粘接的耐久性受多种因素影响，主要包括胶黏剂性能、被粘物种类、表面处理、粘接工艺、环境因素等。

 

 

    胶黏剂的性能主要是环氧胶黏剂的耐老化性能对粘接的耐久性影响很大。所谓老化是指胶层性能随时间而劣化的现象，表现在外观的变化（变色、龟裂、起皱、膨胀、分层、溶胀、开裂、发黏、硬脆等）、力学性能的变化（粘接强度降低、柔韧性变差、伸长率减小等）。

    胶黏剂老化的基本原因是热、光、氧、介质、污染物等的作用，引起了聚合物分子内主价键和分子间次价键的破坏。氧化、水解、碱熔所引起的断链、交联、端基或侧基的变化，属于主价键的破坏；而溶胀、溶解、渗析、环境应力、蠕变、介质侵入等导致的变化，属于次价键的破坏。老化是聚合物普遍存在的不争事实，而延缓老化则是使用者的美好渴望。

    在破坏主价键的化学老化中，氧化与水解是最重要的两类化学反应，因为组成环氧胶黏剂的聚合物大分子主链和低分子有机物存在着键能较低的弱键，所以对于特定的介质很敏感，从而引起水解、氧化、消除等。不同品种的环氧胶黏剂，因其所含基团不同，在各种介质的作用下，会有不同的化学反应和老化表现。

    以胺类固化剂固化的双酚A型环氧胶黏剂中的叔氨基、仲氨基易被氧化，故其对氧化性介质的耐受能力极差。而且胺类固化的环氧胶中有比较多的羟基，在较高的温度下容易发生脱水反应。此外，胺类固化产物的氮原子也比较容易遭受热氧化破坏。因此，胺类固化的双酚A型环氧胶比酸酐固化的稳定性差。

    水解是引起胶层老化的重要原因。有水存在下环氧胶黏剂中聚合物分子降解的过程称为水解，酸碱性物质是水解的催化剂。含有醚键（—O—）、酯键（—COOC—）、酰胺键（—CONH—）、亚胺键（）、硅氧键（）等基团的环氧胶，在酸碱介质作用下都会发生某种程度的水解。

对酸性水解稳定性的次序为醚键＞酰胺和亚胺键＞酯键＞硅氧键；对碱性水解稳定性的次序为酰胺键和亚胺键＞酯键。

    环氧-聚酰胺胶含有酰胺键，对潮湿敏感，耐老化性较差。

    破坏次价键的物理老化是由溶剂或非溶剂介质作用引起的，增塑、溶胀、溶解、应力开裂、溶剂龟裂、软化等而导致胶层外观及物理力学性能的劣化。介质向胶层内侵入或组分向胶层外渗析，削弱了大分子间的相互作用力，引起体积膨胀，还会产生内应力。

    现代胶黏剂大部分由合成聚合物所构成，高分子材料如塑料、橡胶、化纤、涂料等都存在着老化问题，胶黏剂当然也不例外。但因胶黏剂大多处于被粘物中间，曝露部分很少，不易受光和氧的直接作用，情况相对要好得多。即使是高温时，胶层大部分也不直接与空气接触，条件比较有利，因此，胶黏剂的老化应比塑料、橡胶、化纤、涂料等要缓慢，也就是说，胶黏剂的耐老化性能比较好。不过，胶黏剂的品种不同，其耐老化性能亦有差异。在土木工程中，环氧胶黏剂已显示出50多年的耐久性。根据多年实际资料的积累，环氧胶黏剂的耐老化性能约为8～25年。表8-1为不同环氧胶黏剂粘接铝的耐环境破坏的比较。

 

 

 

 

    被粘物种类不同，因其性质的殊异，使得粘接后的耐久性差疑很大。一般来说，极性大、亲水性强的材料（如金属、玻璃等），要比非极性、疏水性的材料（如塑料、橡胶等）用同种环氧胶黏剂粘接后的耐久性低。

    对粘接耐久性的影响，粘接界面起着重要的作用，胶黏剂与塑料或橡胶形成的界面，水分侵入的破坏比较困难，而与金属形成的界面则恰恰相反。水的长期作用会使胶黏剂水解，使粘接强度下降，不过水对界面的影响要比对胶层本身的影响大得多。另外，研氧一酚醛胶粘接不锈钢在空气中加热100h粘接强度下降到零，而粘接铝时加热至500h粘接强度才下降到零。

 

 

    粘接耐久性与被粘物表面结构和状态密切相关，因此，不同的表面处理方法，对粘接的耐久性影响很大，一般被粘表面经过化学处理要比物理方法处理的耐久性好得多，见图8-1。

 

 

    由图8-1可见，阳极氧化处理的表面粘接的耐久性最佳，而表面进行溶剂蒸气脱脂的耐久性较差，因此金属表面进行化学处理对提高粘接耐久性效果甚好。

    碱液脱脂处理后剪切强度并不低，但耐水性很差，经45℃浸水500h后，剪切强度下降46%。化学氧化处理的粘接剪切强度高，耐水性明显改善，45℃浸水500h后，剪切强度下降6%，但耐疲劳强度明显降低。铬酸阳极化进行表面处理，粘接的剪切强度高，45℃浸水500h后，剪切强度下降6%～7%，疲劳强度仅下降3%。铬酸阳极化表面处理更为理想，不仅粘接强度高，而且耐水性优良，经45℃浸水500h后，剪切强度无变化，浸水1000h后，剪切强度只下降1%。尤其是耐应力腐蚀性强，耐应力腐蚀时间为化学氧化法的4倍多。

    实验表明，铝合金磷酸阳极化比铬-硫酸侵蚀和铬酸阳极化的表面粘接更耐久，如图8-2所示。

 

 

    铝合金表面经磷酸阳极氧化后，表面生成珊瑚礁状形态的氧化膜强度高，更耐水浸蚀，与抑制腐蚀底胶（BR127）配合，可大幅度提高用环氧结构胶黏剂（FM73）粘接的耐久性，使用寿命可达20年以上。

    化学处理可以除掉旧的和内聚强度低的氧化层，而形成一层均匀致密而坚硬的氧化膜，厚度一般为1～4μm。新生的氧化膜吸附能力大，内聚强度高，粘接的耐久性好。

    金属在脱脂除油后，表面会立即发生腐蚀，影响粘接性能，尤其是有水和潮湿环境。采用保护覆盖层（protective coating）处理，耐水性大为提高。已研发出3种转化处理方法（codversion processes），即磷化、阳极氧化和铬酸盐化。这些方法能除去金属弱表面层，形成牢固耐久稳定的表面层。钢铁表面宜用含锌或铁的磷酸盐酸性溶液处理，形成磷酸盐覆盖层。铝、锌、镁和铜合金要用铬酸盐转化覆盏层。

    另外，喷砂处理表面的粘接耐久性有很大提高，其原因是喷砂增加金属表面的粗糙程度，增大了湿气渗透的阻力和路径。碱性过氧化氢处理法（喷砂+氢氧化钠-过氧化氢水溶液）能使钛合金获得更佳的粘接耐久性，尤其湿热环境下更为突出。不同表面处理方法对环氧胶黏剂粘接铝的耐久性影响见表8-2。

 

 

    研发特殊的表面处理方法对提高粘接的耐久性具有重要的理论和实际价值。

 

 

    粘接工艺对耐久性的影响主要表现在固化温度，环氧胶黏剂加热固化总比室温固化的耐久性好，因为热固化不仅固化程度提高，而且还有可能与界面形成化学键，使粘接界面更为牢固，不易遭受各种介质的侵蚀。例如以热固化环氧胶黏剂粘接钢铁的耐久性要比室温固化环氧胶黏剂粘接好得多。环氧胶黏剂粘接经适当表面处理的铝，加热固化后历经11年的粘接强度保持率90%以上。

 

 

    粘接件都要受到一定应力的作用，研究应力对粘接耐久性的影响很有实际意义。应力的存在会降低粘接的耐久性，特别是在高温下随着应力的增大，会加速粘接件的破坏。应力包括外应力和内应力，都能使粘接界面的结合力变弱或破坏，并使固有的缺陷发展成裂纹或裂缝，造成薄弱环节，随着时间的推移，过早地发生蠕变破坏。若内应力超过环氧胶层内聚强度或界面强度，就会产生裂纹、脱粘、分层，以致破坏。应力又分为静态和动态两类，动态应力比静态应力对粘接耐久性影响更大，特别是对于脆性环氧胶黏剂，要比韧性环氧胶黏剂更易遭到破坏。持久载荷作用会因产生蠕变而破坏。应力和湿气相互影响、相互促进，必定大幅度加速粘接接头老化，即谓应力腐蚀开裂。