表面粗糙度和粘弹性对橡胶粘附的影响

研究了石英玻璃或亚克力球与有机硅弹性体及各种工业橡胶之间的粘附。研究发现，拉离过程中的粘附功因系统不同而存在显著差异，我们将其归因于两个相反的作用：(1) 张开裂纹尖端附近的粘弹性耗散以及 (2) 表面粗糙度。发现在玻璃球上引入表面粗糙度会增加软质弹性体的粘附功，而对于较硬的弹性体，则导致粘附功显著降低。对于软质有机硅弹性体，观察到粘附功随着拉离速度的增加而显著增加，这可能是由与分子链拉出相关的非绝热过程引起的。通常，由于分子从弹性体转移到玻璃球上，重复接触后粘附功降低。因此，表明从有机硅弹性体中提取自由链（低聚物）可使粘附功不受接触次数的影响。测量了所有橡胶配混物的粘弹性特性（线性和非线性），并计算了界面处依赖于速度的裂纹张开扩展能。有机硅弹性体的实测粘附功与预测结果表现出良好的一致性，但炭黑填充的氢化丁腈橡胶配混物表明，裂纹尖端的应变软化可能在决定粘附功方面起着重要作用。此外，还进行了在蒸馏水和水+肥皂溶液中浸没条件下的粘附测量：测量到浸没在水中的有机硅弹性体的粘附功显著降低，而在水+肥皂溶液中粘附完全消失，这归因于带负电的玻璃表面与弹性体之间的渗透排斥作用。