La cohésion des atomes et des molécules est déterminée par diverses interactions. Cela s'applique également aux atomes et aux molécules à l'interface. L'énergie interfaciale d'une interface peut être décrite comme étant composée d'interactions de force polaires et dispersives. Le rapport des composantes polaire et dispersive influence le mouillage et l'adhésion entre deux phases.

Interactions dispersives et polaires entre les molécules

La cohésion des atomes et des molécules, qui détermine l'énergie interfaciale d'une substance, est due à différents types d'interactions. Une distinction peut être faite entre les interactions dispersives et polaires.

Les interactions dues aux fluctuations temporelles dans la distribution des charges des atomes ou des molécules sont appelées interactions de forces dispersives ou interactions de Van-der-Waals. Les interactions polaires incluent les interactions coulombiennes entre les dipôles permanents et entre les dipôles permanents et induits. Un exemple d'interactions polaires sont les liaisons hydrogène, comme celles formées par les molécules d'eau.

Comment l'énergie interfaciale est-elle composée de composantes polaire et dispersive ?

L'énergie interfaciale σ peut être comprise comme étant composée d'une partie dite dispersive σ^d et d'une partie polaire σ^p :

Les interactions de force de dispersion se produisent dans tous les atomes et molécules. Cependant, il existe des substances qui n'ont pas de groupes polaires. Leur énergie interfaciale est donc purement composée d’une partie dispersive. Des exemples de telles substances, dont l'énergie interfaciale ne se compose que d'interactions de forces dispersives, sont les alcanes constitués de chaînes d'hydrocarbures.

Influence des composantes polaire et dispersive sur l'adhésion

Des prédictions sur l'adhésion de deux phases peuvent être faites si les rapports des composantes dispersive et polaire sont comparés. Plus le rapport des composantes dispersive et polaire est similaire, plus les interactions entre les phases sont importantes (voir Figure 2). Dans ce cas, on peut s'attendre à une adhésion plus forte entre les deux phases.

Comment l'activation de surface influence-t-elle la composante polaire de l'énergie de surface ?

Les polymères ont une très faible énergie de surface, car la partie polaire de l'énergie de surface est faible ou inexistante. De plus, les impuretés à la surface peuvent réduire l'énergie de surface. Par conséquent, les plastiques sont difficiles à imprimer, mouiller ou coller.

Par conséquent, diverses méthodes sont utilisées dans l'industrie pour augmenter l'énergie de surface des polymères, ou plus précisément : la partie polaire de l'énergie de surface. Ces méthodes sont souvent appelées prétraitement de surface ou activation de surface. Des exemples incluent le traitement à la flamme, le revêtement ou le traitement au plasma de la surface.