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粘合界层结构的持久性和破坏历程

发布日期:2019-01-09 10:42:03     浏览次数:2603

       粘合材料和制品在贮存和使用过程中,粘合界层结构的变化和稳定是影响材料制品贮存及使用寿命的关键问题之一。从整个复合材料看,橡胶制品内骨架材料的脱层损坏因素又是多方面的,粘合结构的疲劳、老化和降解仅是其中之ー。被粘的橡胶层和织物层本身,由于疲劳老化或者应力集中不能承受外力作用,造成内聚破坏是经常有的,从外观上看起来就是脱层。但这些是属于聚合物材料整体上本质的变化。只是对粘合层有影响,特别是接近界面处的边界部分对粘合界层的影响更大。
        合界层受周围环境条件及外力作用也会影响其耐久性,严重地会使橡胶制品早期损坏。

        粘合结构破坏时有两种形式:一是在粘合界面上发生破坏,所施加的外力代表真正的粘合功;二是在合界面之外,被粘材料或粘合剂层本身发生损坏,这是由于粘合功(界层即过渡层的强度)超过了被粘体或胶粘剂本身的内聚强度所致。(如图6-5所示)。可是在实际上往往是以混合型式出现的,有时又是难以分辨的。 Bikerman提出的弱界层理论认为,纯碎的界面(过渡层)破坏是极难有的。粘合结构破坏时,首先主要是在接近界面的边缘部分,哪里有点就先从哪里开始破裂。  

        

        所以在实际工作中需要注意的倒是两种破坏型式的分辨,以及如何观察到由界面破坏转到内聚破坏的过渡。这是因为无论从剥离试验还是抽出试验来观察破坏状态时,都是混合型破坏。剥离力是橡胶破裂和粘合界面破坏的总和。就是在界面破坏的范围内也是受橡胶强伸度支配的。抽出力仍然是一个综合值。
        橡胶粘合制品脱层破坏历程已逐渐被人们认识到是很复杂的现象。有些是由于复合材料材质强度的力学分布问题;有些是各界面层的粘合能问题;或者是组成复合材料各种部件的疲劳和内能降解问题等等。因此,也必须从制品结构设计、工艺条件的选择等与粘合结构的相互适应上进行调整,才能获得良好的粘合效果。而研究粘合问题不能单纯着眼于粘台材料的使用,单纯比较半成品附着力数值大小,还必须从设计合理的粘合接头,在成型复台材料和制品的过程中如何避免应力集中,在工艺过程中如何避免空穴缺陷和内应力等等方面解决脱层即粘合破坏问题。
        总之,目前人们较为普遍接受的关于粘合基本观点是:高强度粘合结构的粘合过程分为两个阶段,前一阶段是流动粘合过程,即粘合材料分子之间充分互相湿润,扩散和渗透到对方里面去的过程;后一阶段是粘合结构形成的过程,是经过化学反应,在粘合材料和被結材料分子之间形成化学键,有些粘合层再经交联、补强,把被粘合材料牢固地粘结成一个整体。这两个阶段都有其一定的物理化学规律,都有影响粘合性能的因素。

        粘合结构及粘合作用可用以下宏观和微观观察示意图表示,如图6一6所示。

        粘合结构的形成和破坏历程及其有关因素如图6一7所示图。

        

        6-8亦是非定量地描述各种影响因素之间的关系。材料粘合时所有物理和化学作用力的理论最大粘合力A,但实际上不可能达到理想的分子接近条件。损失量L的大小取决于粘合剂对被粘体表面的浸润能力,可用浸润角来定量地测定,与表面张力有关。损失量S从属于胶粘过程中的内应力。由于溶剂的挥发、交联反应、结晶、温度变化和各种介质的影响,均会导致内应力的产生。损失量E取决于工艺条件,测试因素等各种具体情况。可见,粘合结构的实际粘合强度远远低于理论值。但是只要掌握好上述各种因素的关系,粘合强度便可相对地得到提高。因此,研究粘合不仅具有实际意义,也具有重要的理论意义。

        

       


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