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膠接頭的環境適應老化

2019-11-09 18:00   评论:41 点击:039
膠接頭在存放或使用過程中由於受到熱、水、光、氧氣等環境身分感化 ,性能逐步下降,使接頭完全破壞,這就是膠接頭的老化。

1、 金屬膠接頭的老化

1、1接頭的大氣老化機理

A、水的感化

(1)水對膠接頭的界麵的感化:也叫界麵解吸附機理 ,水的老化感化首要發生在膠接界麵,大量的水分子沿著親水性金屬表麵(更確切地說是金屬氧化物表麵)很快地滲透到全部膠界麵後,取代膠粘劑分子本來在金屬表麵上的物理吸附,引發粘附強度下降 ,產生金屬膠接頭的界麵粘附破壞。這首要是由於極性很大的水分子在金屬氧化物表麵的吸附功比膠粘劑分子的吸附功大。兩者差值越大,解吸附感化的能力越強。例如、以物理吸附為主的環氧——尼龍膠如此 。

(2)水對膠層的感化:另外,有人以為 ,水的首要感化發生在被粘表麵影響的膠粘劑邊界層中,水分子能夠滲透聚合物本體,破壞聚合物分子之間的氫鍵和其他次價鍵(化學水解),使聚合物膠層發生物理增塑感化,導致高溫膠接強度下降。由於水滲透膠層常降低膠層的熱變形溫度。這類變化是可逆的 ,除水後性能恢複。

水還可以斷裂高分子鏈,引發聚合物的化學將解感化。這類變化是不可逆的 。

B、應力存在的感化 水對膠粘劑的影響:

(1)水對膠接界麵的解吸附;

(2)水對膠層的化學將解和物理增塑;

(3)水和氧氣同時存在引發金屬被粘表麵的電化學腐蝕;

(4)水使空氣的腐蝕性氣體如N2O4,SO2對接頭產生加速地破壞感化;

(5)水對接頭界麵的應力集中起促進感化。是以英裏存在是金屬膠接頭大氣老化的首要啟事之一。

即使沒有其他環境身分的影響,外應力和內應力(如收縮應力和熱應力)的結合,可使膠接頭發生蠕變破壞。在應力存鄙人進行老化 ,內應力無論在膠 接界麵還是在膠層中產生的裂縫都有益於介質(特別是水)的進一步滲透;而水的浸進又能促進裂縫原者垂直於應力方向進一步增加,使應力減弱 。應力和環境介質的互相促進感化力大大加速膠接頭的老化,此即為“應力腐蝕開裂”。

 C、金屬表麵的電化學腐蝕 氧和水同時存在是發生電化學腐蝕感化的首要條件 。這類電化學腐蝕發生在金屬表麵與膠粘劑接麵上,如將引發膠接頭的粘附強度迅速下降。

1.2 金屬接頭的熱老化機理 一般來說,被粘金屬在高溫下的穩定性要比有機膠粘劑好得多,是以金屬膠接頭的熱老化首要是膠粘劑的熱老化。

A、膠粘劑的熱老化機理: 膠粘劑遇熱產生兩種變化:1、物理變化,為可逆反應。線形熱塑性膠 軟化和熔融,而交聯熱固性膠產生較大變形;2、化學變化,為不可逆反應,首要表現為熱分解和氧化分解。這是膠粘劑熱老化的首要啟事。 表征這些變化的首要溫度參數是玻璃化溫度(Tg)、熱變形溫度(HDT)、熔點(Tm)和分解溫度(Td)等 。當膠粘劑受熱超過Tg和HDT是,力學強度明顯降低;當受熱溫度達到Tm或Td,則膠粘劑永久破壞而不能使用。

經實驗證實,氧對膠粘劑的分解遠比熱分解嚴重。由於氧首先氧化分子鏈中易被氧化的化學鍵,天生的過氧化物分解為自由基,引發自由基連鎖分解反應。

B、 金屬被粘物表麵處理對膠粘劑熱老化的影響。 由於在被粘物表麵的過渡元素如下:Fe,Cu,CO,的氧化物或離子對膠粘劑的氧化分解起到催化感化 ,導致膠粘劑熱老化加速。其機理如下(以CU2+為例): R-O-O-H+CU2+→R-O-O+CU++H+ R-O-O-H+CU+→R-O+ CU2++OH-

金屬離子與有機過氧化物發生氧化還原反應 ,降低了過氧化物的分解活化能。

1、3 進步金屬膠接頭的老化性能的途徑。 A、 進步耐大氣老化的途徑 膠粘劑本體具有很好的耐水性是改善膠接頭耐大氣老化性能的先決條件。增加膠粘劑本體交聯密度可以減小膠層的吸水率 ,但交聯密度太大常引發脆性增加 ,降低膠層抗裂縫增加的能力。假如加進適量增韌劑,可增加韌性和抵抗裂縫增加的能力,從而進步膠接頭的耐大氣老化性能,但彈性體的加進使交聯密度降低。

采用有機矽氧烷偶聯劑可以增加膠頭的膠接強度,進步接頭的耐老化性能。

B、 進步耐熱老化的途徑在高分子主鏈中減少易氧化化學鍵如碳氫鍵、多鍵α位上的C-H,增加高聚物的氧化穩定性。

2、 木材 、塑料和橡膠膠接頭的老化

2.1 木材膠接頭的老化

A、木材膠接頭老化機理 環境溫度產生的熱應力和水的降解是木材老化的首要啟事,特別是水解的影響最大。

B、影響木材膠接頭老化的身分 膠粘劑、木材質量和加工性能影響到木材膠接頭老化。而膠層厚度越大,膠合板耐老化性能越好。

2.2 塑料橡膠膠接頭的老化 塑料橡膠的表麵是疏水性的 ,水難以滲透到膠 接界麵裏 ,是以其老化性能穩定得多。

3、人工加速老化實驗發

3.1、恒溫水浸實驗 在沸水浸泡和250C水浸一定時間後測其膠接強度。

3.2、高低溫周期交變實驗 選定一個低溫順高溫,在此溫變範圍內升降溫度,控製升降溫度的速度,測試膠接頭的強度 。

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