
物體的粘接,就是靠膠水中的高分子間的作用力來實現的。在膠水中,水是中高分子體的載體,水載著高分子體慢慢浸入到物體的組織內,當水分消失后,高分子體就依靠相互間的力,將兩個物體緊緊結合在一起。涂膠量過多,膠水中的高分子體相互擁擠,水分不容易揮發掉,膠水起到的是“填充作用"而不是粘接作用。
膠水在實際應用中,力學性能尤為重要,是關乎產品質量的重要參數,本文簡要介紹靜態力學(剝離測試/拉伸剪切)與流變測試(屈服應力)。
1、靜態力學
膠水將兩種材料連接后,其連接的可靠性測試方法為剝離測試。常見的測試類型包括180度剝離、90度剝離以及T型剝離。180度剝離測試通常用于評估柔性材料與剛性基材的粘接。90度剝離則模擬了材料在近似垂直角度下的分離過程。T型剝離主要用于兩塊柔性材料的粘接測試,試樣兩端被反向拉伸。
拉伸剪切強度測試,與剝離強度測試在應用上形成互補關系。拉伸剪切強度測試主要評估膠層在平行于粘接面方向受力時的性能,適用于承受剪切應力的結構件。如:飛機蒙皮與骨架的結構粘接,則更側重于剪切強度。而剝離強度測試則針對線受力或點受力的場景,這類應力更容易導致膠層從邊緣開始失效。
2、流變測試-屈服應力
膠水的?屈服應力?(Yield Stress, τy)是指使其從“固態"靜止狀態轉變為“液態"流動所需的?最小剪切應力?,單位通常為帕斯卡(Pa)。它是決定膠水能否在立面施工而不流掛的核心指標,與黏度概念截然不同 。?
2.1 流變學表達
τ < τy → 固態行為(彈性響應)
τ > τy → 開始流動(粘塑響應)
2.2 測試方法
1)振蕩振幅掃描法
逐步增大振蕩應變振幅,觀察儲能模量 G'驟降并與損耗模量 G'' 交叉的點,該點對應的應力值即為屈服應力。 該方法為中國藥典2025版推薦方法之一。
2)流動曲線擬合法
剪切應力-剪切速率曲線,用數學模型外推到零剪切速率得到屈服應力。常用三種模型:
① Bingham 模型
適合牛頓流體+屈服應力的簡單體系,僅在線性區準確。
② Herschel-Bulkley 模型
當 n<1 時為剪切變稀,適合測試。
③ Casson 模型
適用于高濃度懸浮體系,如油墨等。該模型在食品行業常用。
3)應力生長法(Vane葉片法)
恒定低剪切速率(如 0.01 s?1)旋轉,應力先上升后下降的峰值即為靜態屈服應力。
優點:
●避免壁滑移(傳統圓筒法的問題)
●樣品擾動最小
●特別適合有觸變性的膏體
膠水的粘彈性分析是力學性能的重要內容,通常采用動態力學分析(DMA),通過施加受控的正弦交變應力或應變于樣品,測量其應變或應力響應,計算出儲能模量(E')、損耗模量(E'')和損耗因子(tanδ)等粘彈性參數,這些參數能夠全面評估膠水的粘彈性行為。除力學性能外,溫度變量非常重要,膠水的TG點即玻璃化轉變溫度,是膠水從玻璃態轉變為高彈態(或橡膠態)的臨界溫度,通常采用DSC,測定膠水在升溫過程中的熱流變化來確定TG點。

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