Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi già và tuổi thọ của chất kết dính

Lão hóa một chất kết dính là một sự thay đổi tính chất của vật liệu hoặc đầu liên kết theo thời gian. Các yếu tố ảnh hưởng đến lão hóa chất kết dính bao gồm: ứng suất cơ học, nhiệt độ, bức xạ và môi trường. Lão hóa được gây ra bởi sự kết hợp của một số yếu tố, nhưng những yếu tố này rất khó để đo lường và dự đoán kỹ lưỡng. Một số chất có trong chất kết dính cũng có thể gây ra thay đổi tính chất bám dính. Ngoài việc bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác nhau, vị trí của sự lão hóa xảy ra trong quá trình liên kết cũng sẽ khác nhau. Lão hóa có thể xảy ra trên các lớp dính, lớp dính hoặc vật liệu nền.

 

1. Ảnh hưởng của dung môi đến chất kết dính

 

Đối với chất nền kim loại, khớp có liên quan chặt chẽ đến sự hấp thụ hơi nước là sự ăn mòn của chất nền. Ăn mòn bề mặt dẫn đến sự thất bại nhanh chóng của khớp ngoại quan trong một khoảng thời gian ngắn, do đó ăn mòn cũng là một khía cạnh quan trọng. Chẳng hạn như: muối, axit, kiềm và môi trường dung môi khác. Ngoài ra, độ ẩm cũng có thể xâm nhập (khuếch tán) vào lớp keo được bảo dưỡng và được hấp thụ bởi lớp keo. Độ ẩm hấp thụ này làm giảm độ bền của keo. Bởi vì nước hoạt động như một chất bôi trơn giữa các chuỗi polymer, làm cho chuỗi phân tử dễ trượt hơn. Tốc độ thấm nước vào lớp dính thấp, nhưng nó liên tục. Ở nhiệt độ 40 ° C, tốc độ thâm nhập của nước đối với polymer cấu trúc liên kết ngang là khoảng vài milimet mỗi tháng. Khi khớp nối được sấy khô, cường độ kết dính tăng trở lại, nhưng nó không thể trở về mức ban đầu. Vấn đề lớn nhất với các khớp dính tiếp xúc với độ ẩm là giảm độ bám dính giữa chất nền và chất kết dính. Độ bám dính yếu khi nước thấm vào khớp nối. Làm suy yếu sự kết dính của chất kết dính với chất nền cũng thường là một quá trình chậm. Liên kết hóa học được hình thành giữa keo và bề mặt của chất nền tốt hơn khả năng chống nước của lực tương tác vật lý. Một khi liên kết hóa học bị phá vỡ, độ bám dính không thể được phục hồi sau khi sấy khô. Cách tốt nhất để bảo vệ khớp ngoại quan khỏi độ ẩm là tránh xa nước. Nếu điều này là không thể, niêm phong các khớp.

 

2. Tác động môi trường lên chất kết dính

 

Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học là nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao, phản ứng hóa học xảy ra càng dễ dàng và tốc độ phản ứng càng nhanh. Phản ứng như vậy thường dẫn đến thay đổi tính chất của chất kết dính. Trong điều kiện nhiệt độ cao, thiệt hại của các khớp dính sẽ được tăng tốc đáng kể, vì vậy, nói chung, khi nhiệt độ sử dụng tăng lên, chất kết dính sẽ tăng tốc độ lão hóa. Bức xạ cũng là một trong những yếu tố gây ra sự lão hóa của chất kết dính, chẳng hạn như tia cực tím trong ánh sáng mặt trời. Chuỗi polymer trong chất kết dính và chất nền nhựa dễ bị tổn thương do bức xạ. Đặc biệt, polyurethane rất nhạy cảm với các tia cực tím, do đó, việc tiếp xúc lâu dài với chất kết dính ngoài trời sẽ khiến chất kết dính bị lão hóa nhanh chóng, và việc khử màu và co lại sẽ xảy ra .

 

Ảnh hưởng của ứng suất cơ học đến chất kết dính

 

3. Bề mặt liên kết dính có thể chịu các ứng suất cơ học sau:

A. Peel căng thẳng

B, ứng suất kéo

C. Căng thẳng

D, căng thẳng xoắn

Ứng suất bong tróc dẫn đến lực dây cao hơn tại khớp nối, ứng suất này vượt xa sức mạnh của hầu hết các chất kết dính. Khi thiết kế cấu trúc khớp ngoại quan, phải đảm bảo rằng khớp ngoại quan không phải chịu ứng suất bong tróc như vậy. Khi chịu tải trọng kéo, lực vuông góc với bề mặt liên kết. Lực được truyền qua toàn bộ bề mặt liên kết. Về nguyên tắc, không có vấn đề với ứng suất kéo của khớp ngoại quan. Căng thẳng thường chỉ gặp ở khớp mông. Khớp mông thường có bề mặt liên kết nhỏ, và diện tích liên kết chỉ có thể được tăng lên bằng cách thay đổi độ dày của chất nền. Bởi vì cường độ của chất nền thường vượt quá độ bền kéo của keo, nên một thiết kế sử dụng toàn bộ cường độ của chất nền là không thể. Loại ứng suất tốt nhất mà khớp liên kết phải chịu là ứng suất cắt, vì ứng suất này song song với bề mặt liên kết. Ứng suất cắt có trong các khớp nối ngoại quan và thường có diện tích liên kết đủ lớn. Nếu khu vực liên kết hiện tại không thể hỗ trợ đủ tải, thì việc tăng tải mà liên kết có thể chịu được bằng cách tăng diện tích liên kết cũng tương đối dễ dàng. Ứng suất xoắn tương tự như ứng suất cắt, và các khớp nối không nhạy cảm với ứng suất nén. Theo thời gian, bất kỳ loại căng thẳng cơ học nào cũng sẽ gây ra sự lão hóa của khớp ngoại quan, chẳng hạn như: biến dạng vĩnh viễn (leo) hoặc hình thành vết nứt, làm trầm trọng thêm ảnh hưởng của các yếu tố lão hóa khác.