Что такое адгезия простыми словами

Адгезия – это такое соединение отличающихся материалов с разными составами и структурами, которое обеспечивают их физические и химические свойства. Адгезия с латыни означает «прилипание». В строительной сфере термин, что такое адгезия материалов, обозначен более точно — это характеристика декоративных и отделочных покрытий (краска и др.), герметика или клеящей смеси к плотности крепления с наружным слоем основания.

Виды

Адгезия в строительстве — это соединение между разными материалами. Технология классифицируется на 3 основные категории:

1. Механическая — соединение через прилипание используемых материалов к основной поверхности. Данная техника основана на введении смесей в структуру внешнего слоя или соединения с шероховатыми изделиями.
2. Химическая — взаимодействие материалов на уровне кристаллической решетки (даже при разной плотности). Такое взаимодействие обеспечивается за счет катализаторов.
3. Физическая — между соединяющими конструкциями формируется электромагнитная связь на молекулярном уровне. Такое соединение обеспечивает статическое соединение или постоянное магнитное или электромагнитное поле.

Строительные и отделочные материалы с адгезией

Адгезия строительных материалов обеспечивается, в основном, через механические и химические связи. В строительной сфере используют огромное число изделий с разными техническими свойствами. От этого зависит прочность сцепления с главной конструкцией.

ЛКМ

Адгезия лакокрасочных материалов (ЛКМ) с основанием осуществляется на механическом уровне. Необходимые прочность и надежность обеспечиваются, когда главная поверхность материала достаточно шероховатая или пористая.

Адгезионные свойства лакокрасочных материалов усиливаются за счет множества модификационных добавок:

• органосилан и полиорганосилоксан обеспечивают дополнительные гидрофобизирующие и антикоррозионные характеристики;
• полиамидная и полиэфирная смола;
• металлоорганический катализатор для затвердения внешнего покрытия;
• балластный мелкодисперсный наполнитель (например, тальк).

Строительная штукатурка и сухая клеящая смесь

Раньше для строительства и отделки применяли различные гипсовые, известковые и цементные смеси. Чаще всего, эти материалы замешивают по точным пропорциям, за счет чего максимально сохранялись изначальные технические характеристики.

В смеси добавляют различные строительные компоненты:

• минеральные — магнезиальный катализатор, жидкое стекло, глиноземистые, кислотоустойчивые или безусадочные виды цемента, микрокремнезёмы и др.
• полимерные — например, диспергируемый полимер (ПВА, полиакрилат, винилацетат и др.).

Эти добавки значительно влияют на состав смесей и их технические характеристики, например, на эластичность, водоустойчивость или тиксотропность.

Герметизирующие смеси

Герметизирующие составы, которые используют при строительстве, классифицируют по трём категориям. У каждого типа есть определённые условия, необходимые для адгезионной способности.

Выделяют следующие виды герметика:

1. Высыхающий. В смесь добавляют полимерные компоненты и органический растворитель (бутадиен-стирольный или нитрильный, хлоропреновые каучуки и др.). Их вязкость составляет приблизительно 300-550 Па.
2. Не высыхающий. В их состав, в основном, входит каучук, битум и разнообразные пластификаторы. У таких герметиков слабая стойкость к теплу и жару (до 700-800˚С). При ее повышении происходит частичная или полная деформация.
3. Отверждающийся. При их нанесении возникает необратимая полимеризация из-за воздействия внешних факторов (высокая влажность, повышение температуры, химические вещества и др.).

Адгезивное изменение

Адгезионная прочность анализируется под воздействием, при котором материал разрушается, теряет форму. Также адгезия измеряется с помощью ультразвуковых приборов:

1. Нож-адгезиметр. Применяют для измерения характеристик адгезионного слоя через решетчатый или сплошной разрезы (глубокие, но тонкие). Нож используют для лакокрасочных и плёночных покрытий глубиной не более 200 мкм.
2. Пульсар 21. Оборудование показывает адгезивную плотность. Применяют для определения деформации (трещина, расслоение структуры) адгезии бетона к бетону (в том числе в монолитном изделии). Есть специализированные прошивки и технологии, с помощью которых можно определить плотность сцепления с бетонными изделиями.
3. СМ-1У. Применяют для измерения адгезивности полимерной и битумной изоляции с помощью сдвигов (неполная деформация материала). Технология работает на возникновении линейной деформации изоляционных материалов. В основном, метод используют для измерения изоляционной прочности трубопроводных систем.

Снижение адгезии под воздействием внешних факторов

Даже высокая адгезия подвержена влиянию различных физических и химических факторов. К физическому воздействию относятся перепады температур и влажности окружающей среды при нанесении декоративных и защитных изделий.

Также на адгезионное взаимодействие влияют разнообразные загрязнения, например, пыль на поверхности внешнего слоя. Во время эксплуатации воздействие на прочность крепления ЛКМ оказывает ультрафиолетовые лучи. Также усадка, напряжение на растягивание и сжимание.

К химическим факторам, снижающим адгезию клея, относятся различные материалы, которые загрязняют рабочие поверхности: бензин и масло, жир, кислотные и щелочные вещества и др.

Способы увеличения адгезии

В строительной сфере используют множество универсальных технологий для увеличения адгезии декоративного отделочного покрытия с основной поверхностью:

1. Механическая — поверхность основания становится шероховатой для увеличения площади взаимодействия. Для этого используют обработку крупными абразивами, делают мелкие поры и др.
2. Химическая — в смесь используемого отделочного материала добавляется химический компонент (или соединение). В основном, используют полимерные составы, которые создают сильные связи, что придает материалам высокую пластичность.
3. Физико-химическая — на основную конструкцию наносят грунтовку, которая изменяет эксплуатационные химические и физические характеристики изделия. Например, после обработки увеличивается устойчивость к повышенной влажности у пористых конструкций, рыхлый наружный слой становится более плотным и др.

Способы увеличения адгезии с различными материалами

Технология увеличения адгезионных свойств зависит от категории материалов, с которыми требуется сцепление.

Бетонные конструкции

Бетонные изделия применяются во всех видах строительства. Однако у бетона достаточно высокая плотность и гладкость поверхностей, из-за чего адгезия с другими материалами одна из самых низких.

Для усиления прочности крепления с отделочными составами следует учитывать ряд характеристик:

1. Сухие или влажные поверхности основания. В основном, адгезивное соединение с сухими поверхностями значительно сильнее. Однако были разработаны различные клеевые смеси, для которых необходимо предварительное смачивание основной поверхности. В данном случае необходимо обращать внимание на требования производителя.
2. Температура внешней среды и основной поверхности. Практически все отделочные материалы используют для бетонных поверхностей при температуре среды более +5°С…+7°С. Сама бетонная поверхность не должна быть замёрзшей.
3. Грунтовка. Она необходима в обязательном порядке. Для плотного бетона подходит состав с наполнителями кварцевого песка (бетонконтакт), для пористого материала (пено-, газобетоны) используют грунтовку с глубоким проникновением с акриловой дисперсией.
4. Модификаторы. Готовая сухая штукатурная смесь уже содержит разнообразные адгезионные компоненты. При самостоятельном замешивании штукатурки в смесь добавляют другие компоненты: ПВА, акриловая грунтовка, силикатные клеи, которые придают отделки влагозащитные характеристики.

Металлические изделия

Большое значение для прочности крепления ЛКМ с металлическими поверхностями имеет технология и качество подготовки основания. При самостоятельной работе необходимо выполнять следующие условия:

1. Обезжиривание основания — металл обрабатывают растворителем (650, 646, Р-4, уайт-спиритом, ацетоном или керосином). Если таких материалов нет, можно использовать бензин.
2. Матирование поверхности — основание обрабатывают абразивами различной зернистости.
3. Грунтовка — используют специальные краски-праймеры. Часто они идут в комплекте с основным материалом.

Дерево и древесный композит

Дерево имеет пористую поверхность с крупными неровностями, за счет чего соединение с отделочными материалами достаточно прочное и глубокое. Однако дополнительная подготовка сделает адгезию более долговечной и устойчивой к внешним факторам (по сравнению с материалами без предварительной обработки).

Применение вместе с акриловой краской улучшает такие свойства, как:

• устойчивость к высокой температуре и влажности:
• защита от ультрафиолетового выцветания;
• биологическая защита материалу.

Деревянную поверхность обрабатывают грунтовкой с различной степенью зернистости. В составе таких материалов обязательно присутствуют азотные соединения и нитроцеллюлоза.

Сварочная адгезия

Сварка металлических изделий — один из самых прочных и долговечных способов соединения. Для крепления не требуются дополнительные материалы, с помощью которых поверхности готовят к сцеплению (клей, грунтовка и др.).

В основе данного процесса служит термическая активация молекул. Внешние слои скрепляемых поверхностей нагреваются до температуры плавления или более, за счет чего осуществляется соединение молекул и самих конструкций.

Сварочная адгезия может ухудшится из-за ряда факторов:

1. Оксидные пленки. Их удаляют механическим или химическим способом до подготовки поверхностей. При сильном нагревании оксидные пленки самостоятельно распадаются, дополнительные процедуры не требуются в таких случаях.
2. Неправильный подбор химических составов у материалов и электродов. Значительную роль играет содержание кремния и углерода в составе металлических поверхностей. Для сварки металлов разных марок используют электроды с минимальным содержанием диффузионного водорода.
3. Недостаточная глубина плавки металла. На нее влияет сила тока и скорость движения электрода при сварке.

Адгезия — одно из самых важных свойств в строительстве и, в частности, при соединении отдельных конструкций, поверхностей. Из-за этого разрабатываются различные методы усиления адгезивных свойств. Применение специальных техник гарантирует длительный срок службы строительных конструкций и отделочных материалов, а также экономию при выборе материалов.