胶粘剂之结构胶胶接接头耐久性的研究方法介绍

2019-09-02 17:14   1次浏览

结构胶是胶黏剂中应用于结构胶接,具有高强度、高耐久、耐高温特性的一类胶黏剂的总称。结构胶在胶接结构中起到加固、锚固、连接、修补等承受较大载荷的作 用。作为结构件中重要组成部分的结构胶胶接接头,必须保证其性能在结构件的使用寿命期间内满足要求,即接头须具备比结构件寿命更长的耐久性。因此,任何一 种结构胶要想得到广泛的应用都必须经过严格的胶接接头耐久性试验。

许多结构胶的耐久性已经过长期的使用和试验得到了证实。但是,并不能因此就完全确定这种结构胶在更长的使用期内能满足要求,也不能确定今后的每一批次都能 够具备相同的耐久性。如何通过短期、简单的试验测试方法,建立起合理、可靠地推断胶接接头耐久性的准确评价方案,对新研发的结构胶以及新型胶接接头的耐久 性预测和评定至关重要。

胶接接头耐久性的研究方法

对于胶黏剂及胶接接头进行耐久性研究的目的是为了能够获得其相关的性能数据,并以其为依据采取相应的措施提高耐久性或进行适当的接头设计使其符合结构件整体的耐久性要求。根据获得数据所采用的试验方法的不同大致可将试验分为两类,自然暴露法和环境模拟法。

自然暴露法

自然暴露法就是将制备好的胶接接头试验件暴露在结构件实际应用的环境中,定期或不定期的对样品取样测试,检验其性能变化实际测得其使用寿命,并依此得出耐 久性评价结果。其优点是评价结果准确可靠,缺点是环境条件不具有普遍适用性和可重复性,且试验周期长难以重复,消耗的人力物力也很大。通常只有在非常重要 的应用情况下才会采用这种试验方法,倪晓雪等人[ 36 ]对目前国内外的各种环境试验方法进行了分析总结,认为两类试验方法各有优缺点,目前仍没有办法建立两者之间的联系。王云英等人[ 37 ]对一种不饱和树脂进行了自然老化和人工老化,结果显示:两者之间存在着某种联系,有些指标有相同的变化规律。

环境模拟法

目前大多数的胶接接头进行耐久性评价采用的还是实验室仪器模拟环境的方法[ 38~44 ],就是采用相应的仪器设备模拟胶接接头的实际应用条件进行试验,根据试验结果对耐久性进行评价的方法。这些方法包括前面提到的各种力学和环境试验,还有 许多特殊的条件试验,例如阳光曝晒试验、介质浸泡(淋洗)试验、霉菌试验、射线辐射试验等等。

环境模拟法的特点是将自然环境的一种或几种自然条件用仪器进行模拟,通过短时间快速的获得胶接接头性能的变化趋势,再依据多种环境模拟试验的结果进行分析 判断得到胶接接头可能具备的耐久性能。优点是能够用较短的时间获得比较准确的结果,而且能够模拟极端的环境条件对胶接接头进行试验。缺点就是模拟试验相对 于真实环境过于理想化,存在大量的主观因素,不能完全表征实际情况。同时由于模拟环境试验与自然环境试验之间目前还没有准确的关联方法,因此环境模拟法在 有些情况下并不能取代自然暴露法[ 17,28,36,37 ]。

胶接接头耐久性的表征方法

胶接接头耐久性通常是指胶接接头的力学强度在实际应用中随时间推移所发生的变化规律。了解这种规律可以更加准确的判断胶接接头在某一时间点的强度及预期使 用寿命,可以针对性的选择胶接接头以实现特定的功能。能够表征这一规律的方法很多,比较常用的有力学性能表征(包括常温和高温力学性能);热力学性能表征 (如TG、DSC、DMA 等);组成及化学结构分析(如IR、XPS 等);外观及物理结构变化(如比色法、显微照相等)。无论采用哪种方法进行表征,最终都要归结到实际应用中胶接接头的力学性能的变化规律上来,这样的耐久 性研究才具有实际应用的价值[ 45~52 ]。

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