胶黏剂耐水性试验
一.概述
胶接接头长期地浸泡在水中，或处在湿热的环境条件下，或处在沿海地带就会使强度降低。我们知道水的分子很小，极性又很强，因此决定了它很容易渗透到胶接接头的胶层与被粘材料的界面间去。特别是对于那些金属，木材，玻璃，陶瓷等亲水性物质，水分子就更容易渗透，它沿着胶接界面往胶层中间渗透。由于水的作用在胶层与被粘物界面形成一水分子组成的弱界面层，而且还有可能破坏胶黏剂分子与被粘物所形成的化学键。另外，由于水分子渗透入破坏了胶黏剂分子之间的氢键与其他次价键，使高聚物发生增塑，而引起模量及热变形温度等下降。在聚酯，聚酰胺，聚氨酯等胶黏剂中，还会使这些高聚物分子降解。从上面两方面的因素分析都会因水分渗透入使胶黏剂胶接接头的强度降低，而强度降低的幅度则取决于胶黏剂类型，被粘材料材质与胶接工艺因素等。由于水蒸气的渗透作用比浸泡在水中的渗透作用要快，故在高温高湿下胶黏剂强度降低更厉害。几十年前，人们就已证实，在大气老化时，水的渗透与破坏是胶接接头破坏的主要原因。
由于胶黏剂对湿热比较敏感，因此对它进行湿热老化试验比单纯的热空气老化试验具有更快的加速破坏作用。采用这一试验方法，可以用于评价胶黏剂在湿热条件下的老化性能，并可用这一老化试验数据初步估算出胶黏剂的贮存期与使用期。人工湿热试验是模拟对应的湿热气候条件，在较短的时间内，对胶黏剂的耐湿热性能作出评价。这一试验，是模拟湿热气候环境条件的主要试验方法，对金属结构胶在HB5398-88中规定湿热条件为：（55±2）℃，RH100%，30d。湿热试验有可分为两种方法，其一为可鼓风的恒温恒湿箱法和密闭的恒温浴法两种。 二.胶黏剂的湿热试验
1.原理
测试胶接接头在恒温恒湿条件下，经一定时间后的强度变化。
2.仪器设备
（1）恒温恒湿箱 胶黏剂的湿热试验是在一特制的调温调湿箱内进行。调温调湿箱是通过借助于空气流动而使供湿装置产生一定量的水蒸气而鼓入试验箱内，通过温，湿度控制系统的调节而获得我们所需要控制的湿度与温度的设备。常用的试验设备有DL301型调温调湿箱（露点式）与DL302调温调湿箱（蒸气式）。
试验用的湿热试验箱应符合JB1773《湿热气候试验箱（室）技术条件》的规定。
当试验箱（室）的温度，湿度达到规定数值之后，其有效试验空间内任何一点的温度与相对湿度与标称的控制值的偏差，应在温度±2℃，相对湿度±3%的规定范围之内。在允许放置放置试样的有效试验空间之内，应保证能提供符合试验所要求的温度与湿度。试验箱内任何的一处的空气应流动，且风速不大于1m/s，指示湿度的波动不大于想度湿度的±2%。如采用喷水雾法或气泡法加湿时，所用之水应洁净，一般采用蒸馏水。
另外，受试验的试样试验前应除去灰尘，油污且完好无损。
试样放置彼此间不应重叠，接触，应尽可能悬挂，应避免上层冷却水滴落在下层试样上。有条件时应尽可能使试样按工作状态放置，但不能影响箱内温度与湿度。试样不应过密，否则会影响箱内各部分温度，湿度的均匀性。
（2）仪器设备 所用的胶接试样力学性能试验机应符合相关标准所规定要求。
（3）试验步骤 按拉伸，剥离，冲击，拉伸剪切等标准制备试样。试样在规定的条件如（23±2）℃，相对湿度（50±2）%下调节至规定时间后，后按有关规定在状态调节后在进行湿热试验。老化前，老化后的试样至少5个。若要求测试不同湿热老化时间的性能变化数据，则每一个点至少有五个试样。
（4）影响因素 各国对不同材质，不同胶黏剂的湿热老化试验条件规定不一，见表9-13，但一般温度规定均在30～55，相对湿度＞95%。从表9-13中可以看出，只有美国所规定的湿热老化试验条件比较苛刻。表9-14为国产自力2号胶在55℃，相对湿度98%条件下经不同时间老化后性能。从表9-14中可以看出，在拉伸，剪切，剥离性能中，湿热对剥离强度影响最大。
表9-13 各国湿热试验条件
项 目 | 中 国 | 苏联 | 美国 | 英国 |
航空结构胶 | 航空厌氧胶HB5320 | Ⅰ | Ⅱ |
温度/℃ 相对湿度/% 周期时间/d | 55±2 95-98 180 | 55±1 ≥95 1000h | 30-35 95 32-120 | 51.5 100 730 | 43 97 62.5(1500h) | 45 95-1000 167(4000h) |
表9-14 自力2号胶在55℃，98%相对湿度后的老化性能
拉伸剪切强度/ MPa | 初始值 | 720h | 2000h | 3000h |
室温 60℃ | 27.0 19.8 | 27.0 19.6 | 22.1 18.6 | 23.6 17.7 |
室温不均匀拉伸强度/KN.m-1 | 67 | 63 | 61 | |
90剥离强度/KN.m-1 试件1 试件2 | 7.9 8.9 | 8.9（三月） 6.1 | 7.5（六月） 4.6 | 7.4（十二月） 2.6 |
注：1.采用保存一年的胶液，试件为LY12CZ经硫酸-重铬酸盐处理，固化条件150℃×90mm压力为0.3MPa。
2.4厚铝板经硫酸-重铬酸盐处理，0.3mm厚铝板经铬酸阳极化，用丙酮擦拭。
3.厚铝板处理同上，0.4mm铝板经铬酸阳极化后，用5%NaOH水溶液擦拭。
三.胶黏剂恒温蒸气浴法
这种方法，在国内外的胶黏剂耐水性能测定中也是一种常见的方法。如ASTMD1183-70中就有有关的叙述方法。这一试验方法主要是利用在规定温度下，在与有关无机盐饱和水溶液上，或一定浓度甘油水溶液上，或一定浓度硫酸或一定浓度氢氧化钠水溶液上，而与此相接触的密闭环境中，就能保持一定的相对湿度的条件。这密闭容器通常采用玻璃干燥器。这样一种方法与恒温恒湿箱法比较更突出了胶接接头大气老化的基本因素-水的作用，排除了其他因素的干扰，对于研究水的作用机理具有特殊的意义。与恒温恒湿箱法比，它设备简单，无需经常添加蒸馏水而保证维持一定湿度的水源，试验费用低，可广泛用于选材的目的。选材时，对试验条件可根据其具体要求而定。例如要保证在23℃，有85%-90%的相对湿度环境条件，可选氯化钾的饱和水溶液；在24.5℃，使用Ca（NO3）2.4H2O的饱和水溶液的相对湿度为51%，在24.5℃，K2CO3.2H2O的饱和水溶液的相对湿度为43%。另外还可以从化学手册上查到其他温度下，不同盐水溶液上层环境中的固定湿度。与恒温恒湿法一样，当试样放入容器中，应使它每一试样总面积不少于57%与大气接触。且不要让配制固定湿度的水溶液溅在试样上，而影响测试结果。
四.胶黏剂恒温水浸试验
恒温水浸法可真实地模拟在水中浸泡后的胶接接头老化情况。有人证实，沸水浸泡和在22℃水浸之间有较好的相关性。对环氧-聚酰胺胶黏剂来讲，沸水浸泡了12h则相当于在22℃下浸泡了6个月；72h则相当于三年用22℃时的水浸泡结果。