DỊCH POLYME ĐẬM ĐẶC
4.4.2.ĐẶC ĐIỂM PHÁ HỦY LIÊN KẾT DÁN 1 Đặc điểm phá hủy liên kết dán
4.4.2.1. Đặc điểm phá hủy liên kết dán
Bất cứ một hệ keo – nền nào cũng được đặc trưng không chỉ bởi độ bền kết dính mà cả bởi hình thức phá hoại sự liên kết giữa các cấu tử, tức là bởi đặc điểm phá hủy. Vấn đề đặc điểm phá hủy có ý nghĩa cả về lý luận và thực tiễn: chỉ khi nào biết rõ điểm yếu của hệ thống mới tìm được phương hướng tăng cường khả năng làm việc của nó.
Một hệ thống phân loại hình thức phá hủy sau đây được thừa nhận rộng rãi nhất (Hình 3.1).
Phá hoại kết dính ngoại xảy ra khi keo tách hoàn toàn khỏi nền. Trong trường hợp phá hoại kết dính nội, sự phá hủy xảy ra bên trong khối keo hoặc bên trong vật liệu nền. Khi sự phá hủy xảy ra một phần trong keo, một phần trong nền và có thể một phần keo tách khỏi nền thì đó là phá hoại hỗn hợp.
Hình 3.1. Hình vẽ : *****
Tuy nhiên, sự phân loại trên chỉ có tính quy ước. Nếu tính đến ảnh hưởng của nền lên cấu trúc lớp keo tiếp xúc với nó thì có thể hình dung khối keo được cấu tạo ít nhất từ ba lớp. Một lớp rất mỏng tiếp xúc với nền, có cấu trúc chịu ảnh hưởng của nền. Lớp này được coi là keo biến tính. Lớp thứ hai là lớp trung gian, trong đó ảnh hưởng của nền đã giảm sút đáng kể, và lớp thứ ba là toàn bộ khối keo còn lại
không chịu ảnh hưởng của nền. Nếu xem xét màng keo nằm giữa hai bề mặt được dán có thể thấy có năm lớp : hai lớp keo biến tính tiếp xúc với nền, hai lớp trung gian và một lớp keo chủ yếu có cấu trúc bình thường ở giữa (Hình 3.2).
Sự phá hủy keo trong bất cứ lớp nào thuộc ba lớp trên đều có thể coi là phá hoại kết dính nội, mặc dù các trường hợp phá hủy này khác hẳn nhau. Thời gian gần đây một số nghiên cứu cho rằng không thể có sự phá hoại thuần túy kết dính ngoại. Sự phá hủy kết dính ngoại quan sát được thực ra là phá hủy lớp keo biến tính rất mỏng trên bề mặt nền. Vì vậy, phá hoại kết dính ngoại cần được coi là phá hoại xảy ra trong lớp keo biến tính chứ không phải keo tách hoàn toàn khỏi nền.
Hình 3.2. Hình vẽ : *****
Tuy vậy, phủ nhận hoàn toàn khả năng xảy ra phá hoại kết dính ngoại trên bề mặt phân chia keo – nền cũng không nên. Trong một số trường hợp, phá hoại kết dính ngoại có thể tồn tại đồng thời với phá hoại kết dính nội và phá hoại hỗn hợp. Ví dụ, trong hệ thống cao su – keo (latex resorxin fomandehyt) – cao su đã quan sát thấy sự tách hoàn toàn keo khỏi nền trong một số khu vực bên cạnh ự phá hủy lớp cao su.
Đối với nền có cấu trúc xốp thì vấn đề đặc điểm phá hủy liên kết có thể bỏ qua vì sự phá hủy của hệ thống luôn luôn kèm theo sự phá hủy của vật liệu được dán (nền), nghĩa là có đặc trưng kết dính nội. Tuy vậy, sự phân tích đặc điểm phá hủy của các liên kết như vậy có thể đem lại những thông tin rất quan trọng. Để ví dụ, ta hãy xem xét hệ thống sợi mành – keo – cao su (trong lốp xe). Trong hệ thống này, keo là một thành phần liên kết hai vật liệu nền khác nhau: vật liệu bề mặt xốp (sợi mành) và vật liệu đặc (cao su). Khi lốp bị tách lớp, nếu thấy bề mặt sợi còn phủ một lớp cao su thì đặc điểm phá hủy khá rõ ràng: khâu yếu nhất trong hệ thống là cao su. Tuy vậy, cũng thường quan sát thấy sợi bị tuột hoàn toàn khỏi cao su – bề mặt sợi “sạch cao su”. Khi đó rất khó xác định khu vực phá hủy. Trước hết, có thể là lớp keo tách hoàn
toàn khỏi cao su, tức là sự tách lớp mang đặc trưng kết dính ngoại và khâu yếu nhất của hệ thống là bề mặt phân kia keo – cao su. Thứ hai, keo có thể tuột khỏi bề mặt sợi, phá hoại vẫn là kết dính ngoại nhưng khâu yếu nhất của hệ thống lại là bề mặt keo – sợi. Cuối cùng, có thể là sự phá hủy xảy ra trong lớp keo : một phần keo nằm lại trên bề mặt sợi, phần khác nằm trên bề mặt cao su. Đây là phá hoại kết dính nội. Phần cao su chen vào giữa các sợi cơ bản của mành thường bị đứt khu phá hủy chứ ít khi bị tuột ra. Tóm lại, trong trường hợp lốp xe bị tách lớp có để lộ sợi trần (không dính cao su), đặc điểm phá hủy có thể rất khác nhau.
Việc nghiên cứu đặc điểm phá hủy của các hệ cao su đã đưa đến sự cần thiết tăng cường tương tác trên bề mặt phân chia cao su – keo và hoàn thiện các đặc trưng cơ lý của keo. Các nghiên cứu theo hướng này đã góp phần tăng đáng kể độ bền các hệ cao su – sợi.
Khi nghiên cứu đặc điểm phá hủy của hệ keo dán cần chú ý rằng nó có thể thay đổi trong quá trình sử dụng. Ví dụ, khi sử dụng keo đóng rắn nguội, thời gian đầu tiên liên kết dán có thể bị phá hủy trong lớp keo. Càng về sau, keo sẽ tiếp tục đóng rắn sâu hơn cho đến khi độ bền kết dính nội của nó vượt quá độ bền vật liệu nền. Khi đó sự phá hủy sẽ xảy ra trong vật liệu nền. Nếu liên kết dán được sử dụng trong những điều kiện mà cóthể xảy ra sự phân hủy hoặc mỏi keo thì tính chất phá hủy lại thay đổi – sự phá hủy xảy ra trong lớp keo nhưng lúc đó độ bền sẽ có giá trị thấp hơn ban đầu.
Đặc điểm phá hủy liên kết dán còn chịu ảnh hưởng của thời gian và tốc độ tác dụng của tải trọng. Khi ta tăng tốc độ tác dụng lực, thường quan sát thấy hiện tượng phá hủy kết dính nội chuyển sang phá hoại hỗn hợp, sau đó chuyển sang phá hoại kết dính ngoại. Điều này có liên quan đến các quá trình hồi phục. Nếu tốc độ tác dụng lực nhỏ, các quá trình hồi phục có đủ thời gian xảy ra, keo sẽ phải chịu biến dạng rất lớn dẫn đến phá hoại kết dính nội trong keo. Khi tác dụng lực rất nhanh, sự hồi phục không kịp xảy ra, keo sẽ ứng xử như một vật rắn thông thường với môđun
đàn hồi cao. Điểm yếu khi đó sẽ là bề mặt phân chia keo – nền vì chính ở đây sẽ xuất hiện ứng suất lớn và không đồng đều. Kết quả là phá hoại kết dính ngoại sẽ xảy ra.