Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії
In order to improve operational characteristics of epoxy-diane adhesives they were modified with hydroxyl-terminal polydimethylsiloxane (PDMS) grafted by means of 3-aminopropyltriethoxysilane as a cross-linker. In this way, silicon-containing epoxy oligomers (SEO) with small additives of PDMS (0.1–5...
Saved in:
| Published in: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
|---|---|
| Date: | 2026 |
| Author Affiliations: | |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/896 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1874002080845266944 |
|---|---|
| author | Samoilenko, T.F. Yashchenko, L.M. Yarova, N.V. Brovko, O.O. |
| author_facet | Samoilenko, T.F. Yashchenko, L.M. Yarova, N.V. Brovko, O.O. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Samoilenko, T.F. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| container_end_page | |
| container_issue | |
| container_start_page | |
| container_title | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| container_volume | |
| datestamp_date | 2026-08-19T16:15:26Z |
| description | In order to improve operational characteristics of epoxy-diane adhesives they were modified with hydroxyl-terminal polydimethylsiloxane (PDMS) grafted by means of 3-aminopropyltriethoxysilane as a cross-linker. In this way, silicon-containing epoxy oligomers (SEO) with small additives of PDMS (0.1–5.0 pbw) and three series of polymers on their basis: SEP, SEA and SEI differing in the type of applied hardener (aliphatic oligoaminoamide PO-300, modified cycloaliphatic polyamine Ancamine 2752 and aromatic isomethyltetrahydrophthalic anhydride (i-MTHPA) respectively), were synthesized. Taking into account controversial impact of the amount of introduced modifier on the strength of adhesive joints, which is also described in literature, in the work presented the dependence of energetic characteristics at the oligomer / alumina interface on the content of PDMS was thoroughly studied within the framework of thermodynamic (adsorption) model of adhesion. For that such parameters as surface energy of the substrate (?_s), surface tension of epoxy oligomers and their mixtures with hardeners (?_LG), interfacial tension of the solid surface and liquid adhesive interface (?_SL), contact angles of oligomer formulations on the surface (?), work of adhesion (WА), work of cohesion (WС) and Harkins spreading coefficient (?) were calculated. Comparison of given theoretical values with the experimental indicators of adhesion and cohesion – pull-off strength (?) and tensile strength (TS) respectively – showed some their agreement, especially in the case of ?_SL and ?_LG (unlike WА). Thus, the results of testing likewise evidenced that absolute values of adhesion were the highest for the specimens of anhydride curing (with the pull-off strength up to 38.7 MPа). The same as in the theoretical calculations, it was experimentally found that the dependence of adhesion strength on the content of PDMS for each series of adhesive joints had a maximum. It confirmed appropriateness of the application of just small additives of PDMS. The introduction of siloxane into the samples cured with amine was the most effective for enhancement of adhesion. Particularly, as compared to unmodified EA, the value of ? for SEA-0.25 increased from 6.7 MPa to 19.0 MPa, that is by 184 %. Due to the set of restrictions, inherent to the thermodynamic model of adhesion, the correlation was not always noticed (for instance, as in the case of SEP series), however, this theory can be used for initial prediction of adhesive behavior of the joints, obtained under the same conditions. |
| first_indexed | 2026-08-20T01:00:53Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | www_cpts_com_ua-article-896 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | |
| last_indexed | 2026-08-20T01:00:53Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | www_cpts_com_ua-article-8962026-08-19T16:15:26Z Study on surface characteristics of epoxy-siloxane adhesives within the framework of thermodynamic model of adhesion Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії Samoilenko, T.F. Yashchenko, L.M. Yarova, N.V. Brovko, O.O. epoxy oligomer hydroxyl-terminal polydimethylsiloxane small additives epoxy hardener thermodynamic model of adhesion adsorption theory contact angle surface tension work of adhesion adhesion strength епоксидний олігомер гідрокситермінальний полідиметилсилоксан малі добавки твердник епоксидної смоли термодинамічна модель адгезії адсорбційна теорія кут змочування поверхневий натяг робота адгезії адгезійна міцність In order to improve operational characteristics of epoxy-diane adhesives they were modified with hydroxyl-terminal polydimethylsiloxane (PDMS) grafted by means of 3-aminopropyltriethoxysilane as a cross-linker. In this way, silicon-containing epoxy oligomers (SEO) with small additives of PDMS (0.1–5.0 pbw) and three series of polymers on their basis: SEP, SEA and SEI differing in the type of applied hardener (aliphatic oligoaminoamide PO-300, modified cycloaliphatic polyamine Ancamine 2752 and aromatic isomethyltetrahydrophthalic anhydride (i-MTHPA) respectively), were synthesized. Taking into account controversial impact of the amount of introduced modifier on the strength of adhesive joints, which is also described in literature, in the work presented the dependence of energetic characteristics at the oligomer / alumina interface on the content of PDMS was thoroughly studied within the framework of thermodynamic (adsorption) model of adhesion. For that such parameters as surface energy of the substrate (?_s), surface tension of epoxy oligomers and their mixtures with hardeners (?_LG), interfacial tension of the solid surface and liquid adhesive interface (?_SL), contact angles of oligomer formulations on the surface (?), work of adhesion (WА), work of cohesion (WС) and Harkins spreading coefficient (?) were calculated. Comparison of given theoretical values with the experimental indicators of adhesion and cohesion – pull-off strength (?) and tensile strength (TS) respectively – showed some their agreement, especially in the case of ?_SL and ?_LG (unlike WА). Thus, the results of testing likewise evidenced that absolute values of adhesion were the highest for the specimens of anhydride curing (with the pull-off strength up to 38.7 MPа). The same as in the theoretical calculations, it was experimentally found that the dependence of adhesion strength on the content of PDMS for each series of adhesive joints had a maximum. It confirmed appropriateness of the application of just small additives of PDMS. The introduction of siloxane into the samples cured with amine was the most effective for enhancement of adhesion. Particularly, as compared to unmodified EA, the value of ? for SEA-0.25 increased from 6.7 MPa to 19.0 MPa, that is by 184 %. Due to the set of restrictions, inherent to the thermodynamic model of adhesion, the correlation was not always noticed (for instance, as in the case of SEP series), however, this theory can be used for initial prediction of adhesive behavior of the joints, obtained under the same conditions. З метою вдосконалення експлуатаційних характеристик епоксидіанових адгезивів їх було модифіковано гідрокситермінальним полідиметилсилоксаном (ПДМС), прищепленим за допомогою 3-аміно-пропілтриетоксисилану як зшивача. Таким чином синтезовано кремнійвмісні епоксидні олігомери (КЕО) з малими добавками ПДМС (0.1–5.0 мас.ч.) і три серії полімерів на їхній основі: КЕП, КЕА та КЕІ, які різнилися типом використаного твердника (аліфатичний олігоаміноамід ПО-300, модифікований циклоаліфатичний поліамін Ancamine 2752 та ароматичний ізометилтетрагідрофталевий ангідрид (і-МТГФА), відповідно). Зважаючи на неоднозначний вплив кількості введеного модифікатора на міцність клейових з’єднань, в даній роботі було детально вивчено залежність енергетичних характеристик на межі олігомер / алюміній від вмісту ПДМС в рамках термодинамічної (адсорбційної) моделі адгезії. Для цього розраховано такі параметри як поверхнева енергія субстрату (?_s), поверхневий натяг епоксидних олігомерів і їхніх сумішей з твердниками (?_LG), міжфазовий натяг на межі контакту твердої поверхні та рідкого адгезиву (?_SL), кути змочування поверхні олігомерними композиціями (?), робота адгезії (WА), робота когезії (WС) та коефіцієнт розтікання за Гаркінсом (?). Порівняння вказаних теоретичних величин з експериментальними показниками адгезії та когезії – міцності на розрив (?) і міцності на розтяг (TS) відповідно – показало певне їхнє узгодження, особливо у випадку ?_SL та ?_LG (на відміну від WА). Так, результати тестування так само засвідчили, що абсолютні значення адгезії найвищі для зразків ангідридного тверднення (з міцністю на розрив до 38.7 МПа). Як і в теоретичних розрахунках, експериментально визначено, що залежність адгезійної міцності від вмісту ПДМС для кожної серії клейових з’єднань проходить через максимум. Це підтверджує доцільність застосування саме малих добавок ПДМС. Найбільш ефективним для поліпшення адгезії було введення силоксану для зразків, отверднених аміном. Зокрема, порівняно з немодифікованим ЕА для КЕА-0.25 значення ? зросло з 6.7 МПа до 19.0 МПа, тобто на 184 %. Через низку обмежень, притаманних термодинамічній моделі адгезії, кореляцію не завжди вдалося прослідкувати (наприклад, для серії КЕП), однак цю теорію можна використовувати для попереднього прогнозування адгезійної поведінки клейових з’єднань, отриманих в однакових умовах. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-08-19 Article Article https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/896 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 3 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 320-333 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 3 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 320-333 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 3 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 320-333 2518-1238 2079-1704 Copyright (c) 2026 T.F. Samoilenko, L.M. Yashchenko, N.V. Yarova, O.O. Brovko https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | епоксидний олігомер гідрокситермінальний полідиметилсилоксан малі добавки твердник епоксидної смоли термодинамічна модель адгезії адсорбційна теорія кут змочування поверхневий натяг робота адгезії адгезійна міцність Samoilenko, T.F. Yashchenko, L.M. Yarova, N.V. Brovko, O.O. Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії |
| title | Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії |
| title_alt | Study on surface characteristics of epoxy-siloxane adhesives within the framework of thermodynamic model of adhesion |
| title_full | Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії |
| title_fullStr | Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії |
| title_full_unstemmed | Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії |
| title_short | Дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії |
| title_sort | дослідження поверхневих характеристик епокси-силоксанових адгезивів у рамках термодинамічної моделі адгезії |
| topic | епоксидний олігомер гідрокситермінальний полідиметилсилоксан малі добавки твердник епоксидної смоли термодинамічна модель адгезії адсорбційна теорія кут змочування поверхневий натяг робота адгезії адгезійна міцність |
| topic_facet | epoxy oligomer hydroxyl-terminal polydimethylsiloxane small additives epoxy hardener thermodynamic model of adhesion adsorption theory contact angle surface tension work of adhesion adhesion strength епоксидний олігомер гідрокситермінальний полідиметилсилоксан малі добавки твердник епоксидної смоли термодинамічна модель адгезії адсорбційна теорія кут змочування поверхневий натяг робота адгезії адгезійна міцність |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/896 |
| work_keys_str_mv | AT samoilenkotf studyonsurfacecharacteristicsofepoxysiloxaneadhesiveswithintheframeworkofthermodynamicmodelofadhesion AT yashchenkolm studyonsurfacecharacteristicsofepoxysiloxaneadhesiveswithintheframeworkofthermodynamicmodelofadhesion AT yarovanv studyonsurfacecharacteristicsofepoxysiloxaneadhesiveswithintheframeworkofthermodynamicmodelofadhesion AT brovkooo studyonsurfacecharacteristicsofepoxysiloxaneadhesiveswithintheframeworkofthermodynamicmodelofadhesion AT samoilenkotf doslídžennâpoverhnevihharakteristikepoksisiloksanovihadgezivívuramkahtermodinamíčnoímodelíadgezíí AT yashchenkolm doslídžennâpoverhnevihharakteristikepoksisiloksanovihadgezivívuramkahtermodinamíčnoímodelíadgezíí AT yarovanv doslídžennâpoverhnevihharakteristikepoksisiloksanovihadgezivívuramkahtermodinamíčnoímodelíadgezíí AT brovkooo doslídžennâpoverhnevihharakteristikepoksisiloksanovihadgezivívuramkahtermodinamíčnoímodelíadgezíí |