膠粘劑拉伸強度（dù）試（shì）驗標準

膠粘劑拉伸強度試驗標準

在膠接接頭受拉（lā）伸應力作用時（shí），有三種不同的接頭受力方式。

（1）拉伸應力與膠接（jiē）麵互相垂直，並且通過（guò）膠（jiāo）接麵中心（xīn）均勻地分布在整（zhěng）個膠接麵上，這（zhè）一應力均（jun1）勻拉伸應力，又稱正拉伸應力。

（2）拉伸應力分布（bù）在整個膠（jiāo）接麵上，但（dàn）力呈不均勻分布（bù），此種情況稱為不均勻（yún）拉伸。

（3）與不均勻拉伸相比，它的力作用線不是捅咕試樣中心，而（ér）偏於試樣的一端；它的受力麵不是對稱的，而是不對稱的，這種拉伸叫不對稱拉伸，人們（men）有時將這一試驗叫撕離試驗或劈（pī）裂試驗，以示與剝離相區別。

一（yī）.拉伸強度試驗（條型和棒狀）

拉伸（shēn）強度試驗又叫正（zhèng）拉強度試驗或均（jun1）勻扯離強（qiáng）度試驗（yàn）。

1.原理

由兩根棒狀（zhuàng）被（bèi）粘物對（duì）接構成的接頭，其膠接麵和試樣縱軸垂直，拉伸力（lì）通過試樣縱（zòng）軸傳（chuán）至膠接麵直至破壞，以單位膠接麵積所承受的zui大載荷計算其拉伸強（qiáng）度。

2.儀器設備

拉力試驗機應能保證恒定的（de）拉伸速度，破壞負（fù）荷應在所選刻度盤容量的10%-90%範圍內。拉力機的響（xiǎng）應時間（jiān）應短至不影響測量精度，應能測得試樣斷裂時的破壞載荷，其測量誤差不大於1%。拉（lā）力試驗機應具有加載時可與試樣的軸線和加載方向保持一致的（de），自動對中的拉伸夾具。

固（gù）化（huà）夾具，能施加固定壓力，保證（zhèng）正確膠接與定位（wèi）。

3.試驗步驟

（1）試棒與試樣 試棒為具有規定形（xíng）狀，尺（chǐ）寸（cùn）的棒狀被粘物。試樣為將（jiāng）兩個試棒通過一定工藝條件膠接而成的被測件。

除非另有規定，其試（shì）棒尺寸見（jiàn）表8-4。其試樣尺（chǐ）寸的選擇視待測膠黏劑的強（qiáng）度，拉力（lì）機的滿量程，試棒本身材質的強度以及試驗時環境因素而定。

表8-4       圓柱（zhù）形與方形試（shì）棒尺寸（cùn）

用於試棒加工的金屬材料有45號鋼（gāng），LY12CZ鋁合金，銅，H62黃銅等。非金屬材料有層壓塑料等（děng）。層壓製品試棒，其層壓平（píng）麵應與試（shì）棒一個側麵平（píng）行，試棒上的銷孔（kǒng）應與層壓平（píng）麵垂（chuí）直。

試（shì）棒的表麵處理，塗膠及試樣製備工藝，應符合產品標準規定。膠接好試樣，以（yǐ）周圍略有一（yī）圈細膠梗為宜，此時不必清除，若需清除餘（yú）膠，則應在固化後進行。

（2）試驗 在正常狀態下，金屬試樣從試樣製（zhì）備完畢到測試之間，zui短停放時間（jiān）為16h，zui長為1個月（yuè），非金屬試樣至少停（tíng）放40h。

試樣應在試驗環境下停放30min以（yǐ）上，將（jiāng）它安裝在拉力試驗機夾具上，測試其破（pò）壞負荷，對電子拉力（lì）機試（shì）驗機應使試樣在（60±20）s內破壞；有時對機械式拉力機則采用10mm/min拉伸速（sù）度。

4.結果（guǒ）評定

試驗結果以5個試樣拉伸強度算術平均值表示，取3位（wèi）有效數字。

同時應記下每個試樣的破壞類型，如界（jiè）麵（miàn）破壞，膠層內聚破壞（huài），被粘（zhān）物破（pò）壞與混（hún）合破壞。

5.影響因素

（1）應力分析 粘接接頭在受到（dào）垂（chuí）直（zhí）於粘接麵應（yīng）力作用時（shí），應力分布比受（shòu）剪切應力要均勻得多，但根據（jù）理論推測與應力分布（bù）試（shì）驗證實，在拉伸接頭邊緣（yuán）也存在應力集中。為證實這一點，有人采用一定厚（hòu）度的橡膠膠接在試樣（yàng）中（zhōng）以代（dài）替膠黏劑，發現試樣在拉伸時，橡膠中部有明顯收縮。說明在接頭受正拉伸應力作用，剪切應力則集中在試樣膠黏劑-空氣-被粘（zhān）體的三者邊界處（chù）zui大，也就是說在這一點上應力zui集中。如果我們膠接後兩半圓柱體錯位大，則試樣的軸線偏（piān）離了（le）加載方向中心線，這是經常會發生的。那麽，就存在有劈應力，而使邊緣應力集中急劇（jù）增加。當（dāng）邊界應力大到一個（gè）臨界值時，膠層邊緣就發生開裂，裂縫（féng）迅速地擴展到整個膠接（jiē）麵上。從對拉伸試樣的（de）應力分布（bù）進行分析表明（míng），膠接試件的尺寸與模量，膠層的厚（hòu）度，膠黏（nián）劑的模量都影響接頭邊緣的應力分布係（xì）數（shù）大小，因此也必然會影（yǐng）響它的強度值。與拉伸（shēn）剪切試（shì）樣一樣，加載速度與試樣溫度也（yě）影響拉伸強度。

（2）試樣尺寸 

不同的（de）試樣（yàng）直徑的拉伸強度測試值不一（yī），而（ér）且離散大，同一直徑試樣其zui大值比zui小（xiǎo）值高50%以上。對方形試樣，由於邊緣到中心點距離（lí）不同，那應力分布更不均勻，因此用方形試樣隻（zhī）能測到“近似”的拉伸強度值。

（3）膠層厚度 對拉伸強度，隨著膠層厚度（dù）增加，它（tā）的粘接接頭（tóu）強度（dù）降低。膠層越薄，強度越大。理論研究（jiū）預言，對於非常薄（báo）膠膠層，對接拉伸強度反比於膠層厚度；而（ér）對於非常厚的（de）膠層，則與膠（jiāo）厚度（dù）無關，如用聚乙烯蠟（相對分子量2750）來（lái）膠接鋼與鋼，當膠層厚度為150nm時，接頭的拉伸強度已接近於聚乙烯蠟本身（shēn）強度5.5MPa左右；而膠層厚度隻有5nm時，對接接頭的強度是膠黏劑本身強度的2倍。其他因素如模量，溫度等對拉伸強度（dù）的影響與拉伸（shēn）剪切強度（dù）相似。

二.不均勻拉伸試驗

不均勻拉（lā）伸試驗其特征是拉伸應力的作用線雖然通過試樣中（zhōng）心，但受力時膠接麵上的應力分布是（shì）不（bú）均勻的。不均勻拉伸接頭是航空工業中常采用的一種膠接結構，如飛（fēi）機機翼蒙皮和翼肋，長珩的膠接，直升飛機旋翼的膠接等工作狀態主要承受（shòu）拉伸應（yīng）力作用，而且在（zài）大多情況下是在不均勻拉伸應力的（de）條（tiáo）件下工作的，因（yīn）此測定膠（jiāo）接接頭的不均勻拉伸強（qiáng）度有一定的實際意義。不均勻拉伸強（qiáng）度（dù）的（de）測定在一定程度下反映了膠黏劑的韌性，因此也能反映出各種膠接材料對膠縫應力集中的敏感程度。本方法（fǎ）參照GJB94-1986。

原理（lǐ） 由一塊剛性金屬厚塊與一塊撓（náo）性金（jīn）屬薄片被粘（zhān）物對接組（zǔ）成的膠接接頭，在承受不均勻拉伸載荷時，直至試樣破壞。以單位長度上所承受的zui大（dà）負荷計算不均勻拉伸強度。

1.儀器設備

拉力試驗機 試樣夾（jiá）具

2.試驗步驟

（1）試（shì）件與試樣製備 按膠黏劑技術條件中規定將試件膠接，形成試樣。試（shì）固化後，在（23±2）℃至少放置16h後，才（cái）進行拉伸。拉伸前必須清除（chú）餘膠。

（2）試驗 試驗（yàn）在（23±2）℃下進行。空氣中相對濕度為（50±5）%。

若不能滿足（zú）上述條件，則應在報告中注明。測量膠接處試片寬度，到0.01mm，取兩側測量結果平（píng）均值。將試樣裝入拉力機夾具，其兩端（duān）夾緊處（chù）之間的距離為（200±1）mm，並保證（zhèng）試樣厚塊邊（biān）緣分別至兩（liǎng）端夾緊處的距離差（chà）值不（bú）大於0.5mm。以5-15mm/min的速度加載，直（zhí）至（zhì）破壞。

3.結（jié）果評定

試驗結果計算到3位（wèi）有（yǒu）效數字。以5個試樣的測試結（jié）果的算術平均值作為試驗結果，取三位有（yǒu）效數字。

其標準誤差S，離散係數CV也應（yīng）同時報告。標準誤（wù）差與（yǔ）離（lí）散係數取兩位有效數字。

4.影響因素

（1）撓性被粘（zhān）物的厚度與夾持（chí）距離 不同撓（náo）性被粘物厚度（dù）與夾持距離的試驗結果不能比較。隨著薄板厚度的增加，不（bú）均勻（yún）拉伸強度（dù）增大；同樣，試樣兩端夾緊距離的縮短，它的不均勻拉伸強度增大。

（2）膠黏劑性質 膠（jiāo）黏劑的彈性模具與伸長率（lǜ）大小對不（bú）均勻（yún）拉伸強度有影響。這中間的關係比較複雜。通常，增加斷裂伸長率，降低了膠黏（nián）劑的彈性模量，使（shǐ）邊緣應力集中現象有所改善，所以不均勻拉伸強度提高。但當膠黏（nián）劑的彈性模（mó）量降低，它的內聚強度也相應降低，不均勻拉伸強度也會降（jiàng）低。伸長與模量（liàng）是一對矛盾，如何恰到好處地利用這一對矛（máo）盾（dùn）來提高（gāo）膠接接頭的不均勻拉伸強度，是需要在膠黏劑配方研製（zhì）時下一番工夫的。

（3）膠層厚度 隨著膠層厚度的（de）增加，接頭（tóu）應（yīng）力集中程度（dù）下降，不（bú）均勻拉伸（shēn）強度（dù）提高，但膠層厚度繼續增加時，由於膠層的內部缺陷增加，強（qiáng）度反而下降。

（4）試驗溫度（dù）不均勻拉伸（shēn）強度與（yǔ）試驗溫度（dù）有關。不同試驗溫度下膠（jiāo）黏劑的模量也發生變化，致使膠層中應力分布變化；另外溫度變化,它內聚強度也變化，兩種因素相互作用，在一定的（de）試驗溫（wēn）度範圍內，它可能會出現一個不太明顯的峰（fēng）值。

（5）接（jiē）頭幾何尺寸 試樣寬（kuān）度對不均勻拉伸（shēn）強度影響小（xiǎo），但膠接部分長度，即剛性試片與撓性試片（piàn）的（de）膠接長度越短，則強度越小。

三.不對稱拉伸試（shì）驗（劈裂（liè）試驗）

不對稱拉（lā）伸試驗又稱為劈裂試驗，它所測試出的強度叫劈裂強度。在（zài）GB7749-87以及國外的ASTMD1062與（yǔ）JISK6853中都規定了（le）不對稱拉伸試驗方法。

1.原理

試（shì）樣為對接結構。在試樣的膠接（jiē）麵邊（biān）緣施加與膠接麵垂直（zhí）的拉力，測定試樣被分離時（shí）所承受的zui大負荷，以每單位膠接寬度上所需的分離力表示它的劈裂強度。

2.儀器設備（bèi）

試驗（yàn）機要求同拉伸強度試驗要求。拉力機夾頭移動速度（dù）為（5±1）mm/min。

3.試驗步驟

試樣製備按膠黏劑技術條件規定（dìng）。金屬塊膠接麵應平整，不應有彎曲，歪斜等變形。膠（jiāo）接麵（miàn）應無毛口，邊緣保持（chí）直角。材質為LY12CZ鋁合（hé）金或45號鋼。夾持試樣的（de）夾具應帶有（yǒu）自動調節裝置，以使加載時（shí）使受力作用線與試樣膠接麵（miàn）垂直試樣製備到試驗zui短時間為16h，zui長為1個月。試驗應在（zài）（23±2）℃標準溫度（dù）下進行，若試驗（yàn）對溫，濕度要求（qiú）嚴格或仲裁試驗，則應在溫度（23±2）℃，相對濕度45%-55%下試驗，若隻要求溫度，則試樣在標準（zhǔn）溫度下停放0.5h，若要求標準試驗環（huán）境，則應在（zài）溫度（23±2）℃，相對濕度45%-55%的範圍內停（tíng）放不少於16h。開動拉力機，以（5±1）mm/min加（jiā）荷速度加載，記錄試樣劈裂破（pò）壞（huài）的（de）zui大載荷（hé）與膠件破壞類型與百分率。

4.結（jié）果評定

每種膠黏劑至少取5個試樣進行測試，以zui小值，zui大（dà）值與平均值（zhí）作為試驗結果，其值取3位有效數字。

5.影響因（yīn）素

加（jiā）工試塊（kuài）用的金屬可為（wéi）半（bàn）硬回火黃銅，硬回（huí）火（huǒ）紫銅磷銅，回火鋁合金與冷軋鋼。對不對（duì）稱拉伸強度，由於試樣的搭接長度，對它有（yǒu）十分明顯的影響（xiǎng）。試樣（yàng）長度L越短，不對稱拉伸強度就越小。像（xiàng）溫度，膠層厚度（dù），膠黏劑性質的影響與玻璃強度相（xiàng）同。

四.交叉（chā）搭接拉伸強度試驗

試樣采用交叉搭接試（shì）樣，又稱十字形試樣，它所（suǒ）測試的拉伸強（qiáng）度為均勻拉伸強度。試件采用金屬板與條狀。

測試前用卡尺測量膠層搭接麵長度與寬度（dù）。而後將試樣裝在拉力試驗機具中，進行拉伸試驗，拉伸速度為10mm/min，直至（zhì）膠層破壞為止。

每組試樣不應少於5個，取算術平均值作為試驗結果，允許偏差（±15%），保留3位有效數字。

五.拉伸強度試驗（菌狀試樣）

1.原理

由兩（liǎng）個菌（jun1）狀物對接構成的接（jiē）頭，其膠接麵和試樣縱軸垂直，拉伸力通過試樣縱軸傳至膠接麵，直至破壞，以單位膠接麵積承受的（de）zui大負荷計算（suàn）拉伸強度。

2.儀器設備

拉力試（shì）驗機要求與（yǔ）條型（xíng）和棒狀（zhuàng）拉伸試驗相同，並應配備一（yī）夾持器，夾具應能自（zì）動定位對中，使試樣長軸與所施加通過夾持器中心線的拉力方向一致。

恒（héng）溫室應保（bǎo）持溫度為（23±1）℃，相對濕度（50±2）%，若（ruò）溫度達不到要求，允許將試樣放在幹燥器（qì）中，在幹（gàn）燥器隔板下（xià）方盛有硝酸鈣的（de）飽和溶液（yè），液麵上的固定濕度在23℃時為51%。相關溫（wēn）度與固定濕度的數據可從化學手冊中查到。

3.試驗步驟

（1）試樣製備 試樣材質可以用金屬也可用木材，這根（gēn）據不同（tóng）膠黏劑要求選取。其（qí）中常用（yòng）金屬有冷軋條鋼，半（bàn）硬回火黃銅（tóng），硬回火紫銅，2024鋁合金，磷（lín）青銅，鎂合金（jīn）與低硬度（dù）鎳（niè）銀。對金屬膠接，每種膠黏劑仲裁試驗至（zhì）少應測試10個試樣，常規（guī）試驗不少於5個。金屬試（shì）樣，表麵處理，膠（jiāo）黏劑配比，塗膠量（liàng），塗膠次數，晾置時間與固化條件均應按生產廠（chǎng）家有關規定進行。膠接時使用的夾具，應保證（zhèng）試樣正確膠接（jiē）和定位。

（2）試驗 試驗前試樣應在（23±1）℃進行狀態調節，不少於16h。將試樣裝入上，下夾（jiá）持器中，如進行高溫試驗，應直接用熱電偶測（cè）量膠接區金屬試樣外表麵溫度。若間接測量則應對（duì）溫度與（yǔ）平衡時間進行（háng）修正。在規定（dìng）溫度下保溫時間不少於10min，控溫精（jīng）度100℃以下為（wéi）±1℃，101℃以上為1%。其試樣達到試驗溫度的平衡時間，對50-100℃為小於等於30min；101-200℃為小於等於45min；對201-300℃為小於等於60min。以（yǐ）下夾持器移動速度為10mm/min拉伸試樣，直（zhí）至破壞，記錄zui大破壞負（fù）荷與試樣（yàng）破壞類型。

4.影響因素

對膠接強度的影響因素（sù）與條形和棒狀（zhuàng）拉伸強度試驗（yàn）相同。膠接後膠層平均厚度，要求（qiú）控製（zhì）在0.0254m之內。且應注明膠層（céng）厚度（dù）測量方法。不同標準菌狀試件尺寸不一，見（jiàn）表8-5。

表8-5       不同的標準試件尺寸

其他（tā）影響因素同（一）節。