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膠接頭的力學行為

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    67 0 haote 發表於 2018-10-7 22:48:31
    (一)膠接頭的內應力 膠接頭的內應力是使膠接強度和耐久性下降的重要因素之一,因此製備膠接頭就 必須降低內應力。 1、收縮應力 膠粘劑固化過程中由於體積收縮產生收縮應力。內應力產生的原因:

    (1)在膠接頭形成過程中,由於膠層或界麵上氣泡、雜質的存在,固化時膠層體積收縮引起收縮應力或因熱膨脹係數的差異引起熱應力;

    (2)在老化過程中任何氣溫變化將引起內應力;
    (3)在老化過程中膠層吸水而發生溶脹,在不連續處將產生內應力。 降低固化過程的收縮應力: (1)通過共聚或提高聚合體分子量降低反應體係中官能團濃度。 (2)加入增韌劑;降低固化收縮應力。
    (3)加入無機填料。 2、熱應力 膠粘劑和被粘物的熱膨脹係數不同,溫度的變化將引起熱應力。為此膠接熱膨脹係數較大的材料時一般選擇較低的固化溫度。

    (二)、膠粘劑的力學性能 大多數合成膠粘劑的主要成分是非晶態高聚物。 1、非晶態高聚物的力學性能。 高聚物的力學性能取決於分子運動,有四種: (1)分子鏈的鍵角變動,彈性形變,可逆的,範圍1%。 (2)鏈段旋轉產生分子構象,高彈形變,可逆的,範圍103%。 (3)分子鏈相對位置的變動,塑性形變,不可逆的。 (4)側鏈基團的擺動和轉動 2、非晶態高聚物的物理狀態 高聚物的物理狀態包括玻璃態、高彈態(橡膠態)和粘流態,最重要的兩個參數是玻璃化溫度Tg和熔融溫度Tm。 在承受較大應力膠粘劑使用工作溫度應小於主體材料的Tg;在應力釋放材料和緩衝材料的膠粘劑工作於高彈區內;使用熱熔膠必須加熱粘流態。 3、蠕變和應力鬆弛 3.1應力:單位麵積上受到的作用力=F/S。應力有三種基本形式:拉伸(壓縮)應力、剪切應力和流體靜壓力。 3.2 模量:單位形變所需要的應力。E=P/形變量 3.3 蠕變:在應力保持恒定的條件下,形變隨著作用時間的延長而增長。 3.4 應力鬆弛:在形變固定的條件下,應力隨作用時間的延長而下降的現象。 4、高分子固體的強度 4.1 影響高分子固體強度的因素 在材料內部存在很多細小的缺陷受到應力作用時應力不是均勻地分布著,在缺陷周圍發生應力集中。當局部應力超過局部強度時,缺陷就發展成為裂縫真正破裂。 固體材料的強度與分子作用力的大小,材料中的缺陷大小分布情況以及缺陷周圍的應力分布有關。 (1)減少材料的缺陷即提高分子量,形成結晶。 (2)增加對裂縫擴展的抵抗力即加入增韌劑。

    (三)、膠接頭的破壞力學 A 膠接頭的破壞類型: 破壞強度:每單位麵積或單位膠接頭長度上所能承受的最大載荷。 造成膠接頭破壞的因素:外應力和內應力(收縮壓力、熱應力和因環境介質引起的內應力)的共同作用,加之接頭內部(氣泡、裂縫、雜質)的存在,造成局部的應力集中。當局部應力超過局部強度時,缺陷就能擴展成裂縫,導致接頭的破壞。 膠頭的破壞類型 a、被粘物破壞:這種破壞在應力最集中的接頭臨近處。 b、內聚破壞:膠粘劑層的內聚破壞強度取決於膠粘劑的內聚強度。 c、界麵破壞(粘附破壞):此破壞伴隨被粘物或膠粘劑表麵層的破壞。 d、混合破壞:當接頭個部分強度相近時就產生混合破壞。 C、膠接頭破壞機理 脆性固體理論認為:在脆性固體內部存在著固有的缺陷,外力作用下在這些固有缺陷的周圍會發生應力集中並造成微小的裂縫,並不斷擴展引起整個材料破壞。 對於高聚物材料,內部生成的裂縫表麵薄層上有塑性流動、斷麵呈 脆性。 (1)膠層或界麵曾中的缺陷造成的裂縫,由於外力作用以及緩慢的速度增長; (2)當裂縫增加列其臨界長度時,即裂縫端部造成的應力集中超過裂縫增長力時,裂縫快速擴展使接頭立即破壞。
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