- Những thí nghiệm của Vogutski chứng minh những đề nghị của ơng ta đĩ là: sự ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc, nhiệt độ, loại polyme, khối lượng phân tử và độ nhớt đến độ bền mối dán đo được.
- Ơng cho rằng sự phụ thuộc của độ bền mối dán và một vài thơng số này tương tự như đối với quá trình khuyếch tán và do vậy kết dính là kết quả của sự phân tán.
- Ơng bắt đầu từ luật dầu tiên của Fick liên quan đến lượng chất , phân tử khuyếch tán theo hướng x qua 1 đơn vị diện tích bề mặt đối với građien nồng độ dc/dx và thời gian t:
dw = - Df .dt . dc/dx
Df - Hệ số khuyếch tán - trường hợp này chỉ cĩ thể áp dụng đối với sự khuyếch tán ở trạng thái ổn định khi nồng độ tại mọi điểm trong hệ khơng thay đổi theo thời gian.
- Đây rõ ràng khơng phải là trường hợp của một đoạn mạch polyme vào vùng bề mặt của nền polyme.
- Việc xây dựng hay phá hủy mơ hình khuyếch tán được đưa ra bởi định luật thứ hai của Fick được biến đổi từ định luật I.
- Do vậy Vasenin đã dùng định luật của Fick để mơ hình hĩa độ sâu của sự thâm nhập của phân tử khuếch tán.
- Đầu tiên ơng ta cho rằng khi các mẫu keo dán khuếch tán vào vùng bề mặt trong suốt thời gian tiếp xúc tc, sự giảm giá trị hằng số khuếch tán theo thời gian như sau:
Df = Dd . tc-β
Dd - Hằng số đánh giá độ linh động của các đại phân tử.
β - Hằng số xác định mức độ thay đổi nhanh chĩng theo thời gian của hệ số khuếch tán Df.
β = 0,5
lp = ( ) 3 2 / 1 2 / 1 k t Dd c π
k3 - Hằng số đánh giá độ cứng (đặc quánh), chiều dài liên kết và gĩc hĩa trị giữa các phân tử polyme.
- Ơng ta cho số mạch phân tử liên kết ngang giữa keo dán và nền (Nc): Nc = 3 / 2 2 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ M Nρ N - Số Avogađro ρ - Mật độ phân tử
M - Khối lượng phân tử của polyme.
- Cuối cùng ơng ta cho rằng: Năng lượng bề mặt đo được (P) dễ làm đứt vùng bề mặt tiếp xúc tỉ lệ với chiều sâu thâm nhập (ip) và số liên kết ngang (số mạch bắt ngang qua ranh giới giữa các pha) (Nc). Do vậy:
P = k4 3 / 2 2 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ M Nρ Dd1/2 tc1/4 k4 - Hằng số đặc trưng cho đặc tính của polyme.
- Do vậy phương trình liên quan với năng lượng bề mặt đo được (P) đối với thời gian tiếp xúc (tc) giữa các vật liệu và với khối lượng phân tử polyme (M) để tiên đốn sự tự dán của polyizobutylen.
- Trong hình 3.5 năng lượng bề mặt đo được P cho thấy chức năng của thời gian tiếp xúc (tc) đối với polyizobutylen cĩ các khối lượng phân tử khác nhau.
- Sự phù hợp giữa các kết quả thực nghiệm và lý thuyết là rất tốt với giá trị P tuân theo sự phụ thuộc t1/4.
- Tuy nhiên nên lưu ý rằng giá trị Dd khơng thể hồn tồn xác định và đạt được bởi sự phù hợp một loạt dữ liệu thực nghiệm.
- Hình 3.6 : Sự phụ thuộc (P) vào khối lượng phân tử của polyizobutin ở 3 thời gian tiếp xúc khác nhau sự phù hợp tốt giữa lý thuyết và thực nghiệm.
- Ví dụ nếu hệ số khuếch tán là 10-14 cm2/s thì thuyết Váenin cho rằng - 100 h để các đoạn mạch của 1 phân tử polyizobutylen thâm nhập một chiều sâu 10 µm.
- Tuy nhiên Voyutskii và Vasenin cho rằng sự thâm nhập bé hơn nhiều theo lý thuyết vẫn cĩ thể cho độ bền mối nối cao.
- Khi áp dụng lý thuyết của Vasenin khơng giải thích được tại sao quá trình tự kết dính kém xảy ra với copolyme etylen - propylen → đĩ là nhược điểm của thuyết này.
- Campion cho rằng thuyết này khơng xem xét đến cấu trúc và hình dạng phân tử. - Xét hai trường hợp dán cao su thiên nhiên và cao su etylen - propylen-dien, dựa vào cấu trúc vi mơ ta thấy: trong cả 2 trường hợp các mạch dịch chuyển phối hợp để tạo một lỗ đủ lớn để tiếp nhận đoạn mạch khác cùng bản chất hĩa học thâm nhập vào (hình 3.7/70).
- Rõ ràng với cùng một kích thước nhất định nếu 4 đoạn (mắt xích) gần nhau hơn thì lỗ sẽ khơng đủ lớn để sự tự kết dính xảy ra theo cơ chế khuyếch tán.
- Vậy nếu mức độ chuyển động đồng thời/phối hợp như nhau thì cao su thiên nhiên sẽ cĩ nhiều lỗ đủ lớn cho sự khuyếch tán của các mạch khác nhau xảy ra hơn.
- Đĩ là do cấu trúc phân tử của cao su dễ tạo lỗ hơn, cịn cao su etylen - propylen-dien cĩ cấu trúc phân tử ít thuận lợi cho việc tạo thành những lỗ như vậy → điều này giải thích tại sao tự kết dính kém của cao su etylen - propylen- dien.
- Tuy nhiên mơ hình của Campion khơng định lượng được sự ảnh hưởng đĩ. - Trong thực tế sự khuyếch tán thường xảy ra đối với những polyme cĩ khả năng tương hợp.
- Hệ số khuyếch tán thường khoảng 10-11 - 10-14 cm2/s theo Voyutskii với hệ số này đủ để tạo nên bề mặt tiếp xúc chặt chẽ giữa các polyme sau một giây tiếp xúc.
- Bằng một số phương pháp phân tích đã cho thấy rằng đối với những polyme khơng phân cực cĩ khả năng tương hợp vùng khuyếch tán ở bề mặt tiếp xúc sâu ≈
10 µm nhưng trong trường hợp độ hịa tan δs của 2 polyme khác nhau đáng kể thì sẽ khơng cĩ sự khuyếch tán.