Анализ старения и долгосрочной стабильности клеев

Анализ старения и долгосрочной стабильности клеев

Под старением понимают изменение характеристик материалов или связующих головок с течением времени. На него влияет внешняя среда или собственные процедуры обработки материала, а влияющие факторы включают в себя механическое напряжение, температуру, радиацию и такие среды, как вода. Помимо этого, другие определенные ингредиенты, содержащиеся в самих клеях, также могут привести к изменениям в характеристиках клеевых соединений. Помимо различных факторов воздействия, старение может происходить в различных местах склеенных соединений, включая когезионный слой, адгезионный слой или материал подложки. Хотя старение возникает в результате совокупного воздействия множества факторов, его трудно полностью измерить и спрогнозировать с учетом этих влияющих параметров.

Механическое напряжение

На клеевые соединения могут воздействовать четыре типа механических напряжений: напряжение отслаивания, напряжение растяжения, напряжение сдвига и напряжение скручивания.

Напряжение отслаивания создает высокую линейную силу на суставах. Эта сила превышает прочность большинства клеев. Избегать напряжений отслаивания при проектировании клеевых соединений – одна из самых важных задач.

Растягивающая нагрузка действует перпендикулярно поверхности склеивания. Сила распространяется по всей площади соединения. Растягивающее напряжение обычно не повреждает суставы. В основном это проявляется в стыковых соединениях. Стыковые соединения имеют небольшие площади склеивания. Люди увеличивают размер склеивания только за счет утолщения подложек. Подложки обычно прочнее клея на растяжение. Таким образом, конструкции не могут полностью использовать прочность подложки.

На склеиваемых поверхностях возникают напряжения сдвига. Это наиболее благоприятная нагрузка для клеевых соединений. В соединениях существует напряжение сдвига с большими площадями соединения. Легко увеличивайте площадь склеивания, чтобы при необходимости повысить грузоподъемность, если места склеивания недостаточно для выдерживания достаточной нагрузки.

Напряжение скручивания действует аналогично напряжению сдвига. Суставы не чувствительны к сжимающим напряжениям. Любой механический стресс со временем вызывает старение суставов. Это вызывает необратимую деформацию ползучести или трещины. Механический стресс ухудшает старение из-за других источников, таких как разрушение суставов, вызванное влажностью.

Воздействие на окружающую среду

Во время использования клея склеенные соединения подвергаются воздействию различных сред. Эти факторы могут работать вместе и влиять друг на друга.

1. Влияние температуры и радиации

Температура является основным фактором химических реакций. Более высокая температура ускоряет химические реакции. Эти реакции обычно изменяют свойства суставов нежелательным образом. В большинстве ситуаций высокая температура значительно ускоряет повреждение от механического воздействия . Кроме того, более высокая температура ускоряет старение.

Радиация также вызывает старение клеевых соединений, в том числе ультрафиолетовые лучи солнечного света. Радиация разрушает полимерные цепи внутри клеев и пластиковых подложек. Полиуретан особенно чувствителен к УФ-излучению.

2. Вода

Влага может просочиться в затвердевшие слои клея и впитаться. Поглощенная вода снижает прочность клея. Вода действует как смазка между полимерными цепями, благодаря чему цепи легко скользят (эффект пластификации).

Вода медленно, но непрерывно просачивается в клей. При высоких температурах, например 40 °C, вода проникает в сшитые полимеры на несколько миллиметров каждый месяц. После высыхания шва прочность сцепления снова возрастает, но никогда не возвращается к исходному значению. Самая большая беда от влаги – это ослабление сцепления между клеем и основой. Вода медленно снижает силу сцепления.

Химические связи между клеем и основным материалом устойчивы к воде лучше, чем физические связи. После разрыва химических связей адгезия не может восстановиться после высыхания. Лучший способ избежать повреждения от влаги — беречь стыки от воды. Если это невозможно, загерметизируйте стыки.

3. Коррозия

В соединениях, склеенных с металлическими основаниями, поглощенная влага легко приводит к коррозии металла. Коррозия приводит к быстрому выходу соединений из строя, поэтому это имеет большое значение. Коррозия ускоряется при наличии дополнительных агрессивных веществ, таких как соль, кислота или щелочь. Эти вещества разъедают металл снаружи или через клей. В большинстве случаев такую ​​коррозию можно контролировать: полностью покрыть металл или защитить только спаянный участок.