لاصق الغراء
المواد اللاصقة هي المواد التي تسمح لنا بلصق مادتين معًا. وهي متوفرة بشكل طبيعي أو صناعياً وتوجد في العديد من الأشكال المختلفة.
تعتمد المواد اللاصقة على البوليمرات - سلاسل الذرات التي ترتبط ببعضها بسهولة (التماسك) والمواد الأخرى (الالتصاق). تحتوي معظم المواد اللاصقة على ماء في تركيبتها بحيث لا تتصلب فور وضعها.
رابطة كيميائية
يعتبر الترابط الكيميائي من أهم المفاهيم في الكيمياء ويشرح العديد من الظواهر الكيميائية الأخرى ، مثل كيفية عمل الجزيئات والتفاعلات. كما يشرح سبب انجذاب الذرات لبعضها البعض وكيف تتشكل المنتجات بعد حدوث التفاعل.
تتضمن عملية الترابط الكيميائي نقل الإلكترونات بين ذرتين من أجل تكوين جزيء مستقر. الذرات التي تفقد إلكترونات لها شحنة سالبة ، في حين أن الذرات التي تكتسب إلكترونات لها شحنة موجبة.
يمكن أن يحدث نقل الإلكترونات بين الذرات بعدة طرق ، بما في ذلك من خلال الترابط التساهمي ، وروابط فان دير فالس ، وروابط التكافؤ ، وتكوين الهيدروجين الجزيئي (H). تتضمن بعض أنواع الترابط الكيميائي نقل الإلكترونات بين ذرة فلز وذرة غير فلزية ، بينما تتضمن أنواع أخرى نقل الإلكترونات بين مجموعات مختلفة من الذرات.
من أجل تكوين رابطة كيميائية ، يجب أن يكون للذرتين مسافة توازن حيث تكون الطاقة الكامنة للنظام عند الحد الأدنى ويتوقف التنافر. وهذا ما يسمى بطول الرابطة للجزيء.
يمكن أن تكون الروابط بين ذرتين دائمة أو مؤقتة ، حسب قوتها. تؤدي التفاعلات الكيميائية القوية بين الذرات إلى روابط كيميائية دائمة ، بينما تؤدي التفاعلات الكيميائية الأضعف إلى التصاق مؤقت.
عندما لا يكون السطح جاهزًا للالتصاق ، فهناك العديد من الأشياء التي يمكن القيام بها لتعديل السطح. وتشمل هذه المعالجة المسبقة للأسطح ، والطلاء التمهيدي اللاصق ، والطلاء لتحسين الالتصاق.
يعد استخدام المادة اللاصقة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الترابط الناجح بين سطحين. سترغب في تحديد بوليمر يمكنه تكوين روابط مع كل من الركيزة والمادة اللاصقة نفسها. على سبيل المثال ، يمكن استخدام راتنجات الإيبوكسي لربط الزجاج والخشب ، في حين يمكن استخدام البوليمرات المتلدنة بالحرارة للانضمام إلى اللدائن مثل الألمنيوم المغطى بالألمنيوم.
إذا لم تكن متأكدًا من نوع المادة اللاصقة الأفضل لتطبيقك ، فاستشر متخصصًا. يمكنهم مساعدتك في تحديد أفضل منتج لمشروعك والتأكد من أنك ستحصل على رابطة جيدة دون أي ضرر للأسطح التي تقوم بتوصيلها.
عند اختيار مادة لاصقة ، ضع في اعتبارك نوع الركائز التي ستنضم إليها ونطاق درجة الحرارة الذي يجب أن تعمل فيه. بشكل عام ، تكون المواد اللاصقة المصممة لنطاق درجة حرارة معينة أكثر متانة من تلك غير اللاصقة. يمكنك أيضًا التفكير في منتج تم تطويره لمقاومة بعض المواد الكيميائية أو درجات الحرارة.
رابطة فان دير فال
قوى فان دير فال هي قوى كيميائية قصيرة المدى تعتمد على المسافة ولا ترتبط بالروابط التساهمية أو الأيونية. تحدث بين الجزيئات المتوضعة بالقرب من بعضها البعض ، كما هو الحال عندما تتلامس الذرات والجزيئات مع بعضها البعض. إنها أضعف من كل من الروابط التساهمية والأيونية ولكنها لا تزال تلعب دورًا مهمًا في الجزيئات.
تتميز بجاذبية عالية إذا كانت الجزيئات قريبة من بعضها البعض وبتنافر شديد إذا كانت متباعدة. قوتها مستقلة عن درجة الحرارة ، باستثناء التفاعلات ثنائية القطب.
يمكن حساب امتزاز الجزيئات الغازية على سطح مادة ماصة وتماسك المراحل المكثفة بواسطة قوى فان دير فال. يمكن استخدامها أيضًا لشرح تكوين مساحيق متماسكة ، والتي يسهل تميعها أو نقلها بالهواء المضغوط أقل من نظيراتها ذات الحبيبات الخشنة.
هذه القوى بين الجزيئية هي نتيجة التقارب المؤقت بين مناطق كثافة الإلكترون المتناقضة في الجزيئات القريبة. في بعض المواد ، يتم تحفيز هذه التقارب عن طريق ثنائيات أقطاب كهربائية دائمة في الجزيء والتي تشوه مؤقتًا توزيع الإلكترون للجزيئات القطبية أو غير القطبية القريبة.
يتكون الجرافيت ، على سبيل المثال ، من عدة طبقات من الصفائح الرقيقة التي تحتوي على إلكترونات غير محددة في كل ذرة كربون. أثناء تحرك هذه الإلكترونات غير الموضعية ، فإنها تولد ثنائيات أقطاب مؤقتة كبيرة جدًا تحفز ثنائيات أقطاب متقابلة في الألواح الموجودة فوقها وتحتها. يمكن في النهاية تحفيز ثنائيات الأقطاب المؤقتة في جميع أنحاء البلورة بأكملها.
تستخدم المواد اللاصقة ، مثل الغراء ، رابطة فان دير فالس للالتصاق بسطحين معًا. يتكون الصمغ من جزيئات صغيرة ذات قوى إلكتروستاتيكية ضعيفة جدًا فيما بينها تجذب السطح المنتشر عليه والجزيئات الموجودة على السطح الآخر.
عندما تنشر الغراء ، فإنه يخلق الملايين من القوى الكهروستاتيكية الضعيفة للغاية بين الجزيئات على كل من السطح المنتشر عليه والجزيئات الموجودة على السطح الآخر. تسمى هذه قوى فان دير فال ، والتي سميت على اسم الفيزيائي يوهانس ديديريك فان دير فالس الذي اكتشفها.
تعتبر قوى Van der Waals أساس كل "ثبات" المواد اللاصقة اللاصقة. كما أنها تساعد في لصق المواد اللاصقة لتلتصق بالمواد الأخرى ، بما في ذلك الخشب والمعدن والبلاستيك. كما أنها عامل رئيسي في التصاق أطراف الوزغة ، التي لها أقواس على أقدامها تسمح لها بالالتصاق بالجدران وتسلقها.
الترابط المتماسك
تعد المواد اللاصقة اللاصقة أحد أكثر أنواع المواد اللاصقة شيوعًا المستخدمة لربط المواد معًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات. وتشمل هذه المركبات والأجهزة الطبية ومنتجات العناية الشخصية والمباني. يمكن أن تكون المواد اللاصقة سائلة أو معجونًا ، ويمكن أن تلتصق عند التلامس أو تتطلب خطوات معالجة قبل الاستخدام. يمكن أيضًا صنعها لاستيعاب روابط صلبة أو مرنة ، أو مزدوجة كأختام.
سواء كانت الرابطة بين الماء والشمع ، أو الصمغ والطلاء المكشوف ، فإن الطريقة التي تلتصق بها هذه السوائل معًا هي عملية معقدة تتضمن تغييرات كيميائية على المستوى المجهري. باستخدام هذه المعرفة ، يمكن للمهندسين اتخاذ قرارات أفضل عند اختيار أفضل مادة لاصقة لتطبيقهم.
يتم تعريف الالتصاق اللاصق من قبل IUPAC على أنه "عملية ربط مادة ما بسطح مادة أخرى". تتطلب عملية الترابط اللاصق ترطيبًا جيدًا لمادة الركيزة وتوافق المجموعات الجزيئية في المادة اللاصقة والركيزة. يتم تحقيق ذلك من خلال تفاعل كيميائي بين المادة اللاصقة والركيزة ، مما يؤدي إلى تعديل في التركيب الجزيئي للمادتين.
غالبًا ما يتم تحديد قوة الالتصاق اللاصق من خلال قياس يسمى عمل الالتصاق ، والذي يستخدم لتحديد مقدار القوة المطلوبة لفصل المنتج المرتبط. هذا مهم بشكل خاص في التطبيقات الميكانيكية ، مثل قوى القص والانقسام التي تحدث أثناء عملية الانضمام.
هناك العديد من العوامل المختلفة التي يمكن أن تؤثر على قوة المادة اللاصقة ، بما في ذلك نوع الضغط الذي سيتم تطبيقه على المنتج المرتبط. إن معرفة الضغوط التي من المرجح أن تكون موجودة على المنتج المرتبط ستسمح للمهندسين باختيار مادة لاصقة ذات أقوى قوة تماسك.
تعتمد قوة الالتصاق اللاصق على الزاوية th بين الظل على سطح السائل وسطح الركيزة ، والتي يشار إليها بزاوية التلامس. إذا كانت الزاوية th صغيرة ، فسيكون هناك مستوى عالٍ من قوة التماسك بين السائل والركيزة. من ناحية أخرى ، إذا كانت الزاوية th كبيرة ، فسيكون هناك مستوى منخفض من قوة التماسك بين السائل والسطح.
الربط الميكانيكي
الترابط اللاصق هو طريقة شائعة لربط المواد. يمكن استخدامه لربط المعادن والبلاستيك والزجاج والمطاط والسيراميك والعديد من المواد الأخرى مع بعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام المواد اللاصقة لإغلاق الوصلة بين مادتين. وهذا يسمح لهم بتوزيع أحمال الضغط بالتساوي ، مما يقلل الضغط على الرابطة ويمنع التآكل.
يتضمن الترابط الميكانيكي استخدام مادة لاصقة لاصقة ، وعادة ما تكون مادة لاصقة من البولي يوريثين أو مادة ميثاكريلات. هذه المواد اللاصقة قوية ويمكن تطبيقها على كل من الركائز الرقيقة والسميكة ، بما في ذلك تلك التي تمت معالجتها بالمواد الكيميائية أو المتآكلة.
عادةً ما يتم معالجة المواد اللاصقة بالغراء تحت الضغط ، ولكن يمكن أيضًا معالجتها بالضوء. هذا يجعلها خيارًا جيدًا للانضمام إلى ركائز مختلفة ، حيث يسهل التعامل معها ولن تغير شكلها.
من الطرق الجيدة لإعداد الأسطح للرابطة الميكانيكية صنفرتها وكشطها لإزالة أي طلاء أو ملوثات ، مثل الطلاء أو الصدأ أو الشحوم. يمكن أن تساعد المعالجات الكيميائية مثل الحفر بالحمض أو غمس المادة في مذيب أيضًا.
ستزيد خشونة الأسطح من مساحة السطح المتاحة للغراء اللاصق لاختراق المسام ، وهو جزء كبير من كيفية تعشيق المادة اللاصقة مع المادة اللاصقة. هذا مهم بشكل خاص إذا كانت الركائز عبارة عن طلاءات طينية ثقيلة.
ميزة أخرى لتقنية الترابط هذه هي أنه يمكن تطبيقها على الأجزاء الكبيرة أو الصغيرة ، مما يسمح بالتوزيع المتساوي للضغط. يمكن أن يكون هذا مفيدًا عند استخدام العملية لربط مكونات البناء خفيفة الوزن ، على سبيل المثال ، في بناء هيكل السيارة.
ومع ذلك ، فإن الافتقار إلى قوة الرابطة اللحظية يمكن أن يجعل من الصعب استخدامها في بعض التطبيقات. يمكن معالجة ذلك من خلال الجمع بين المادة اللاصقة وطرق الربط الأخرى ، مثل اللحام النقطي أو المسامير. يُعرف هذا باسم الانضمام الهجين وينتج عنه انخفاض في قمم الإجهاد التي يمكن أن تحدث أثناء عملية الانضمام ، مما يتيح للمادة اللاصقة توفير قوة رابطة فورية.
أدت القدرة على تقليل التفاعل الحركي للمنتج إلى تطوير فئة جديدة من المواد تسمى MIMAs ، والتي تكون قادرة على منع التفاعلات غير المرغوب فيها عن طريق تغيير العائق الفراغي في الواجهة الميكانيكية. وقد أدى ذلك إلى عدد من التطبيقات التكنولوجية ، بما في ذلك حماية الأصباغ العضوية من التدهور البيئي.