胶水固化应力分析

一维固化收缩应力的研究

中国玻璃钢综合信息网日期: 2005-02-21 阅读: 2713 字体:大中小双击鼠标滚屏

1引言

由玻璃纤维和不饱和聚醋树脂(UP)组成的复合材料广泛用于各种制品生产，在树脂固化过程中由于树脂的体积收缩会产生残余应力。从而导致树脂的断裂，而且，树脂收缩可能会降低制品的表面质量。例如在大型构件成型时，产品容易产生变形和翘曲。许多学者提出树脂固化收缩与残余应力之间有着密切的联系，但大多是理论上定性的说明，至于二者之间的定量关系研究却很少。本文利用自制的测试固化应力的仪器，测试研究了在凝胶点后的树脂固化时一维固化收缩应力的产生。通过低温固化反低轮廓添加剂(LPA)控制收缩进一步测试研究其产生情况，观察了低收缩对固化应力的影响。通过加人LPA，这些应力可以减小甚至消除。

2实验部分

本实验所使用的不饱和聚醋树脂为金陵帝斯曼Palatal P6一88KR;促进剂为北京玻璃钢研究设计院生产的环烷酸钴(含有10%活性钴离子)，加人量为0.5%;引发剂采用阿克苏公司生产的过氧化甲乙酮(含有8.9%活性氧)，加人量为1.5%。低轮廓添加剂是亚什兰化学试剂公司生产的PVAc类低收缩添加剂LP-4016和PS类SWANCOR 7310添加剂，阻聚剂为氢锟，加人量为0. 2%。

本实验所用的固化应力测试装置是自己设计加工的。在一个钢模中放置一个细的圆柱形模腔，用以填充树脂。模腔的下面设计成具有较大的直径(下面的直径比上面的大)，目的是在固化过程中锁住树脂。模腔的上面放置一个螺杆，其头部伸人到树脂中。模腔用高效液体脱模剂处理，以在固化初级阶段提供从模具壁上脱离的减聚力。这种装置的优点是树脂在收缩时仅受到纵向约束，在径向上没有限制。由于树脂收缩，与测力传感器相连的螺杆受到一个向下的力。这样可以获得固化过程中树脂纵向拉伸应力与时间的函数。

所选的测力传感器的精度为士o. 4N，考虑到树脂模腔的直径为13mm，所以应力测量的精度要好于土0.02MPa，远小于测量的应力(约2MPa)。因此所测量的结果精度较高。模腔内树脂固化收缩示意如图1所示。

测试步骤为①将应力传感器通过信号放大器与计算机相连，仔细检查各仪器连接是否正确;②应力测试仪的上下两部分用螺

钉连接，模腔内用高效液体脱模剂涂刷几次，测试螺杆也用该脱模剂涂刷数次，以保证树脂固化后脱模不粘模;③按配方配制树脂，待模腔中脱模剂挥发后将树脂倒人，至与模腔顶端距离约2mm;④测试仪旋入联接件(旋入较深)，再整体旋入固定底座，调整测试仪高度到合适位置，测试螺杆与称重传感器连接，使螺杆头伸人到树脂中；（5）放入加热管加热并利用热电偶监控温度，启动计算机集程序观察应力示数，同时加热测试仪;待测试仪温度上升到指定值后开始采集应力数据；持续约7h后停止加热，保存数据;⑦拆下加热管和热电偶，测试仪旋入联接件中使螺杆退出传感器，整体从底座上拆下⑧进行树脂脱模。

3、果与分析图

图2，3显示了加入不同含量LP401 b的树脂体55℃和82℃固化过程中一维固化应力的发展。在最初的固化阶段应力保持为零，此时树脂为液态。在该阶段树脂收缩被树脂从螺杆头部向圆柱体下面的流动所补偿。当树脂达到凝胶点时应力开始产生。加入较少LYA含量的树脂因收缩而产生拉伸应力，因为树脂中具有LPA的中间体，一段时间后拉伸应力减小。含有4. 5% LPA-4016的树脂固化应力最大。随着LPA含量的增加，应力减小。加人较大含量LPA的树脂因树脂膨胀，在55℃时甚至会产生一个压缩应力。而且，可以看到55℃时不同含量下产生的固化应力比82℃时相应含量的固化应力要大。

图4，5显示了加入不同含量PS类7310树脂体系在55℃和82℃固化过程中一维固化应力的发展。加入较少LPA含量的树脂因收缩而产生拉伸应力，因为树脂中有LPA的中间体。一段时间后拉伸应力有所减小;并且拉伸应力随着LPA含量的增加而减

小。加人较大含量LPA的树脂因树脂膨胀甚至在82℃会产生压缩应力。可以看到55℃时不同含量下产生的固化应力比82℃时相应含量的固化应力要小，这与LP-4416不同。

温度和LPA含量不仅可以影响到固化应力的大小，LPA的种类也会影响其大小。图6比较了55℃和82cC时，在相同的含量4.5%和10%左右时LP-4016和PS类7310的固化应力。从图中可以看出，在相同温度和相同含量下含4016的树脂体系的固化应力均大于含7310的树脂体系的固化应力。

4结语

UF树脂固化可能产生10%的体积收缩，一部分收缩发生在树脂凝胶点之后。收缩应力是在应力产生的过程和正在固化的树脂的应力松弛过程中发展的。前者是在约束下进一步收缩引起的，从而希望通过树脂收缩的减小而减小应力的产生。加人LPA 可能会减小这样的收缩。实际上，加人LPA对于减小UP树脂产品中的收缩应力具有明显的效果。这种现象是由两个独立的原因引起的：①由于不反应的LPA材料的存在“减弱”了收缩，含少量LPA的树脂仅表现出这种作用；②在固化过程中LPA膨胀十分快速，LPA含量高于17%时该现象非常明显。初始的树脂膨胀减小了固化早期阶段产生的拉伸收缩应力，而在进一步固化过程中可能会产生压缩应力。收缩与固化应力的形成是非线性的，说明凝胶前的体积变化对应力的形成没有影响，在较高LPA含量体系中，固化后期的膨胀甚至导致压缩应力的产生。收缩与固化应力之间的具体关系还有待于进一步的研究。从残余应力会降

低复合材料质量的观点来看，对于完全固化的树脂产生零残余应力的LPA含量被认为是最佳的，通过加人低收缩添加剂能够达到这种效果。

环氧材料（复合材料、塑料和胶粘剂等）在固化过程和使用过程中，由于树脂的交联以及温度的变化等原因都会产生收缩。当收缩不均匀时，就会在材料内部产生内应力。内应力能引起制件尺寸和形状的变化和翘曲，产生裂纹，使材料的性能劣化，甚至会导致材料破坏。所以树脂基体的收缩是高分子材料的一个重要性能。它对材料组配和配比的选择、制件的设计和制造工艺条件的制定、模具的设计以及制件的使用范围等都具有重要的意义。因而引起人们的极大关注，并进行了大量研究工作。

1.环氧树脂在固化过程中的膨胀与收缩

环氧树脂在固化过程中因交联及温度的变化会产生胀缩。其体积的变化如图6-23所。未反应的树脂固化体系（含固化剂）从A点开始由室温Tr加热到固化温度Tc，其体积相应地从A点热膨胀到B点。在固化温度下因固化反应引起体积收缩，经过凝胶点C后继续固化收缩达到D点，固化结束。然后冷却到室温，其体积也因冷却收缩从D点经E点（玻璃化温度Tg的转折点）达到F点。冷却分两个阶段：在Tg以上是高弹态，即DE段；Tg以下是玻璃态，即EF段。此二阶段的线胀系数不同，表现在图6-23中为两个不同的斜率的直线线段。从A点到B点的体积变化是未固化的固化体系的热膨胀。从B点到D点是在固化温度Tc下以及所给的固

化时间内固化反应引起的收缩，称为反应收缩（或聚合收缩、等温体积收缩、化学收缩）。由D点到F点的体积变化是固化体系的冷却收缩（或物理收缩）。DE段为高弹态收缩，EF段为玻璃态收缩。BF的体积变化是固化体系的最大固化收缩。AF 是固化体系固化前后在室温下的体积变化。用它可以计算出通常所说的固化收缩率。此收缩率对于保证产品尺寸的精度和模具设计是很有用的。但是它不能确切地反映材料在固化过程中产生内应力的大小和机理。因此需要鞋一步做深入的分析。当树脂体系还是液态时（凝胶以前），大分子的运动是自由的。它与纤维、填料或被粘物表面的相对位置尚#固定，因此不会产生内应力。所以重要的是凝胶后的收缩，即空间网络结构形成后的收缩。图6-23中从C点到F点的体积变化值称为凝胶后收缩。此值愈小则内应力相应也愈低。进一步研究表明。内应力主要是玻璃态收缩所致。

Shimbo M.等人研究了四种脂肪链长度不同的二元胺与双酚A型环氧树脂828体系的固化收缩和内应力（表6-2）。按等当量配制。固化条件均为80℃/4h+180℃/4h。从表中可以看出，四个体系的线胀系数相差不大，随交联密度的增加，Tg增高，Tg与室温的温差增大，玻璃态收缩率增大，导致内应力增大。而高弹态的收缩率反而缩小。

2.环氧固化物的内应力及其产生机理

（1）固化内应力不均匀温度场的存在是固化内应力产生的主要因素之一。环氧树脂的导热性差，固化过程中升温速率过快，散热条件不同和冷却速率过快等都会在固化体系内形成不均匀的温度场。不均匀的固化温度将形成结构不均一的固化物，其收缩也不均匀。若不均匀收缩是在凝胶后，尤其是在进入玻璃态后发生时，就会因为收缩不均匀而产生内应力，从而造成材料变形、翘曲和性能劣化。若内应力超过材料的内聚强度或界面强度时，就会产生裂纹、脱粘、分层，甚至破坏。（2）温度内应力环氧固化物的线胀系数与纤维、填料或被粘物的线胀系数相差很大。在使用过程中随温度的变化两者之间因胀缩不均也会产生内应力，称为温度内应力。内应力的大小取决于两者线胀系数的差值和温度变化幅度。固化物在进行机械加工时也会产生内应力。切削速度愈慢、进刀速度愈快、刀具愈钝，则内应力愈大。这是由于机械加工时材料与刀具摩擦引起局部过热，刀具过后又迅速冷却造成的。此外，无应力构件长期放置也会产生内应力。这是由于环氧材料受温度变化及空气中的水分和氧气作用的结果。

3.环氧树脂基体的收缩和内应力与其结构的关系

环氧树脂基体产生收缩和内应力的内因归根结底是取决于体系的化学结构和物理结构。例如树脂和固化剂的分子组成和结构、用量比、交联密度和体系的均匀性等。因此了解固化体系的结构与其收缩和内应力的关系，从而正确地确定配方和工艺条件就具有重要的实际意义。

（1）脂肪族二元胺/双酚A环氧体系采用828环氧树脂；固化剂分别为乙二胺、

丁二胺、己二胺和十二烷基二胺（次甲基链数m分别为2、4、6、12），用量为等当量；促进剂为水杨酸，用量1PHR。固化条件：加促进剂时80℃/6h，无促进剂时80℃/4h+180℃/4h。测试结果列于表6-3。为了进行比较，还列入了用叔胺催化剂DMP-30固化环氧树脂体系的性能。固化条件为80℃/2h+180℃/6h。

固化物的线胀系数随温度变化的情况示于图6-24。图中Tg下角标的数字2、4、6、12表示所用二元胺中次甲基链数优。从图中可以看出，玻璃态和高弹态的线胀系数基本上是常数，变化很小。而在玻璃化转变区（Tg前后）线胀系数有很大的变化。

固化物在高弹态和玻璃态时的收缩与温度的关系示于图6-25。从图6-25a可以看到，四种交联密度不同的固化物在高弹态的收缩行为几乎是一条直线。这是因为四种固化物在高弹态下线胀系数相差极小的缘故（图6-24）。

玻璃态固化物的收缩如图6-25b所示。四种固化物的收缩随温度升高呈平行直线下降。若以室温T与玻璃化温度Tg之差（T-Tg）对收缩率作图，如图6-26所示。交联密度不同的四种固化物的收缩行为大体上也可用一根直线表示。这是由于四种固化物在玻璃态下线胀系数差别极小的缘故（图6-24）。

四种环氧固化物从180℃开始冷却引起的内应力的变化示于图6-27a。在高弹态区内看不到有内应力存在。而在玻璃态区内，内应力随温度的下降而增大。若以（T-Tg）对内应力作图，则其关系大体上呈一直线，如图6-27b所示。

从上可知，内应力在高弹态中基本上不产生，而在玻璃态区则随温度的下降呈直线比例上升。内应力与玻璃态区的收缩的关系如图6-28所示。基本上呈直线关系。

可以得出以下的初步结论：环氧固化物在固化过程中产生的内应力主要是玻璃态区的收缩所致。内应力的大小取决于收缩率的大小。玻璃态固化物的收缩与T-Tg 成直线关系。Tg愈高，玻璃态收缩愈大，内应力也愈大。因此，凡能影响Tg的结构因素都对内应力有影响。如本节实验所用的脂肪族二元胺随次甲基数的增加，相邻交联点间分子链长增加，交联密度减小，Tg下降，玻璃态收缩减小，内应力降低。又如交联网络中的醚结构比胺结构有利于Tg的提高，因而其内应力也增加。交联网络结构不同的胺/环氧固化物中的内应力与玻璃态区收缩的关系仍为直线关系，如图6-29所示。

（2）脂肪族二元酸/双酚A环氧体系采用828环氧树脂；固化剂分别为丁二酸、己二酸、壬二酸和癸二酸（次甲基链数少分别为2、4、7、8），用量为等当量；促进剂为N，N′-二甲基苄胺，用量为1PHR。固化条件：未加促进剂时180℃/6h；加促进剂时130℃/10h。测试结果列于表6-4。为了进行比较，也列入DMP-30催化剂固化环氧体系的性能。本组实验是用脂肪族二元酸代替上节中的脂肪族二元胺，而其它条件是相同的。因此产物的交联网络中除胺结构换成酯结构之外其他也是相同的。其研究结果也是相似的。为了避免内容上的重复，只介绍主要的结论。酸固化环氧树脂的内应力与Tg和室温T的差值Tg-T及玻璃态收缩率的关系示于图6-30。均为直线关系。

内应力与玻璃态收缩率的关系示于图6-31。也呈现直线关系。

从表6-4中可以看到，交联网络结构的变化会造成内应力的改变。运动性好的酯结构含量的增加，会导致Tg和内应力的降低。二元酸中次甲基数增加，Tg和内应力下降。其机理和上节胺固化体系相同。比较表6-3和表6-4可以看到酸固化体系的内应力小于胺固化体系。内应力减小的顺序大致为：胺体系（胺醚结构）＞胺加促进剂体系（主要为胺结构）＞酸体系（酯-醚结构）＞酸加促进剂体系（酯结构）。催化剂DMP-30体系（醚结构）的内应力最大（除乙二胺体系外）。同时Tg 和内应力还随固化剂中次甲基数的增加而降低。它们都与玻璃态的收缩率成正比关系。

4.无机填料对内应力的影响

无机填料的线胀系数比环氧固化物约小一个数量级，所以很早就被用来降低体系的收缩率，同时也往往会降低内应力。若使用不当，反而会增加内应力。现以DDM/828环氧树脂体系为例进行讨论。填料用玻璃珠和二氧化硅。固化条件80℃/2h+160℃/6h。体系的性能见图6-32及图6-33。

从图6-32可看到，两个体系的内应力、玻璃态收缩率和剪切模量随填料体积含量的增加分别在22%（玻璃珠）和17%(siO2)处都出现一个拐点。这是由于在拐点处的填料含量下填料颗粒开始接触，使固化物的变形显得困难，弹性模量增长加快、内应力因此增大。图6-33表示了此二体系的内应力与玻璃态收缩率的关系。图中曲线拐点的右侧是低填料量区，随着填料量的增加，收缩率和内应力一起下降，虽然剪切模量有所上升，但增长较缓慢（见图6-32c拐点左侧），而收缩率下降幅度较大，使内应力下降幅度也较大。与此相反，在高填料量区（图6-33拐点的左侧）虽然收缩率下降幅度减小（图4-32d拐点右侧），但是剪切模量却上升得很快（图

6-32c拐点右侧），因此内应力有了显著的上升。它们之间的关系可从内应力sO的计算公式中看出。

式中 Tg、T———分别为玻璃化温度和室温（25℃）；

αr、αa———分别为树脂和测定用的被粘物的线胀系数；

E———环氧固化物的杨氏弹性模量。它与剪切模量G的关系为E=2.66G。

表6-5列出玻璃珠填料用量对固化物性能的影响。填料量开始增加时内应力下降。用量超过22%后内应力回升，到一定值后其内应力甚至大于未加填料时的内应力。用内应力计算公式求得的计算值与实测值保持一定的比例关系（3.4±0.5）。这说明计算公式基本正确。电镜观察证实填料量增加填料间的接触加剧。

5.橡胶改性对环氧固化物内应力的影响

在环氧树脂中添加弹性模量小的橡胶体，是提高环氧固化物的韧性、降低内应力的常用方法。通常橡胶与环氧树脂的相溶性差，在固化过程中橡胶会析出形成两相结构，通常称为海岛结构。在环氧基体中分散有大量橡胶微粒。并可观察到两个Tg。现以聚丁二烯及其衍生物（端环氧基聚丁二烯、端羟基聚T二烯及端羧基聚丁二烯）为例，讨论他们对DMP-34催化剂828环氧固化物性能的影响。橡胶用量均为30质量份。测试结果见图6-34和表6-6。

这些固化物的内应力可分为三组，从图6-34, 中可以看到不添加橡胶的环氧固化物内应力最大。添加端羧基聚丁二烯后内应力最低。而添加其它三种橡胶的内应力相差不大，介于上述两种体系之间。从表6-6可以看到添加橡胶后固化物玻璃态收缩率都有所增加，但剪切模量大幅度降低，使内应力也有较大的降低。

电镜观察上述体系的断口有显著差别。未改性的环氧固化物断口呈明显的脆性破坏。其它三组（编号2、3、4）的断口上可看到橡胶粒子全部脱落的痕迹，而用端羧基聚丁二烯改性的固化物断口上能看到橡胶相破坏现象。这表明二者之间有明显的化学键结合，这是它能显著地降低内应力的原因之一。

用羧基丁腈橡胶等改性也有类似的效果。

6.降低内应力的途径

内应力的存在不论对外力是起削弱作用还是叠加作用，它都将影响所制得的材料的真实力学性能，使材料的力学性能分散性增大，引起制品翘曲变形，性能劣化，

甚至产生裂纹，直至破坏。所以降低环氧基体的内应力是一个很重要的问题。要减少内应力可从两方面着手：一是尽量减少内应力的产生；二是使已产生的内应力尽量松弛掉。这些可以通过材料设计和工艺设计来实现。

从以上的实验研究和初步的理论分析，以及内应力的计算公式可以把支配固化物内应力的主要因素归纳如下：

（1）玻璃态的收缩率和线胀系数；

（2）玻璃化温度Tg或Tg与室温的温度差；

（3）玻璃态的弹性模量。

而这些都取决于原材料（树脂、固化剂、改性剂等）的结构和所形成固化物的结构。因此在材料设计时应选用模量低的、收缩率小的、线胀系数小的树脂体系；选用韧性树脂体系；选用低温固化体系；使形成韧性界面层；加入粉状无机填料（应注意，填料过多会适得其反）等措施。在制造工艺方面可采用低温固化工艺；延长固化持续时间；降低升温和冷却速率，尽量保持均匀的温度场；进行后热处理以松弛内应力；使纤维及填料分布均匀；采用压力浇铸，即在凝胶前就预加以压力等措施。在采用以上措施时应全面综合考虑对材料的耐热性、强度等要求。采取恰当的方案。

1 前言目前已开发的高分子材料的实际使用性能与其理论性能相比尚存在很大差距。根据化学键的强度和链间相互作用力的强度,可以估算高分子材料的理论强度。但是,所估算的理论强度比高分子的实际使用强度大10～1000 倍。其实际使用强度之所以大大降低,一个重要原因是材料内部的应力集中。应力集中有的是杂质引起的,有的是材料内部的缺陷引起的,例如晶格缺陷和裂痕等。但材料的收缩应力也是不可忽视的重要因素。它是一种潜在的破坏因素,使得聚合物基体内部,胶接接头(胶粘剂) 或树脂基体与纤维界面之间(复合材料) 在无外载时就已存在相当可观的应力,造成基体强度的下降,胶接接头的脱胶,或复合材料的开裂、挠曲以及尺寸不稳定等。收缩应力也使胶接接头或树脂纤维界面容易受氧、水等环境因素的侵袭,使材料容易老化,影响其使用寿命。所以,减弱甚至消除收缩应力,是提高高分子材料性能的一个重要途径。

2 树脂固化时体积收缩内应力的本质几乎所有的烯类单位在聚合过程中或多或少地产生体积收缩。例如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯从单体聚合成高分子,体积收缩分别为14.15 %和21.12 %。产生体积收缩的因素很多,其中一个重要原因是,本来以范德华力作用的单体分子,由于聚合反应,变成了化学键(共价键) 连接。很明显共价键距离小于范德华力距离,这样,原子在聚合物中就比在线形单体中排裂紧密得多,必然导致聚合过程中的体积收缩。对于缩聚反应,例如,对苯二甲酸与乙二醇的缩合反应生成聚酯和副产物水。为了提高聚合物的分子量,缩聚反应后期,要在高温、高真空下把生成的水从聚合反应体系中除去。这样除了从单体分子间的范德华作用力距离变成聚合物中结构单元之间的共价键距离而产生体积收缩外,消除小分子的反应,还进一步增加了体积的收缩。一般地,缩聚反应过程产生的体积收缩要比相应的加聚反应大,而且,消除的小分子量越大,体积收缩率越大。当己二酸、己二酸甲酯、己二酸丁酯、己二酸辛酯分别与己二胺缩合时,由于消除的小分子从

水、甲醇、丁醇到辛醇,分子量逐渐增加,聚合反应体系的体积收缩率从22 %逐渐增大到66 % 。在有些工业生产中,我们无需关心聚合体系的体积收缩,例如用悬浮聚合法生产出聚氯乙烯、聚苯乙烯后,再根据需要将聚合物加工成工业制品,这里聚合体系的体积收缩并不对产品的质量有什么影响。但是,在另一些场合,例如热固性树脂用作胶粘剂或复合材料等,我们必须充分重视聚合过程中的体积收缩及其产生的各种效应,如收缩应力、铸件变型、涂层起皱等,本文仅讨论收缩应力效应。我们将聚合过程中体积收缩产生的内应力称为收缩应力。树脂作为胶粘剂使用时,收缩应力将导致胶接强度大大降低,还可能加速老化的进程。体积收缩近似正比于单位体积内单体分子的数目。单体分子体积越小,聚合时体积收缩越大,这是因为单体分子体积小了,就有更多的范德华力作用距离变为共价键距离。已经证明双酚A 型环氧树脂的胶接强度与树脂的分子量有关,剪切强度随分子量的增大而提高。不过,收缩应力的大小并不正比于整个固化过程的体积收缩率。研究1 ,3 - 二甲胺基环已烷对环氧树脂的固化反应发现,环氧树脂在固化过程中的体积收缩绝大部分是发生在凝胶化以前,但是凝胶化后的少部分体积的收缩却产生了很大的内应力。实验中如果不断测定固化体系中凝胶的含量和环氧树脂的内应力,可以发现凝胶开始时才产生的内应力,并且随凝胶增多而迅速增大。因为凝胶化前体系仍具有流动性,凝胶化之后,分子运动受到了阻碍,进一步的固化反应是造成收缩应力的主要原因。反应物的官能度越高,发生凝胶化时,官能团的反应程度越低。因此,官能度高的反应体系,在固化之后将产生较高的内应力。这可能是环氧酚醛树脂胶粘剂的胶接强度比双酚A 型环氧树脂胶粘剂低的主要原因之一。 3 收缩应力的消除途径目前减少体积收缩率,即减少收缩应力,提高材料强度和使用寿命的方法主要有以下几种: 3.1 降低反应体系中官能团的浓度。固化反应引起的体积收缩率与体系中参加反应的官能团浓度有关,所以,可以考虑采用分子链较长而反应官能团较少的树脂。实践中常采用共聚或者提高预聚物的分子量等措施。例如,用苯酞作固化剂的双酚A型或间苯二酚型环氧树脂胶粘剂,分子量越高,树脂中参加反应的官能团越少,收缩应力就越小,胶接强度就越高。当然并非分子量越大越好。因为分子量增大,必然伴随着粘度的增加。当粘度过大,粘合剂不能很好地浸润胶接件的表面时,胶接强度就会严重下降。所以必须综合考虑,选择合适的分子量。3.2 加入高分子增韧剂一种方法是使某种高聚物溶于树指的预聚物中,在固化过程中,由于树脂分子量的增大造成这种高聚物的析出。相分离时发生的体积膨胀,可以抵消一部分体积收缩。例如不饱和聚酯中加入聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、聚酯等热塑性高分子,可使体积收缩率显著降低〔3〕。另一种方法是,如在环氧树脂中加入分子量相对较大的低分子量的聚酰胺等,可以提高环氧固化物的韧性和延伸率,降低弹性模量,有效地传递固化应力和热效应,使内应力分散均匀,达到降低收缩应力的目的。 3.3 加入无机粉状填料由于填料不参与化学反应,硅微粉、Al2O3 粉的加入降低了树脂单体在整个体系中的体积分数,即使固化收缩率降低,同时也降低了树脂固化物的热膨胀系数。当受应力作用时,填料还起着均匀分散应力的作用。因此加入适当数量的粉状填料使某些胶粘剂的强度显著提高。3.4 改进固化工艺在固化温度和时间的选择上,初期应尽可能采用低温固化,以延长凝胶化时间;在凝胶化后的固化反应中,应采用逐步分级的阶梯型固化工艺;固化完成后的冷却过程应缓慢,使交联结构的固化树脂慢慢冷却收缩。另外,预先用适当的偶联剂处理被胶接物件的表面,也可以减少胶接面上的内应力。3.5 利用膨胀单体共聚上述数种方法,都只能在某种程度上消减体积收缩而产生的内应力,但不能从根本上消除内应力。固化时的体积收缩是由单体和相应聚合物的结构决定的。要想彻底消除收缩应力,必须改变引起体积收缩的结构因素。研究发现,开环聚合反应与缩聚反应和加聚反应相比,体积收缩率较小。这不仅是因为开环聚合反应过程中没有小分子化合物生成,更重要的是在开环聚合反应中,每有一个范德华距离转变成共价距离,必有一个共价距离转变成接近范德华距离。由此产生的收缩和膨胀可以部分抵消。进一步的研究发现,开环聚合反应体积收缩大小与环的大小有关。随着环的增大,开环后生成的近范氏越来

越接近范氏距离,体积收缩率因而减小。这里讨论的只是单环单体。若单体为双环单体,发生双开环聚合反应,则有两个单键断裂变为近范德华距离,有可能使聚合后体积收缩更小、不收缩甚至膨胀。在聚合过程中另一个体积变化的因素是从单体到聚合物熵的变化,或者说单体到相应聚合物的自由体积的变化,也就是在单体和聚合物中原子堆积的紧密程度的变化。如果单体或聚合物是晶体,其原子(或分子) 的排列就更为紧密,进而显著地影响聚合物体积的变化,如以晶态单体到非晶态的聚合物,熵的变化将会造成体积膨胀。从上面的分析可以推论:双螺环或多螺环的结晶性单体聚合时有可能实现体积膨胀。事实证明了上述结论的正确性。

70 年代以来,人们合成并聚合了一系列新的双螺环及多螺环单体,其中许多在聚合过程中产生体积膨胀。我们把这类聚合反应称为膨胀聚合反应,能进行膨胀聚合的单体称为膨胀单体。目前发现的膨胀单体主要有螺环原酸酯类、双环原酸酯类、螺环原碳酸酯类和缩酮内酯类。开环方式主要是阳离子型和自由基型。虽然膨胀单体和膨胀聚合反应具有广阔的应用前景,但目前其最主要的应用是与热固性树脂共聚,以控制、调节树脂的体积收缩,减少收缩应力,从而使树脂性能改善。

应力分析电测法

第一章应力分析电测法 §1-1 概述 实验应力分析，是利用实验的方法来测定构件内应力或应变的一种技术。它在工程应用领域是确定构件的承载能力，验证理论分析结果，改进构件设计的一种重要手段。目前，实验应力分析技术已经形成一门学科并广泛应用于机械、动力、土木、水利、航空、材料化工和生物力学等领域。 应力分析试验是利用物理原理，把不易测量的力学量，如应力、应变等，转换成易测量的其他物理量，如光强、电压等，并且这种转换在理论上有确定的关系。这样，可以通过测量这些物理量得到相应力学量的确定关系。 电测应力分析是利用金属丝的“电阻-应变”效应实现应变—电压转换的一种力学实验技术。于20世纪30年代逐步应用于工程测试。20世纪50年代，出现箔式应变计，由于箔式应变计便于大批量、标准化制造，使电测法逐步规范化和规模化，使之成为测量物体表面应变的一种常规测试方法。目前商品化的应变计达2万余种，应用范围扩展到振动、高温、高压、液下、高速、强辐射等极端环境下的测量。应变电测法也是某些力学量传感器的技术基础，广泛应用于传感器的设计。应变电测法的主要缺点是：一只应变计仅能测量物体表面一点的某个方向的应变。因此，需要多点、多方向布设应变计，才能得到全场测量的近似值。另外，应变计存在有限面积，当贴附于测点时，反映的应变是片基面积内的平均应变。对于高应变梯度测试精度较差。 本章将介绍应变电测法——简称“电测法”基本原理与试验技术。 §1-2 应变电测法原理 应变电测法是利用金属丝的“电阻应变效应”测量构件表面应变的一种实验应力分析技术。在测量硬件上主要由3部分组成： 1.电阻应变片：作为传感器将应变量转换成可测量的电量参数。 2.测量电桥：组成各种测量电路。 3.电阻应变仪：输入测量电路获取的信号加以放大并转换成实际应变值。 一.电阻应变片的工作原理 1.金属丝的电阻应变效应

胶水固化原理

胶水固化原理 胶水固化原理是指在粘合剂与被粘材料接触后，通过化学或物理作用使粘合剂形成坚固稳定的结合状态的过程。一般来说，粘合剂的固化形式可以分为化学固化和物理固化两种。 1. 化学固化 化学固化主要是指通过粘合剂与被粘材料的化学反应，产生新的化学键，使粘合剂与被粘材料固定在一起的过程。常见的化学固化粘合剂有环氧树脂、聚氨酯、酚醛等。 （1）环氧树脂固化原理 环氧树脂是一种常用的化学固化粘合剂，它由环氧树脂和固化剂两部分组成。固化剂包括聚胺、酸酐、酰胺等，与环氧树脂中的环氧基固化反应，生成环氧基填充后的网状结构，从而使粘接处达到坚固的状态。 （2）聚氨酯固化原理 聚氨酯是另一种常用的化学固化粘合剂，其固化原理是通过聚异氰酸酯和多元醇等反应，产生尿素键和酯键，形成交联结构，从而固化粘合剂与被粘材料。 化学固化粘合剂有较高的强度和耐热性，但需要在一定条件下进行反应，如温度、压力、时间等，因此生产过程较为复杂。 2. 物理固化 热固性胶水主要是树脂与硬化剂混合后，在一定温度下发生交联反应，使粘合剂从液态变为固态的过程。常见的热固性胶水有酚醛树脂、尿素甲醛树脂等。 （2）紫外线固化胶水固化原理 紫外线固化胶水是指在紫外线照射下，通过引发剂的作用促使粘合剂中的聚合物发生交联反应，使其从液态变为固态的过程。紫外线固化胶水固化速度快，不需要加热，并且对被粘材料的热敏性较小。 胶水的固化原理是通过化学或物理反应将粘合剂与被粘材料紧密结合，从而形成坚固稳定的结合状态，具有很重要的应用价值。在现代社会，粘合技术已经成为了一个重要的行业，应用范围也非常广泛。例如在汽车制造、家电制造、房屋建筑等领域中，都需要使用各种各样的胶水来粘合材料，以达到安全和耐久的要求。 随着科技的不断发展，新型的胶水材料也不断涌现。近年来，新型环保型胶水的应用逐渐普及，这类胶水使用生物基原材料而非化学合成原材料，具有环保、健康的特点。

提高胶水强度的方法

1.提高表面粗糙度 当胶粘剂良好地浸润被粘材料表面时(接触角θ<90°),表面的粗糙化有利于提高胶粘剂液体对表面的浸润程度,增加胶粘剂与被粘材料的接触点密度,从而有利于提高粘接强度？ 2.表面处理 由于被粘材料存在氧化层(如锈蚀)？镀铬层？磷化层？脱模剂等形成的“弱边界层”,被粘物的表面处理将影响粘接强度，铝及铝合金的表面处理,希望铝表面生成氧化铝结晶,而自然氧化的铝表面是十分不规则的？相当疏松的氧化铝层,不利于粘接？ 3.渗透 已粘接的接头,受环境气氛的作用,常常被渗进一些其他低分子？例如,接头在潮湿环境或水下,水分子渗透入胶层;聚合物胶层在有机溶剂中,溶剂分子渗透入聚合物中？低分子的透入首先使胶层变形,然后进入胶层与被粘物界面？使胶层强度降低,从而导致粘接的破坏？ 4.迁移 含有增塑剂被粘材料,由于这些小分子物与聚合物大分子的相容性较差,容易从聚合物表层或界面上迁移出来？迁移出的小分子若聚集在界面上就会妨碍胶粘剂与被粘材料的粘接,造成粘接失效？ 5.压力 在粘接时,向粘接面施以压力,使胶粘剂更容易充满被粘体表面上的坑洞,甚至流入深孔和毛细管中,减少粘接缺陷？对于粘度较小的胶粘剂,加压时会过度地流淌,造成缺胶？因此,应待粘度较大时再施加压力,也促使被粘体表面上的气体逸出,减少粘接区的气孔？ 6.胶层厚度 较厚的胶层易产生气泡？缺陷和早期断裂,因此应使胶层尽可能薄一些,以获得较高的粘接强度？另外,厚胶层在受热后的热膨胀在界面区所造成的热应力也较大,更容易引起接头破坏？ 7.负荷应力 在实际的接头上作用的应力是复杂的,包括剪切应力？剥离应力和交变应力？ (1)切应力:由于偏心的张力作用,在粘接端头出现应力集中,除剪切力外,还存在着与界面方向一致的拉伸力和与界面方向垂直的撕裂力？此时,接头在剪切应力作用下,被粘物的厚度越大,接头的强度则越大？ (2)在设计时尽量避免采用会产生剥离应力的接头方式？ (3)交变应力:在接头上胶粘剂因交变应力而逐渐疲劳,在远低于静应力值的条件下破坏？强韧的？弹性的胶粘剂(如某些橡胶态胶粘剂)耐疲性能良好。 8.内应力

胶粘剂粘接强度的分类与检测方法

胶粘剂粘接强度的分类与检测方法 评价粘接质量最常用的方法就是测定粘接强度。表征胶粘剂性能往往都 要给出强度数据，粘接强度是胶粘技术当中一项重要指标，对于选用胶粘剂、研制新胶种、进行接头设计、改进粘接工艺、正确应用胶粘结构很有指导意义。 1.粘接强度定义 粘接强度是指在外力作用下，使胶粘件中的胶粘剂与被粘物界面或其邻近处发生破坏所需要的应力，粘接强度又称为胶接强度。 粘接强度是胶粘体系破坏时所需要的应力，其大小不仅取决于粘合力、胶粘剂的力学性能、被粘物的性质、粘接工艺，而且还与接头形式、受力情况(种类、大小、方向、频率)、环境因素(温度、湿度、压力、介质) 和测试条件、实验技术等有关。由此可见，粘合力只是决定粘接强度的重要因素之一，所以粘接强度和粘合力是两个意义完全不同的概念，绝不能混为一谈。 2.粘接接头的受力形式 粘接接头在外力作用下胶层所受到的力，可以归纳为剪切、拉伸、不均 匀扯离和剥离4种形式。 Mi INI") 怫i«n r 0处 粘接接头的受力炎型,二嘉哈卷测网 (1)剪切。外力大小相等、方向相反，基本与粘接面平行，并均匀分布在整个粘接面上。 (2)拉伸。亦称均匀扯离，受到方向相反拉力的作用，垂直于粘接面，并均匀分布在整个粘接面上。 (3)不均匀扯离。也叫劈裂，外力作用的方向虽然也垂直于粘接面，但是

分布不均匀。 (4)剥离。外力作用的方向与粘接面成一定角度，基本分布在粘接面的一条直线上上述4种力，在同一胶粘体系中很有可能有几种力同时存在，只是何者为主的问题。 3.粘接强度的分类 根据粘接接头受力情况不同，粘接强度具体可以分为剪切强度、拉伸强度、不均匀扯离强度、剥离强度、压缩强度、冲击强度、弯曲强度、扭转强度、疲劳强度、抗蠕变强度等。 (1)剪切强度 剪切强度是指粘接件破坏时，单位粘接面所能承受的剪切力，其单位用兆帕(MPa)表示。 剪切强度按测试时的受力方式又分为拉伸剪切、压缩剪切、扭转剪切和弯曲剪切强度等。 不同性能的胶粘剂，剪切强度亦不同，在一般情况下，韧性胶粘剂比柔性胶粘剂的剪切强度大。大量试验表明，胶层厚度越薄，剪切强度越高。 测试条件影响最大的是环境温度和试验速度，随着温度升高剪切强度下降，随着试验速度的减慢剪切强度降低，这说明温度和速度具有等效关系，即提高测试温度相当于降低加载速度。 (2)拉伸强度 拉伸强度又称均匀扯离强度、正拉强度，是指粘接受力破坏时，单位面积所承受的拉伸力，单位用兆帕(MPa)表示。 因为拉伸比剪切受力均匀得多，所以一般胶粘剂的拉伸强度都比剪切强度高得很多。在实际测定时，试件在外力作用下，由于胶粘剂的变形比被粘物大，加之外力作用的不同轴性，很可能产生剪切，也会有横向压缩，因此，在扯断时就可能出现同时断裂。若能增加试样的长度和减小粘接面积，便可降低扯断时剥离的影响，使应力作用分布更为均匀。弹性模量、胶层厚度、试验温度和加载速度对拉伸强度的影响基本与剪切强度相似。 (3)剥离强度 剥离强度是在规定的剥离条件下，使粘接件分离时单位宽度所能承受的最大载荷，其单位用kN/m表示。

耐磨胶粘涂层固化残余应力的测试分析

耐磨胶粘涂层固化残余应力的测试分析 1.引言 耐磨胶粘涂层是一种常见的表面涂层材料，广泛应用于运输、建筑和工业领域等。这种涂层通常用于增加表面硬度、降低摩擦系数、提高耐用性和耐磨性。然而，这种涂层在使用过程中容易发生固化残余应力，导致涂层失效。因此，正确评估和控制这种应力变得至关重要。本文将讨论如何测试和分析耐磨胶粘涂层固化残余应力。 2.实验材料和方法 本实验采用的是一种商业化的耐磨胶粘涂层。首先，我们使用拉伸试验机对涂层的机械性能进行测试。然后，在对涂层进行在160°C温度下进行60分钟的热固化处理之后，再次进行拉伸测试。最后，使用X射线衍射仪测量固化涂层材料的残余应力。

3.结果与讨论 本实验结果表明，未固化的耐磨胶粘涂层具有较小的弹性模量和居中拉伸强度。但是，在热固化之后，涂层的机械性能显著提高。另外，固化残余应力也随之产生，其强度可达到25-30MPa。 为进一步研究固化残余应力的影响，我们根据线性弹性理论计算了应力松弛过程的时间。结果表明，固化残余应力的松弛时间大约在数小时到几日之间。因此，在设计和制造耐磨胶粘涂层的过程中需要对这种应力进行充分考虑。 4.结论 本实验结果表明，耐磨胶粘涂层的固化残余应力对于涂层的耐久性和可靠性具有重要影响。为了充分评估和控制这种应力，我们建议在涂层的制造和使用中进行实验测试和理论分析。这将有助于确保涂层的长期稳定性和性能。除了热固化，耐磨胶

粘涂层还可以使用紫外线固化（UV-C）等技术。在使用UV- C固化的情况下，由于短时间内需要快速固化，会引起更严重 的固化残余应力。因此，需要更加谨慎地控制和管理这种应力。 另外，涂层设计和材料选择也可以对固化残余应力进行限制。例如，选择具有良好流动性的涂料，以便在涂层的施工过程中集中控制应力分布。此外，将粘结剂和填充物优化为具有轻微热膨胀的配方，可以有效地减轻固化残余应力。 总之，测试和分析耐磨胶粘涂层固化残余应力是一项重要的工作，可以帮助制造商评估并控制涂层的性能。在设计和制造涂层的过程中，掌握和应用这些技术和信息是非常重要的，以确保涂层的质量和可靠性。此外，对于涂层的应用领域和环境条件也需要进行适当考虑，因为这些因素可能会导致应力变化和涂层失效。例如，高温和潮湿的环境可能会导致涂层松动和应力分布失衡。因此，在实际应用中，需要结合实际情况进行涂

胶粘剂的粘接强度分析

胶粘剂的粘接强度分析 胶粘剂是一种用于将两个或多个物体粘在一起的材料。它具有众多优点，如方便使用、高粘接强度、良好的化学稳定性和耐高温等。在实际应 用中，胶粘剂的粘接强度是评估其性能的重要指标。本文将对胶粘剂的粘 接强度进行深入分析。 胶粘剂的粘接强度受到多种因素的影响，包括材料的性质、表面处理、胶粘剂的选择和使用条件等。首先，材料的性质对粘接强度起着重要作用。通常，亲水性材料容易与水基胶粘剂粘结，疏水性材料则需要选择与之相 适应的胶粘剂。此外，材料的表面性质也对粘接强度有影响。表面处理可 以改变材料的表面能，提高胶粘剂与物体的接触面积，进而提高粘接强度。 胶粘剂的选择也是影响粘接强度的重要因素。根据应用的要求，我们 可以选择不同类型的胶粘剂，如热固性胶粘剂、双组份胶粘剂和压敏胶粘 剂等。热固性胶粘剂通常需要高温固化，适用于高强度要求的场合。双组 份胶粘剂由于具有较长的固化时间，适用于需要较长时间工作的环境。压 敏胶粘剂则可以立即粘结，适用于需要快速装配的场合。 此外，胶粘剂的使用条件也会影响粘接强度。温度、湿度和压力是常 见的影响因素。温度的变化可以影响胶粘剂的粘接性能，因此在不同的温 度下进行粘接时，需要选择适用的胶粘剂。湿度也会影响胶粘剂的固化速 度和粘接强度，因此在潮湿环境下进行粘接时，需要使用具有良好湿度适 应性的胶粘剂。适当的压力能够提高粘接强度，但过大的压力则可能导致 胶粘层变薄，降低粘接强度。 评估胶粘剂的粘接强度通常采用标准试验方法。常见的方法包括剪切 强度测试、拉伸强度测试和剥离强度测试等。剪切强度测试可以评估胶粘

剂在剪切应力下的性能；拉伸强度测试可以评估在拉伸应力下的性能；剥 离强度测试可以评估胶粘剂在受到剥离力时的性能。这些试验可以在实验 室条件下进行，通过测定断裂面积和力学性能来获得粘接强度数据。 在实际应用中，胶粘剂的粘接强度不仅与胶粘剂本身有关，还与材料 的选择、表面处理和使用条件等多种因素有关。通过合理选择胶粘剂类型、进行适当的表面处理和控制使用条件，可以提高胶粘剂的粘接强度。此外，随着技术的不断发展，新型的胶粘剂和粘接技术也在不断涌现，为提高胶 粘剂的粘接强度提供了更多可能性。

胶水固化应力分析

胶水固化应力分析 1.液体胶水中的溶剂挥发：胶水在涂布或液相混合后，其中的溶剂会 在固化过程中挥发出来。当液体胶水向固化转变时，挥发速度较快的溶剂 会造成胶体内部的应力集中，导致固化应力的产生。 2.固化反应的体积效应：胶水的固化反应通常是一个体积收缩过程， 即固化后的体积小于固化前的体积。这种体积收缩会导致固化应力的产生，并引起胶接结构的变形和应力集中。 3.胶水的粘性变化：胶水在固化过程中，粘度会发生变化。粘度的增 大会导致固化应力的增加，而粘度的减小则会减小固化应力。 为了进行胶水固化应力的分析，可以采用以下方法： 1.数值模拟：通过建立数学模型，利用有限元方法等计算手段，对胶 水固化过程进行模拟和计算。通过模拟计算可以得到胶水的应力分布和固 化应力的大小，为胶接结构的设计提供参考。 2.实验测试：通过设计合适的实验装置和方法，进行实验测试。可以 通过测量固化胶水的体积变化、应力分布和力学性能等指标，来评估固化 应力的大小和对胶接结构的影响。 3.分析固化反应动力学：固化反应动力学是研究固化物质在化学反应 中的速率和机理的科学。通过对胶水固化反应动力学的分析，可以了解固 化过程中应力的产生机理，并采取相应的措施来减小固化应力。 为了减小胶水固化应力的影响，可以采取以下措施：

1.选择合适的胶水：对于具有较大固化应力的胶水，可以选择具有较 小固化应力的胶水替代。通过对不同胶水的固化应力进行评估和比较，选 用合适的胶水来减少固化应力的产生。 2.控制固化条件：固化条件，如温度、湿度等对固化应力有重要影响。可以通过控制固化条件来减小固化应力的大小，例如降低固化温度或提高 固化湿度等。 3.加强胶接结构的设计：通过合理设计胶接结构，如适当增加连接面积、采用适当的连接方式等，可以减小胶水固化应力对胶接结构的影响， 提高结构的稳定性。 总之，胶水固化应力的分析对于胶接结构的设计和性能提升具有重要 意义。通过合理选择胶水、控制固化条件和加强结构设计，可以减小固化 应力对胶接结构的影响，提高胶接结构的可靠性和稳定性。

胶水固化曲线

胶水固化曲线 胶水是一种常见的粘合材料，广泛应用于各个领域。在使用胶水时，我们需要了解胶水的固化曲线，以便更好地掌握胶水的使用方法和效果。 一、胶水的固化过程 胶水的固化过程可以分为三个阶段：初期固化阶段、中期固化阶段和 后期固化阶段。 初期固化阶段：胶水刚刚涂抹时，胶水的粘度较低，容易流动。此时，胶水的固化速度较慢，需要一定的时间才能达到初步固化状态。 中期固化阶段：随着时间的推移，胶水的粘度逐渐增加，流动性逐渐 减弱。此时，胶水的固化速度逐渐加快，胶水开始逐渐变硬。 后期固化阶段：当胶水的粘度达到一定程度时，胶水的固化速度开始 减缓。此时，胶水已经基本上达到了固化状态，但仍需要一定的时间 才能完全固化。 二、胶水的固化曲线 胶水的固化曲线是指胶水在固化过程中的粘度变化曲线。一般来说， 胶水的固化曲线可以分为以下几个阶段：

1. 初期固化阶段：此时，胶水的粘度较低，固化速度较慢，固化曲线 呈现出一个缓慢上升的趋势。 2. 中期固化阶段：随着时间的推移，胶水的粘度逐渐增加，固化速度 逐渐加快，固化曲线呈现出一个急剧上升的趋势。 3. 后期固化阶段：当胶水的粘度达到一定程度时，固化速度开始减缓，固化曲线呈现出一个缓慢上升的趋势。 4. 完全固化阶段：当胶水完全固化后，固化曲线趋于平稳，不再有明 显的变化。 三、胶水的使用方法 根据胶水的固化曲线，我们可以更好地掌握胶水的使用方法。一般来说，我们应该在胶水的中期固化阶段进行粘合，这样可以保证粘合效 果最好。如果在初期固化阶段进行粘合，胶水的粘度较低，容易流动，粘合效果不佳；如果在后期固化阶段进行粘合，胶水的粘度较高，难 以粘合。 此外，我们还应该注意胶水的使用量和涂布均匀度。使用过多的胶水 会导致固化时间延长，使用过少的胶水则会影响粘合效果。涂布不均 匀也会导致粘合效果不佳。

环氧胶黏剂应力评价方式

环氧胶黏剂应力评价方式 1.引言 1.1 概述 环氧胶黏剂是一种常用的胶黏剂，其具有优异的粘接性能和耐久性，被广泛应用于工业领域。然而，在实际应用中，由于各种外部力的作用，胶黏剂会受到不同程度的应力。这些应力可能来自于温度变化、机械加载、湿度变化等多个因素。 对环氧胶黏剂的应力评价至关重要，它可以帮助我们了解胶黏剂在不同应力下的性能表现。只有通过合适的应力评价方式，我们才能更好地选择合适的环氧胶黏剂，并确保其使用时具有可靠的粘接性能。 本文将介绍目前常用的两种环氧胶黏剂应力评价方式。第一种方式是基于环氧胶黏剂的力学性能进行评价，包括抗剪强度、拉伸强度、压缩强度等。通过测试这些力学性能，可以了解胶黏剂在外力作用下的抗拉、抗剪、抗压能力，从而评估其在实际应用中的稳定性。 第二种方式是基于环氧胶黏剂在不同环境下的性能变化进行评价。这包括胶黏剂在高温、低温、湿度等特殊环境下的粘接性能。通过模拟实际应用场景中的环境条件，可以测试环氧胶黏剂的耐温性、耐湿性等性能指标，判断其在不同环境下的可靠性。

通过对这两种应力评价方式的总结，我们可以更全面地了解环氧胶黏剂的性能特点，并根据具体应用需求选择适合的环氧胶黏剂。这将有助于提高胶黏剂的使用效果和使用寿命，从而更好地满足实际应用需求。 1.2 文章结构 文章结构部分是对整篇文章的组织和结构进行介绍。在本篇长文中，文章按照引言、正文和结论三部分来组织。 引言部分在介绍文章的主题前，首先提供了概述，对环氧胶黏剂应力评价方式的研究领域进行了简要的介绍和背景说明。接下来，介绍了文章的结构，即该长文分为引言、正文和结论三个部分，并简要描述了各个部分的内容和要点。最后，明确了本文的目的，即为了对环氧胶黏剂应力评价方式进行深入探讨和分析。 文章的正文部分是整个长文的核心，主要涉及两种不同的环氧胶黏剂应力评价方式。第一种应力评价方式在第2.1节进行了详细介绍，包括其原理、方法和应用领域等内容。而第二种应力评价方式则在第2.2节进行了较为详尽的叙述，包括其特点、实验过程以及与第一种方式的对比等。 在结论部分，分别对第一种和第二种应力评价方式进行了总结。第3.1节对第一种应力评价方式进行了概述，并提出了其优点和不足之处。接着，第3.2节总结了第二种应力评价方式的特点和优势，并指出了其在实际应

粘接强度检测知识大全

粘接强度检测知识大全 评价粘接质量最常用的方法就是测定粘接强度。表征胶粘剂性能往往都要给出强度数据，粘接强度是胶粘技术当中一项重要指标，对于选用胶粘剂、研制新胶种、进行接头设计、改进粘接工艺、正确应用胶粘结构很有指导意义。 1.粘接强度定义 粘接强度是指在外力作用下，使胶粘件中的胶粘剂与被粘物界面或其邻近处发生破坏所需要的应力，粘接强度又称为胶接强度。 粘接强度是胶粘体系破坏时所需要的应力，其大小不仅取决于粘合力、胶粘剂的力学性能、被粘物的性质、粘接工艺，而且还与接头形式、受力情况(种类、大小、方向、频率)、环境因素(温度、湿度、压力、介质)和测试条件、实验技术等有关。由此可见，粘合力只是决定粘接强度的重要因素之一，所以粘接强度和粘合力是两个意义完全不同的概念，绝不能混为一谈。 2.粘接接头的受力形式 粘接接头在外力作用下胶层所受到的力，可以归纳为剪切、拉伸、不均匀扯离和剥离4种形式。 (1)剪切。外力大小相等、方向相反，基本与粘接面平行，并均匀分布在整个粘接面上。 (2)拉伸。亦称均匀扯离，受到方向相反拉力的作用，垂直于粘接面，并均匀分布在整个粘接面上。

(3)不均匀扯离。也叫劈裂，外力作用的方向虽然也垂直于粘接面，但是分布不均匀。 (4)剥离。外力作用的方向与粘接面成一定角度，基本分布在粘接面的一条直线上上述4种力，在同一胶粘体系中很有可能有几种力同时存在，只是何者为主的问题。 3.粘接强度的分类 根据粘接接头受力情况不同，粘接强度具体可以分为剪切强度、拉伸强度、不均匀扯离强度、剥离强度、压缩强度、冲击强度、弯曲强度、扭转强度、疲劳强度、抗蠕变强度等。 (1)剪切强度 剪切强度是指粘接件破坏时，单位粘接面所能承受的剪切力，其单位用兆帕(MPa)表示。 剪切强度按测试时的受力方式又分为拉伸剪切、压缩剪切、扭转剪切和弯曲剪切强度等。 不同性能的胶粘剂，剪切强度亦不同，在一般情况下，韧性胶粘剂比柔性胶粘剂的剪切强度大。大量试验表明，胶层厚度越薄，剪切强度越高。 测试条件影响最大的是环境温度和试验速度，随着温度升高剪切强度下降，随着试验速度的减慢剪切强度降低，这说明温度和速度具有等效关系，即提高测试温度相当于降低加载速度。 (2)拉伸强度 拉伸强度又称均匀扯离强度、正拉强度，是指粘接受力破坏时，单位面积所承受的拉伸力，单位用兆帕(MPa)表示。 因为拉伸比剪切受力均匀得多，所以一般胶粘剂的拉伸强度都比剪切强度高得很多。在实际测定时，试件在外力作用下，由于胶粘剂的变形比被粘物大，加之外力作用的不同轴性，很可能产生剪切，也会有横向压缩，因此，在扯断时就可能出现同时断裂。若能增加试样的长度和减小粘接面积，便可降低扯断时剥离的影响，使应力作用分布更为均匀。弹性模量、胶层厚度、试验温度和加载速度对拉伸强度的影响基本与剪切强度相似。

胶水固化应力分析

一维固化收缩应力的研究 中国玻璃钢综合信息网日期: 2005-02-21 阅读: 2713 字体:大中小双击鼠标滚屏 1引言 由玻璃纤维和不饱和聚醋树脂(UP)组成的复合材料广泛用于各种制品生产，在树脂固化过程中由于树脂的体积收缩会产生残余应力。从而导致树脂的断裂，而且，树脂收缩可能会降低制品的表面质量。例如在大型构件成型时，产品容易产生变形和翘曲。许多学者提出树脂固化收缩与残余应力之间有着密切的联系，但大多是理论上定性的说明，至于二者之间的定量关系研究却很少。本文利用自制的测试固化应力的仪器，测试研究了在凝胶点后的树脂固化时一维固化收缩应力的产生。通过低温固化反低轮廓添加剂(LPA)控制收缩进一步测试研究其产生情况，观察了低收缩对固化应力的影响。通过加人LPA，这些应力可以减小甚至消除。 2实验部分 本实验所使用的不饱和聚醋树脂为金陵帝斯曼Palatal P6一88KR;促进剂为北京玻璃钢研究设计院生产的环烷酸钴(含有10%活性钴离子)，加人量为0.5%;引发剂采用阿克苏公司生产的过氧化甲乙酮(含有8.9%活性氧)，加人量为1.5%。低轮廓添加剂是亚什兰化学试剂公司生产的PVAc类低收缩添加剂LP-4016和PS类SWANCOR 7310添加剂，阻聚剂为氢锟，加人量为0. 2%。 本实验所用的固化应力测试装置是自己设计加工的。在一个钢模中放置一个细的圆柱形模腔，用以填充树脂。模腔的下面设计成具有较大的直径(下面的直径比上面的大)，目的是在固化过程中锁住树脂。模腔的上面放置一个螺杆，其头部伸人到树脂中。模腔用高效液体脱模剂处理，以在固化初级阶段提供从模具壁上脱离的减聚力。这种装置的优点是树脂在收缩时仅受到纵向约束，在径向上没有限制。由于树脂收缩，与测力传感器相连的螺杆受到一个向下的力。这样可以获得固化过程中树脂纵向拉伸应力与时间的函数。 所选的测力传感器的精度为士o. 4N，考虑到树脂模腔的直径为13mm，所以应力测量的精度要好于土0.02MPa，远小于测量的应力(约2MPa)。因此所测量的结果精度较高。模腔内树脂固化收缩示意如图1所示。 测试步骤为①将应力传感器通过信号放大器与计算机相连，仔细检查各仪器连接是否正确;②应力测试仪的上下两部分用

胶粘剂的强度特点

从前面胶粘剂大的分类中可知：胶粘剂形态各异，品种繁多，下面就室内装修中常用到的几种胶粘剂作一介绍，以供参考。 （l）壁纸、墙布胶粘剂 1）聚乙烯醇胶粘剂：主要成分为聚乙烯醇树脂。可作为纸张（墙纸）、纸盒加工、织物及各种粉刷灰浆中的胶粘剂。 2）聚乙烯醇缩甲醛胶（107胶）。是以聚乙烯酸与甲醛在酸性介质中缩合而成的一种透明水溶性胶体。它无毒、无臭、无味、具有良好的粘结性能。 107胶可作为塑料壁纸，墙布与墙面的粘结。也可作室内涂料的胶料和外墙装饰的胶料。3）801胶：是由聚乙烯酸与甲醛在酸性介质中缩聚反应后再经氨基化而成微黄色或无色透明胶体。它无毒、无味、不燃，施工中无刺激性气味。它的耐磨性及其它性能均优于 107胶。 801胶可用于墙布、墙张、瓷砖及水泥制品等的粘贴，也可用作内外墙和地面涂料的胶料。 4）聚醋酸乙烯胶粘剂（白乳胶）：是由醋酸与乙烯合成醋酸乙烯，再经乳液聚合而成的乳白色稠厚液体。白乳胶可常温固化、固化较快、粘接强度较高，粘接层具有较好的韧性和耐久性且不易老化。其可广泛用于粘接纸制品（墙纸）也可作防水涂料和木材的胶粘剂。 5）SG8104胶：是一种无毒、无臭的白色胶液，其耐水耐潮性好，初始粘接力强，对温度、湿度变化引起的胀缩适应性能好，不会开胶。 SG 810 4胶适用在水泥砂浆、混凝土、水泥石棉板、石膏板、胶合板等墙面上粘贴纸基塑料壁纸。（2）塑料地板胶粘剂 1）水性10号塑料地板胶：是以聚醋酸乙烯乳液为基料配制而成，具有无毒、无味、快干、耐老化、耐油、胶结强度高等特性，适用于聚氯乙烯地板、木地板与水泥地面的粘接。 2）PAA胶粘剂：是聚醋酸乙烯类胶粘剂，具有粘结强度高、干燥快、价格低、耐热、耐寒等特点，主要用于水泥地面、菱苦土地面、木板地面上粘贴塑料地板。 3）8123聚氯乙烯塑料地板胶粘剂：是以氯了乳胶为基料配制而成灰白色均质糊状物，具有无毒、无味、不燃、防水性能好等特点。适用于硬质、半硬质、软质聚氯乙烯塑料地板与水泥地面的粘贴，也适用于硬木拼花地板与水泥地面的粘贴。 4）CX401胶粘剂：是以氯丁橡胶一酚醛树脂常温硫化而成的淡黄色胶液。适用于金属、橡胶、玻璃、木材、水泥制品、塑料和陶瓷等的粘合；常用于水泥墙面、地面粘合橡胶、塑料制品、塑料地板和软木地板等。 5）405胶：是聚氨酯类胶粘剂，具有粘结力强、耐水、耐油、耐弱酸、耐溶剂等特点。常用于胶接塑料、木材、皮革等。 6） HN一 6 0 5胶：是以环氧树脂为基村的胶粘剂。粘结强度高、耐酸碱、耐水及其他有机溶剂，适用于各种金属、塑料、橡胶和陶瓷等多种材料粘接。（3）瓷砖、大理石胶粘剂