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1、粘接接头必须承受外力的作用，也要经受使用环境因素的考验，如温度、湿度、化学介 质、户外气候等都会影响粘接强度。胶粘剂如果在恶劣环境下使用，应该做环境的模拟试验， ASTM标准环境试验方法有：ASTM D896； ASTM D2295； ASTM D1151；ASTM D2557； ASTM D1828； ASTM D4299；ASTM D1829； ASTM D4300。胶粘剂在两种曝露条件下的老化实验有：1典型的实验室加速老化；2典型的大气老化。有人认为工加速老化试验能排列胶粘剂的耐水性和环境对内聚强度影响的顺序。然 而，通常的户外大气老化试验是以金属界面耐腐蚀能力排列胶粘剂顺序的3。1.高
2、温 所有曝露于高温环境下的聚合物，都会发生某种程度的降解，经高温试验后， 力学性能降低。在热老化时，力学性能也有降低。最新研制的一些聚合物胶粘剂，能耐 260-310C 的高温。对于耐高温的胶粘剂来说，熔点或软化点一定要高，且应抗氧化。热塑性胶粘剂室 温下能获得良好的粘接效果，然而，一旦使用温度到达胶粘剂的玻璃化温度，就会造成胶层 变形，使内聚合强度降低。热固性胶粘剂没有熔点，由大分子高度交联的网络构成，多数都 适合在高温下使用。热固化的关键问题是因热氧化和高温分解引起的强度降低速率1。耐高温胶粘剂通常具有刚性的高分子结构，很高的软化温度和稳定的化学基团。这 些都给粘接工艺带来困难。故只有为数
3、不多的热固性胶粘剂能在177C高温下长期使用1。1. 1环氧树脂类环氧树脂胶粘剂一般仅适用于121C以下的温度，有些能在260C下短期工作，有 的可在149-260C下长期使用。这些胶粘剂是在其中参加热稳定性的环氧树脂或高温固化 剂，专门为高温环境配制的。耐高温的环氧树脂是酚醛环氧树脂，由于兼具了酚醛树脂优良 的热稳定性与环氧树脂良好的粘附性，而使胶粘剂能在371C下短期工作，在177C下连 续使用1。酸酐固化剂要比其他环氧固化剂使未改性环氧树脂胶粘剂有更好的高温稳定性，例 如苯酐、均苯四甲酸酐和氯茵酸酐会使环氧胶有较大的交联度，因而短期可耐高温232C， 但承受长期热疲劳却只能耐149C1。
4、环氧树脂胶粘剂的优点是固化温度低，固化时无挥发物放出，价格低廉，配方多样， 用途广泛，耐高温的胶粘剂虽然无上述优点，但却有益于改善耐热性能。1. 2改性酚醛类1丁月青一酚醛 在一般的改性类酚醛胶粘剂中，丁腈一酚醛具有最好的耐高温性 能，在121-177C时有较高的剪切强度，高温老化时的强度保存率很高。丁腈一酚醛胶粘 剂的韧性很好，剥离强度很高，这种胶粘剂可制成胶液和有载体或载代表的胶膜使用。2环氧一酚醛 这类胶粘剂大局部用于军事上，设计使用温度为149-260C，但 环氧一酚醛和丁腈一酚醛类胶粘剂都不能于177C下固化，因为会放出气体而发泡，故推 荐在93C下固化24h.。1. 3聚砜这是一种
5、高温热熔的热塑性塑料，已被用作胶粘剂。聚砜能与金属粘合， 软化点高，热稳定性好，热变形温度为174C，二级玻璃化转变温度193C，弯曲模量在较 宽的温度范围内不变。聚砜胶粘剂以干颗粒状供给，粘接金属一金属的接头有很高的剥离强 度和剪切强度。在高达193C时聚砜保持着结构的完整性，在149C时其强度保存率为室 温剪切强度的60%以上，并有相当时间，只要能产生足够的热量充分浸润被粘物即可。聚 砜热熔胶粘接包层铝合金、不锈钢和冷轧钢的效果很好。在粘接之前，必须进行认真的外表 处理，这很重要。对于不涂底胶的铝材，需要371C才能使聚砜完全流动浸润被粘物，在此温度下加 压0.6Mpa5min，接头的拉伸
6、剪切强度高于20.7Mpa。在371C用聚砜粘接不锈钢也能获 得良好的粘接效果，剪切强度高于27.6Mpa。粘接碳钢和铝时，先用510%的聚砜溶液， 以喷涂或流涂方法底涂，再于260C下烘烤10min后，将涂有底胶的两金属面压紧1min， 会获得令人满意的粘接效果6。聚砜热胶粘剂粘接包层铝合金0.0050.076mm温度对拉伸剪切强度的影响试验温度C拉伸剪切强度Mpa-5422.82524.18218.614915.217713.42043.61. 4有机硅有机硅胶粘剂具有优良的热稳定性，但强度较低，主要用于非机构型粘接，如高温 压敏胶带。有人试图将有机硅参加到其他胶粘剂中如环氧和酚醛，却因固
7、化时间较长，强度 较低，而限制了应用1。有机硅胶粘剂/密封剂连续工作的最高温度为260C，间断工作可 达316C，这与所用的胶粘剂类型有关。1. 5芳杂环聚合物聚芳酯、聚酰苯并咪唑、聚喹恶啉比任何常用的胶粘剂都有更高的耐热性，分子链 的刚性减少了因热变化引起化学链断裂的可能性，芳杂环的结构使键离解能提高。1聚酰亚胺 聚酰亚胺胶粘剂短期曝露于538C高温时的强度保存率比环氧一酚 醛略高，然而在温度高于260C时，聚酰亚胺胶粘剂的热疲劳是其他常规胶粘剂无与伦比 的。聚酰亚胺胶粘剂通常是以玻璃纤维增强的胶膜供给，贮存期有限。为了获得最正确的粘 接效果，必须在260-316C温度、0.101.4Mpa
8、压力下固化90min。在固化过程中，高沸 点挥发物释放引起胶层多孔。由于聚酰亚胺固有的刚性，致使剥离强度较低。2聚苯并咪唑PBI这类胶粘剂高温短期工作性能最正确，但氧化很快，因此 不要在高于232C下连续工作。聚苯并咪唑胶粘剂要求在316C下固化，由于固化时放出 挥发物苯酚和水，导致大面积粘接的多孔性。这类胶粘剂尽管工艺上很困难，还是能获 得良好的粘接强度。聚苯并咪唑胶粘剂常以玻璃纤维增强的胶膜供给，价格昂贵。由于需 要在高温下较长的固化时间，因而限制了它的应用。近20年来，根本上没有报道聚苯并咪 唑新的胶粘剂研究工作。3聚喹恶啉PQ聚喹恶啉为非晶态聚合物，能溶于间甲酚类溶剂，固含量 20%的
9、胶液均可使载体浸润。以非晶体态硼填充的PQ在371C和538C能得到高的粘接强 度。由硼酸填充的PQ胶膜玻璃纤维载体粘接不锈钢，在1.4Mpa压力下分别在344C、 426C和455C下各恒温1h。所测得的拉伸剪切强度371C时为17.8Mpa，538C时为 9.3Mpa。P Q还没有商品供给，故限制了它的开展。4聚苯基喹恶啉PPQPPQ有更好的溶解性、加工性和热氧化稳定性。粘接 钛可在232C下长期使用，8000h后拉伸剪切强度为23.5Mpa。PPQ是很好的高温结构胶粘 剂，可惜，目前也没有商品供给。2.低温和深冷当温度从室温降至-253C时，剪切强度超过6.89Mpa的胶粘剂定义为超低温
10、胶粘 剂。带有深冷液体燃料的宇宙飞船，穿过外层空间重新返回地球大气层时，其速度大于3 马赫，胶粘剂经受的温度从-253C升到816C。超低温胶粘剂主要用于金属和非金属与其外部绝缘体的粘接，也可作为密封剂使 用，多数翼型结构的油箱和耐压型舱壁都是用胶粘剂密封的。室温硫化RTV苯基硅橡胶， 被确认为能在超低温下使用的密封剂和胶粘剂。实践说明，RTV硅橡胶在高温316C短 期工作是很有用途的，较好的超低温胶粘剂才能耐受如此高温。超低温条件下的接头存在许多问题都是接头内产生应力集中和应力梯度的结果，接 头应力集中的因素很多，而超低温又加剧了应力集中，引起应力集中的主要原因是：1胶粘剂与被粘物的热膨胀系
11、数不同；2固化时胶粘剂的体积收缩；3胶接时包住或放出气体；4胶粘剂与被粘物的弹性模量和剪切强度的差异；5粘接施加压力卸除后，被粘物保存的剩余应力；6胶粘剂或被粘物的非弹性；7胶粘剂或被粘物的塑性；在室温下低模量的胶粘剂容易变形，因而能减缓应力集中，但在超低温时，弹性模 量大到某一值后，胶粘剂不能再有效地减缓应力集中弹性模量一般随温度降低而增加。 为了得到较稳定的力学性能，应采取适当措施，使胶粘剂与被粘物的热膨胀系数相接近。在 超低温时，导热性对减少瞬时应力起重要作用，减薄胶层和提高导热性能，可减少瞬时应力。聚氨酯是最好的一种超低温胶粘剂，目前使用的室温固化聚氨酯胶粘剂在-253C时 的剪切和拉
12、伸强度以及剥离强度和冲击性能都比早期的聚氨酯好，这种情况与多数结构胶粘 剂恰好相反。聚氨酯胶粘剂在-253C时强度增加，而在室温和高温下却降低。超低温胶粘 剂在液态氢温度和室温下的强度比拟列于表98。超低温胶粘剂在液态氢和室温下的强度比拟胶粘剂类型拉伸剪切强度MpaT一剥离强度N/M-253C室温-253C室温聚氨酯51.710.31226035027004尼龙环氧胶模24.834.5700182003未改性环氧树脂粘接强度虽然很高，但在低温下变脆，相应的剥离强度和冲击强度很低。环氧-酚醛的低温强度和高温性能都相当好。环氧-尼龙低温强度很高，这是因为 尼龙的柔性赋予环氧较高的剥离强度，使体系具
13、有非凡的低温性能。环氧-聚酰胺容易混合， 使用方便，适用期长，室温固化，胶层柔韧，但低温性能不如环氧-尼龙。酚醛一缩醛胶粘 剂有载体或无载体的胶膜、溶液和粉末各种类型，具有较高的低温强度，但因热塑性塑料的 弹性模量随温度降低而增加，致使其强度随温度降低而减小9。橡胶改性酚醛（弹性体一 酚醛胶粘剂因剥离强度高，很有使用价值，但剪切强度相对低些，丁脂一酚醛便是其中一种。 聚氨酯胶粘剂对多数被粘物都有相当好的粘接性，加之固有的低温柔顺性，故在低温下剥离 强度也相当高。上述环氧一尼龙胶粘剂在73c的低温范围，其强度比其他任何低温胶粘 剂都高（见图91）。在液氮温度（一196C）时，聚氨酯和环氧-尼龙的
14、剪切强度相差很小，而 在液态氢温度（253c）下，新型聚氨酯胶粘剂的剪切强度那么超过环氧-尼龙9。3.湿气和浸水1湿气通过两种方式影响粘接强度。某些高分子材料，尤其是含酯键的聚氨酯，在湿 热环境下会水解而丧失强度和硬度，严重时甚至液化。水还会渗入胶层，取代粘接界面的胶 粘剂，这是在潮湿环境下粘接强度降低的最普通原因。水解的速率取决于胶粘剂基料的化学结构、催化剂类型、用量、以及胶粘剂的柔性。 某些化学键，如酯、氨酯、酰胺和脲，都能被水解。有些类型的聚氨酯和酸酐固化的环氧树 脂中的酯键水解速率最快。在大多数情况下，以酰胺固化的环氧树脂的水解稳定性比酸酐固 化的好。可水解材料的水解速率还与配方中催化剂的用量有关。适中选择基料与催化剂的配 量，能得到较好。
