粘接的耐久性受多種因素影響，主要包括膠黏劑性能、被粘物種類、表面處理、粘接工藝、環(huán)境因素等。

 

 

    膠黏劑的性能主要是環(huán)氧膠黏劑的耐老化性能對粘接的耐久性影響很大。所謂老化是指膠層性能隨時間而劣化的現(xiàn)象，表現(xiàn)在外觀的變化（變色、龜裂、起皺、膨脹、分層、溶脹、開裂、發(fā)黏、硬脆等）、力學性能的變化（粘接強度降低、柔韌性變差、伸長率減小等）。

    膠黏劑老化的基本原因是熱、光、氧、介質、污染物等的作用，引起了聚合物分子內主價鍵和分子間次價鍵的破壞。氧化、水解、堿熔所引起的斷鏈、交聯(lián)、端基或側基的變化，屬于主價鍵的破壞；而溶脹、溶解、滲析、環(huán)境應力、蠕變、介質侵入等導致的變化，屬于次價鍵的破壞。老化是聚合物普遍存在的不爭事實，而延緩老化則是使用者的美好渴望。

    在破壞主價鍵的化學老化中，氧化與水解是最重要的兩類化學反應，因為組成環(huán)氧膠黏劑的聚合物大分子主鏈和低分子有機物存在著鍵能較低的弱鍵，所以對于特定的介質很敏感，從而引起水解、氧化、消除等。不同品種的環(huán)氧膠黏劑，因其所含基團不同，在各種介質的作用下，會有不同的化學反應和老化表現(xiàn)。

    以胺類固化劑固化的雙酚A型環(huán)氧膠黏劑中的叔氨基、仲氨基易被氧化，故其對氧化性介質的耐受能力極差。而且胺類固化的環(huán)氧膠中有比較多的羥基，在較高的溫度下容易發(fā)生脫水反應。此外，胺類固化產物的氮原子也比較容易遭受熱氧化破壞。因此，胺類固化的雙酚A型環(huán)氧膠比酸酐固化的穩(wěn)定性差。

    水解是引起膠層老化的重要原因。有水存在下環(huán)氧膠黏劑中聚合物分子降解的過程稱為水解，酸堿性物質是水解的催化劑。含有醚鍵（—O—）、酯鍵（—COOC—）、酰胺鍵（—CONH—）、亞胺鍵（）、硅氧鍵（）等基團的環(huán)氧膠，在酸堿介質作用下都會發(fā)生某種程度的水解。

對酸性水解穩(wěn)定性的次序為醚鍵＞酰胺和亞胺鍵＞酯鍵＞硅氧鍵；對堿性水解穩(wěn)定性的次序為酰胺鍵和亞胺鍵＞酯鍵。

    環(huán)氧-聚酰胺膠含有酰胺鍵，對潮濕敏感，耐老化性較差。

    破壞次價鍵的物理老化是由溶劑或非溶劑介質作用引起的，增塑、溶脹、溶解、應力開裂、溶劑龜裂、軟化等而導致膠層外觀及物理力學性能的劣化。介質向膠層內侵入或組分向膠層外滲析，削弱了大分子間的相互作用力，引起體積膨脹，還會產生內應力。

    現(xiàn)代膠黏劑大部分由合成聚合物所構成，高分子材料如塑料、橡膠、化纖、涂料等都存在著老化問題，膠黏劑當然也不例外。但因膠黏劑大多處于被粘物中間，曝露部分很少，不易受光和氧的直接作用，情況相對要好得多。即使是高溫時，膠層大部分也不直接與空氣接觸，條件比較有利，因此，膠黏劑的老化應比塑料、橡膠、化纖、涂料等要緩慢，也就是說，膠黏劑的耐老化性能比較好。不過，膠黏劑的品種不同，其耐老化性能亦有差異。在土木工程中，環(huán)氧膠黏劑已顯示出50多年的耐久性。根據(jù)多年實際資料的積累，環(huán)氧膠黏劑的耐老化性能約為8～25年。表8-1為不同環(huán)氧膠黏劑粘接鋁的耐環(huán)境破壞的比較。

 

 

 

 

    被粘物種類不同，因其性質的殊異，使得粘接后的耐久性差疑很大。一般來說，極性大、親水性強的材料（如金屬、玻璃等），要比非極性、疏水性的材料（如塑料、橡膠等）用同種環(huán)氧膠黏劑粘接后的耐久性低。

    對粘接耐久性的影響，粘接界面起著重要的作用，膠黏劑與塑料或橡膠形成的界面，水分侵入的破壞比較困難，而與金屬形成的界面則恰恰相反。水的長期作用會使膠黏劑水解，使粘接強度下降，不過水對界面的影響要比對膠層本身的影響大得多。另外，研氧一酚醛膠粘接不銹鋼在空氣中加熱100h粘接強度下降到零，而粘接鋁時加熱至500h粘接強度才下降到零。

 

 

    粘接耐久性與被粘物表面結構和狀態(tài)密切相關，因此，不同的表面處理方法，對粘接的耐久性影響很大，一般被粘表面經(jīng)過化學處理要比物理方法處理的耐久性好得多，見圖8-1。

 

 

    由圖8-1可見，陽極氧化處理的表面粘接的耐久性最佳，而表面進行溶劑蒸氣脫脂的耐久性較差，因此金屬表面進行化學處理對提高粘接耐久性效果甚好。

    堿液脫脂處理后剪切強度并不低，但耐水性很差，經(jīng)45℃浸水500h后，剪切強度下降46%?；瘜W氧化處理的粘接剪切強度高，耐水性明顯改善，45℃浸水500h后，剪切強度下降6%，但耐疲勞強度明顯降低。鉻酸陽極化進行表面處理，粘接的剪切強度高，45℃浸水500h后，剪切強度下降6%～7%，疲勞強度僅下降3%。鉻酸陽極化表面處理更為理想，不僅粘接強度高，而且耐水性優(yōu)良，經(jīng)45℃浸水500h后，剪切強度無變化，浸水1000h后，剪切強度只下降1%。尤其是耐應力腐蝕性強，耐應力腐蝕時間為化學氧化法的4倍多。

    實驗表明，鋁合金磷酸陽極化比鉻-硫酸侵蝕和鉻酸陽極化的表面粘接更耐久，如圖8-2所示。

 

 

    鋁合金表面經(jīng)磷酸陽極氧化后，表面生成珊瑚礁狀形態(tài)的氧化膜強度高，更耐水浸蝕，與抑制腐蝕底膠（BR127）配合，可大幅度提高用環(huán)氧結構膠黏劑（FM73）粘接的耐久性，使用壽命可達20年以上。

    化學處理可以除掉舊的和內聚強度低的氧化層，而形成一層均勻致密而堅硬的氧化膜，厚度一般為1～4μm。新生的氧化膜吸附能力大，內聚強度高，粘接的耐久性好。

    金屬在脫脂除油后，表面會立即發(fā)生腐蝕，影響粘接性能，尤其是有水和潮濕環(huán)境。采用保護覆蓋層（protective coating）處理，耐水性大為提高。已研發(fā)出3種轉化處理方法（codversion processes），即磷化、陽極氧化和鉻酸鹽化。這些方法能除去金屬弱表面層，形成牢固耐久穩(wěn)定的表面層。鋼鐵表面宜用含鋅或鐵的磷酸鹽酸性溶液處理，形成磷酸鹽覆蓋層。鋁、鋅、鎂和銅合金要用鉻酸鹽轉化覆盞層。

    另外，噴砂處理表面的粘接耐久性有很大提高，其原因是噴砂增加金屬表面的粗糙程度，增大了濕氣滲透的阻力和路徑。堿性過氧化氫處理法（噴砂+氫氧化鈉-過氧化氫水溶液）能使鈦合金獲得更佳的粘接耐久性，尤其濕熱環(huán)境下更為突出。不同表面處理方法對環(huán)氧膠黏劑粘接鋁的耐久性影響見表8-2。

 

 

    研發(fā)特殊的表面處理方法對提高粘接的耐久性具有重要的理論和實際價值。

 

 

    粘接工藝對耐久性的影響主要表現(xiàn)在固化溫度，環(huán)氧膠黏劑加熱固化總比室溫固化的耐久性好，因為熱固化不僅固化程度提高，而且還有可能與界面形成化學鍵，使粘接界面更為牢固，不易遭受各種介質的侵蝕。例如以熱固化環(huán)氧膠黏劑粘接鋼鐵的耐久性要比室溫固化環(huán)氧膠黏劑粘接好得多。環(huán)氧膠黏劑粘接經(jīng)適當表面處理的鋁，加熱固化后歷經(jīng)11年的粘接強度保持率90%以上。

 

 

    粘接件都要受到一定應力的作用，研究應力對粘接耐久性的影響很有實際意義。應力的存在會降低粘接的耐久性，特別是在高溫下隨著應力的增大，會加速粘接件的破壞。應力包括外應力和內應力，都能使粘接界面的結合力變弱或破壞，并使固有的缺陷發(fā)展成裂紋或裂縫，造成薄弱環(huán)節(jié)，隨著時間的推移，過早地發(fā)生蠕變破壞。若內應力超過環(huán)氧膠層內聚強度或界面強度，就會產生裂紋、脫粘、分層，以致破壞。應力又分為靜態(tài)和動態(tài)兩類，動態(tài)應力比靜態(tài)應力對粘接耐久性影響更大，特別是對于脆性環(huán)氧膠黏劑，要比韌性環(huán)氧膠黏劑更易遭到破壞。持久載荷作用會因產生蠕變而破壞。應力和濕氣相互影響、相互促進，必定大幅度加速粘接接頭老化，即謂應力腐蝕開裂。