胶粘剂的老化试验概述

随着高聚物材料的发展，胶粘剂和胶接技术在现代农业、工业、国防科学及其它行业中获得了广泛的应用。胶粘剂的应用领域如此广泛，其老化性能是人们普遍关心的。在各种胶粘剂老化与防老化研究过程中，首先遇到的是胶粘剂的老化试验方法的统一，只有在相同的试验方法和试验条件下，才能评阶各种胶粘剂的性能变化及其防老化效果的优劣，使老化与防老化研究结果有可比性。
 一、胶粘剂的老化试验：
胶粘剂在贮存和使用过程中，菝接部分受到光、湿热、热、氧，水分、臭氧、化学、机械、微生物、工业腐蚀气体以及其它介质的作用，胶接性能逐渐降低的现象称为胶粘剂的老化。胶粘剂老化试验的目的就是考察胶粘剂在这些因素作用下的性能变化规律。
单纯水分或湿度能破坏胶粘剂中可以水解的酯基、羟基和醚基等，洗去胶粘剂表面能溶于水的抗氧剂、热稳定剂及其它防老荆或添加剂，降低耐老化性能。湿、热的综合作用对胶粘剂的老化影响更显著，使胶粘剂发生水解的同时，还使其发生热裂解和分解反应。胶粘剂的老化性能与被胶物表面处理状态，被粘接物及牯接剂的化学结构有关。
一般认为单纯光并不是引起胶粘剂老化的主要因素，而是上述因素的综合作用。所以，ASTM人工加速老化试验方法中对温度和湿度都有一定的要求。高温高湿的共同作用是胶粘剂老化的主要因素，湿热老化的主要机理分为三种情况
(1)、湿气在高温作用下渗进胶粘剂层内部，破坏胶粘剂中易水解的化学键和基团(如酯基、羰基、羟基)，使胶粘剂分子链降解，降低其胶接性能；
(2)、水分子渗入胶与被粘物表面，使其分离，导致胶接性能降低；
(3)、湿气进入胶粘剂内部，由于交联密度的不同，使胶粘剂分子链柔顺性发生变化，水分起着一种物理增塑剂的作用，这种增塑有时是可逆的，从而使胶粘剂某些性能变坏。
目前，胶粘剂老化试验方法正随着胶粘剂的发展而不断地完善。在我国胶粘剂老化试验方法及标准的制订的较晚，而上已有许多老化试验标准方法可供参考和借鉴。
常用的老化试验方法分自然老化和加速老化试验两大类。自然老化试验的特点是利用自然环境条件或自然介质进行试验，主要试验方法有胶粘剂贮存寿命试验方法、胶粘剂户外曝露试验。加速老化试验方法的特点是用人工的办法在室内或设备内模拟近似于大气环境条件或某种特定的环境条件，强化某些因素，以期在较短的时间内获得试验结果，经常采用的加速老化试验方法有：胶粘剂的温度和湿度效果试验方法、胶粘剂受力状态和工作寿命试验方法、胶粘剂耐久性试验方法、胶粘剂耐细菌和霉菌试验方法、胶粘荆煮干循环老化试验方法、胶粘剂高能辐射试验方法、胶粘剂氧压法加速老化试验方法等。
二、胶粘剂老化性能：
众所同知，胶粘剂种类很多，其老化性能也各有差别。为了更好地应用各种胶粘剂，应研究各种环境条件下胶粘剂的老化性能，归纳出胶粘剂老化性能变化规律。
(一)放置时间对老化性能的影响：
为了对比同类或同种胶粘剂的老化性能，一般都规定在相同的老化试验条件下进行试验，以便于进行性能研究和对比。同一种胶粘剂在相同条件下进行老化试验，取样后立即进行性能测试，和取样后放置一定时间后进行性能测试，其性能参数两者是否一致。是衡量对比胶粘剂性能指标时必须注意的问题之一。为此，我们选用各项性能指标比较稳定的粘胶剂样品进行对比试验。加速老化试验粘接试样为45°钢，表面经喷砂处理。人工加速老化试验选用湿热老化试验，试验温度为40℃，相对湿度为95%。各湿热老化试验周期及经不同时间放置后的性能测试结果如表1：
 
由表1看出，放置时间相同经两种不同试验周期后的剪切强度均呈下降趋势。这说明经湿热老化试验后， 胶粘剂的性能发生了变化。即剪切强度随湿热老化试验时间的增长而降低。此外，两组测试结果还看出，取样后立即测试的试样，与在室温放置24h后测试的试样剪切强度不相同，在240h湿热老化以前两种测试结果的变化率均大于l，即在室温放置24h后测试的剪切强度低于取样后立即测试的结果。当240h湿热老化试验以后两种测试结果的变化率均小于l， 即在室温放置24h后测得的剪切强度高于取样后立即测得的结果。由此看出，同种胶粘剂经相同老化试验条件试验后，当放置时问不同测得的结果是有差别的。在胶粘剂研制和老化性能试验过程中必须注意这一点。所以，为了保证老化试验数据的可比性，经老化试验后的试样应置于室温或硅胶干燥器中稳定24～48h后再进行性能测试。老化试验方法对胶粘剂性能的影响只有掌握了不同加速老化试验方法对胶粘剂加速老化的作用，才能合理地选择加速老化试验方法，尽快地得到老化试验结果。一般认为湿热综台作用比单纯热的条件苛刻，为了研究两者对胶粘剂老化性能的影响，我们进行了如下试验；
(1)、热老化试验，SC/BIR-15热老化试验机，试验温度为150±1℃。
(2)、湿热老化试验，采用SC/HS-408C调温调湿老化试验机，试验温度50±1℃，相对湿度95%。
(3)、用BN-501厌氧胶粘接M10镀锌钢螺栓螺帽。
经老化后的性能测试结果分别列入表2和表3。

由表2和表3明显地看出性能变化。在原始性能相同的情况下，两类试验结果的不同可以归纳为：
(1)、无论是湿热老化还是热老化试验后，拆卸扭矩均高于未经过老化试验的，这说明在96h湿热和热老化试验时间内，热只起到使胶粘剂进一步固化的作用，这种试验条件对胶粘荆的性能不但没有起到破坏，反而起到提高的作用，而湿热气体在胶粘剂内部起着一种物理增塑剂的作用，但这种增塑作用是可逆的。
(2)、热老化试验后各取样周期的拆卸扭矩均高于同周期湿热老化试验结果。由此看出，热老化试验温度虽然是湿热老化试验的三倍，由于单纯热一种因素的作用，其破坏作用低于湿热两种因素的作用，使胶粘剂老化的强烈程度远小于湿热老化。
(3)、上述试验结果进一步证明了胶粘荆固化耐加温的作用，尤其对那些不古固化剂或虽含有固化剂但只有在高温下才能反应的胶粘剂来说，是提供反应活化能，促使分子间发生交联反应， 形成具有高内聚强度的网状或体形结构。因此，对这类胶粘剂在胶接过程中就必须加温，而对那些可以在室温条件下发生交联反应的胶粘剂则不必加温。如表4的胶粘剂在与表3相同的老化试验条件下，湿热老化试验时间基本相同范围内(100h)，其剪切强度不但没有上升现象，反而呈稳定下降趋势。

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