本文主要針對(duì)膠粘行業(yè)常用的幾種剝離強(qiáng)度試驗(yàn)做詳細(xì)介紹，包括90度剝離、180度剝離、T行剝離、浮輥剝離、爬鼓剝離等試驗(yàn)的原理及步驟。
膠粘劑行業(yè)有關(guān)剝離強(qiáng)度試驗(yàn)詳解
剝離，是膠粘制品接頭常見(jiàn)的破壞形式之一。何謂剝離，形象地說(shuō)，就像宰殺牛羊時(shí)剝皮的那樣，把兩個(gè)被粘物互相剝開(kāi)來(lái)。其特點(diǎn)是：膠接接頭在受外力作用時(shí)，力不是作用在整個(gè)膠接面上，而只是集中在接頭端部的一個(gè)非常狹窄的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域似乎是一條線，膠黏劑所受到的這種應(yīng)力，就是我們?cè)谇懊嫠v的線應(yīng)力。當(dāng)作用在這一條線上的外力大于膠黏劑的膠接強(qiáng)度時(shí)，接頭受剝離力作用便沿著膠接面而發(fā)生破壞。剝離試驗(yàn)用的試件其中一個(gè)是柔性材料(如薄的金屬蒙皮，織物，橡膠，皮革等)，而另一個(gè)試件可以是一剛性材料(如厚的金屬梁等)或者也同為一柔性材料，由于至少有一個(gè)試件為柔性材料，當(dāng)接頭承受剝離力作用時(shí)，被粘物的柔性部分首先發(fā)生塑性變形，然后，膠接接頭慢慢地被撕開(kāi)了（如織物與織物的膠接屬蒙皮與珩條的膠接等）。剝離力的單位是牛頓/米，根據(jù)試樣的結(jié)構(gòu)和剝離結(jié)構(gòu)的不同，它又分為：
90度剝離強(qiáng)度試驗(yàn);
180度剝離強(qiáng)度試驗(yàn);
T形剝離強(qiáng)度試驗(yàn);
Bell剝離強(qiáng)度試驗(yàn)(浮滾剝離);
爬鼓剝離強(qiáng)度試驗(yàn);
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)定剝離強(qiáng)度的方法雖然各有差異，但它的基本原理操作與影響因素相差不大。下面我們就來(lái)依次簡(jiǎn)單給大家介紹不同剝離試驗(yàn)的主要用途：
1、90度剝離專用于鋼板與橡膠試片的測(cè)定;
2、180度剝離用于剛性材料(如鋼板)與撓性材料試片的測(cè)定;
3、T形剝離主要用于撓性材料(金屬箔、塑料膜、帆布等)試片的測(cè)定;
4、爬鼓剝離則用于蜂窩夾心材料的測(cè)定。
1.原理
用90度剝離方法施加應(yīng)力，使撓性金屬試片對(duì)剛性金屬板膠接件的膠接處產(chǎn)生特定的破裂速率所需的力。
2.儀器設(shè)備
采用電子拉力試驗(yàn)機(jī)，并具有自動(dòng)記錄剝離負(fù)荷的記錄裝置。剝離試驗(yàn)應(yīng)在專用夾具上進(jìn)行。
3.試驗(yàn)步驟
(1)試樣制備：90度剝離強(qiáng)度試樣試板膠，按膠黏劑所規(guī)定的有關(guān)膠接工藝進(jìn)行。試板固化后在室溫條件下放置24h后才可分割成試樣，銑切分割時(shí)應(yīng)防止試樣過(guò)熱，并盡量避免膠接縫承受剝離性切削力。每組試樣個(gè)數(shù)應(yīng)不少于5個(gè)。分割后試樣在試驗(yàn)前最短停放時(shí)間為16h，最長(zhǎng)為1個(gè)月。
(2)試驗(yàn)時(shí)：用卡尺測(cè)量3-5個(gè)寬度值，精確到0.1mm，取其平均值作為試樣寬度。夾具應(yīng)完好，兩滾輪運(yùn)轉(zhuǎn)自如。將校正溫度用試樣裝好后;若要測(cè)高，低溫剝離強(qiáng)度，則用熱電偶緊密接觸試樣膠接區(qū)中部金屬的表面溫度。按標(biāo)準(zhǔn)要求使之達(dá)到試驗(yàn)溫度。取下校正試樣，裝入正式待測(cè)試樣，當(dāng)試樣膠接區(qū)中部金屬表面的溫度達(dá)試驗(yàn)溫度后計(jì)時(shí)，保溫10min。若采用靠近試樣膠接取中部熱電偶間接測(cè)量方法，則必須進(jìn)行溫度和平衡時(shí)間的修正。以(100±5)mm/min速度連續(xù)加載，自動(dòng)記錄剝離曲線。若用讀數(shù)法測(cè)定膠接剝離強(qiáng)度，應(yīng)在有效剝離長(zhǎng)度內(nèi)劃出等距離讀數(shù)標(biāo)線，標(biāo)線的總數(shù)不應(yīng)少于10條。
180度剝離試驗(yàn)，是測(cè)定一塊撓性材料膠接在另一塊剛性或撓性的材料上所組成的標(biāo)準(zhǔn)試樣,呈180度剝離角剝離時(shí)的強(qiáng)度。常用的剛性材料有金屬，塑料，木材，撓性材料有金屬，橡膠，織物，塑料等。下面只討論金屬對(duì)金屬的試驗(yàn)。
1、原理
180度剝離方法施加壓力，使金屬對(duì)金屬膠接件的膠接處產(chǎn)生特定的破裂速率所需的力。
2、儀器設(shè)備
電子拉力試驗(yàn)機(jī)，帶有能自動(dòng)記錄剝離負(fù)荷的繪圖裝置與能夾緊試樣的夾持器。
3、試驗(yàn)步驟
(1)試樣制備試樣制備與試驗(yàn)條件等其他要求與T剝離強(qiáng)度試驗(yàn)相同。剛性金屬LY12CZ鋁合金，厚2mm;寬25.0mm±0.5mm，長(zhǎng)200mm。撓性金屬金屬LY12CZ鋁合金，厚0.3mm;長(zhǎng)350mm。膠層厚度通常﹤0.2mm，若直接制備試樣，則邊上余膠固化后必須清除，且沿寬度方向的膠接面錯(cuò)位不大于0.2mm。試樣不少于5個(gè)。
(2)試驗(yàn)條件，在試驗(yàn)室環(huán)境下停放時(shí)間，試樣自由端剝開(kāi)一定長(zhǎng)度，試樣夾持，加載速度為(100±10)mm/min，有效剝離長(zhǎng)度約為125mm，其他規(guī)定均與T剝離強(qiáng)度相同。
4、結(jié)果評(píng)定
計(jì)算所有試樣的平均剝離強(qiáng)度，最 小剝離強(qiáng)度，最 大剝離強(qiáng)度，以及5個(gè)試樣的剝離強(qiáng)度算術(shù)平均值。
5、影響因素
剝離強(qiáng)度試驗(yàn)的影響因素與T形剝離強(qiáng)度試驗(yàn)的相同。
T形剝離強(qiáng)度試驗(yàn)
1、原理：用T形剝離方法從未膠接端開(kāi)始施加剝離力，使金屬對(duì)金屬膠接件沿膠接線生產(chǎn)特定的破裂速率所需的剝離力。
2、儀器設(shè)備：電子拉力試驗(yàn)機(jī)，并附有能自動(dòng)記錄剝離負(fù)荷的繪圖裝置，及能夾緊試樣的夾持器具。
3、試驗(yàn)步驟：
(1)試樣制備：組成T剝離試樣的被膠接材料必須是撓性材料，并被彎曲成90度也不會(huì)出現(xiàn)破裂。通常是由兩塊厚度相同的同一種金屬加工而成的薄板膠接在一起制成。這金屬材質(zhì)與薄板厚度在膠黏劑標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。厚度應(yīng)均勻，以不超過(guò)0.3mm或0.5mm的LY12CZ鋁合金薄板居多。按有關(guān)膠接工藝技術(shù)文件，選定薄板的材質(zhì)與厚度，以及膠黏劑層厚度。當(dāng)沒(méi)有明確規(guī)定時(shí)，則選膠層平均厚度在0.2mm以下，厚0.3mm的LY12CZ鋁合金薄板。除非另有規(guī)定，試樣尺寸，長(zhǎng)200mm，寬25mm±0.5mm。施加膠接壓力不應(yīng)少于1MPa。若在壓機(jī)上加壓，則試樣上方應(yīng)覆蓋一張邵氏硬度(A)約45，厚10mm的橡膠板，壓力控制在0.7MPa(或按供需雙方規(guī)定)。每塊試片整個(gè)寬度涂膠，涂膠長(zhǎng)度為150mm。試樣必須平整，擴(kuò)大試樣件裁切成標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)，不能使試樣膠接部分變形與破壞。若直接制備試樣時(shí)，必須清除四周余膠，且沿寬度方向膠接面的錯(cuò)為不大于0.2mm。每批試樣數(shù)量不應(yīng)少于5個(gè)。
(2)試驗(yàn)條件整個(gè)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)室溫度應(yīng)控制在(23±5)℃，對(duì)溫、濕度特別敏感的膠黏劑，則應(yīng)控制在溫度(23±2)℃，相對(duì)濕度(65±5)%。
(3)試驗(yàn)從試樣制備好到試驗(yàn)之間的最短停放時(shí)間為16h，最長(zhǎng)為-個(gè)月。試驗(yàn)前試樣應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境下停放0.5h以上。測(cè)量試樣上5處的寬度與厚度，寬度測(cè)量精 確到0.1mm，厚度精 確到0.01mm。將試樣自由端剝開(kāi)10mm，對(duì)稱地夾持在上，下夾持器中。試驗(yàn)過(guò)程中，試樣夾持部分不能滑移。以(100±10)mm/min的速度加載，按T方式剝離試樣，試樣玻璃長(zhǎng)度至少要有125mm，自動(dòng)記錄裝置應(yīng)同時(shí)繪出試樣剝離負(fù)荷曲線。并注意破壞形式，即黏附破壞，內(nèi)聚破壞或被粘物破壞。用精 確到0.1cm的平面求積儀測(cè)量BCEF的面積，用精 確0.5mm的直尺測(cè)量底線長(zhǎng)度,底線所反映的試樣剝離長(zhǎng)度在70mm左右.以平均等高線計(jì)算剝離強(qiáng)度時(shí),等高線精度不應(yīng)低于1mm。
4、結(jié)果評(píng)定：剝離強(qiáng)度可按求積儀法與等高線法兩種方法計(jì)算。采用等高線法計(jì)算時(shí)，剝離長(zhǎng)度至少要100mm，但不包括起始的25mm，劃出一條估計(jì)的等高線力的平均值。代表同一性能的試樣個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，試驗(yàn)結(jié)果一最 小值，最 大值與算術(shù)平均值表示，取值小數(shù)點(diǎn)后一位，并注明破壞類型與數(shù)量。
5、影響因素
(1)剝離強(qiáng)度計(jì)算方法：關(guān)于剝離強(qiáng)度計(jì)算方法GB2791-81中規(guī)定了求積儀法與劃等高線法。另外還有讀數(shù)法與峰值法。對(duì)剝離力波動(dòng)不是很大的曲線,這四種方法可以的得到相同的試驗(yàn)結(jié)果.但是若曲線變動(dòng)大,則應(yīng)采用求積儀法處理。在計(jì)算剝離強(qiáng)度時(shí)，均應(yīng)將剝離曲線上的第 一個(gè)峰值去掉。
(2)剝離力的波動(dòng)性：在理想狀態(tài)下，于一定的剝離速度下，剝離力應(yīng)是恒定的，也就是說(shuō)反映在剝離符合曲線圖上的剝離力是一條水平直線。然而實(shí)際測(cè)試表明，剝離力是波動(dòng)的，它呈兩種圖象，一為隨機(jī)的無(wú)規(guī)方式，一為滑動(dòng)黏附方式。
按無(wú)規(guī)方式波動(dòng)，波動(dòng)力遵循高斯分布，剝離力的平均值與中間值是一樣的，而且意義明確。由于試樣無(wú)規(guī)的不完整性造成的剝離力波動(dòng)。在無(wú)規(guī)波動(dòng)中，破裂是連續(xù)發(fā)生，并以與試驗(yàn)速率一樣的速率傳播。按滑動(dòng)黏附方式波動(dòng)，最
大最 小值之間的距離與試驗(yàn)速度無(wú)關(guān)。在滑動(dòng)黏附破裂時(shí)，當(dāng)剝離力達(dá)到最 大值，則引起膠接失效，存儲(chǔ)能量消耗在裂縫傳播上，其速度比試驗(yàn)速度還快，當(dāng)它的能量耗盡，則剝離力停在最
小處。緊接著剝離力再次增大時(shí)，它又重復(fù)下1次破裂循環(huán)，如此反復(fù)出現(xiàn)在剝離負(fù)荷曲線上則是一條清晰的鋸齒狀剝離力曲線。
(3)剝離的角度
剝離角度不同，致使對(duì)膠接接頭垂直于膠接面上的作用力大小不同，因此它的剝離強(qiáng)度也就不同。
(4)被粘物的性質(zhì)與厚度
被粘物的模量高或厚度大，膠接接頭在同樣受力時(shí)，應(yīng)力分布就寬，應(yīng)力集中程度也就比被粘物模量低或厚度薄的要小些，所以它的強(qiáng)度也要高一些。這一影響對(duì)不均勻拉伸影響也是如此。
(5)接頭的尺寸
線應(yīng)力接頭的寬度對(duì)剝離強(qiáng)度沒(méi)什么影響。而試樣長(zhǎng)度則不一樣，當(dāng)剝離試樣的膠接長(zhǎng)度為試樣厚度的10倍以上，測(cè)試強(qiáng)度應(yīng)和試樣長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，但當(dāng)試樣比較短時(shí)，試樣長(zhǎng)度必然會(huì)對(duì)測(cè)試強(qiáng)度有影響。另外，如果撓性材料不是金屬，而是黏彈性(如聚酯等)，由于彎曲引起被粘體的塑性變形，則可能使剝離力和破壞能量增加。
(6)膠黏劑的性質(zhì)
膠黏劑的力學(xué)性能對(duì)線應(yīng)力接頭強(qiáng)度有決定性影響。不同膠黏劑，由于它們的模量，拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率等不同，那么在剝離接頭中的應(yīng)力分布及應(yīng)力集中情況也不相同。為了尋求一種剝離強(qiáng)度高的膠，希望降低它的應(yīng)力集中程度，那么就加入增韌劑如橡膠之類似組分，以降低它的模量，增加膠的伸長(zhǎng)率。但這樣一來(lái)，由于模量降低，又使膠黏劑的內(nèi)聚強(qiáng)度降低了。我們有時(shí)還經(jīng)常遇到這種的情況，當(dāng)我們使熱固化膠黏劑的交聯(lián)密度增加，亦模量增加，在一定范圍內(nèi)，它的剝離強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，但達(dá)到一定模量之后，反而使剝離強(qiáng)度迅速降低。即使有機(jī)硅橡膠有好的彈性，它剝離接頭的應(yīng)力分布又比較均勻，但是由于它的內(nèi)聚強(qiáng)度太差(即本身的彈性模量太小)，它不是一種好的抗剝離的膠黏劑。事實(shí)上這種膠用手都很容易地將它剝開(kāi)。從上看出減少應(yīng)力集中與提高內(nèi)聚強(qiáng)度是研究抗剝離膠黏劑的一對(duì)矛盾，如能恰到好處搭配，那就會(huì)出現(xiàn)一理想的最
高剝離強(qiáng)度。
(7)膠層的厚度
試驗(yàn)證明，在膠層薄時(shí)，剝離力隨膠層厚度增加而上升。厚度達(dá)到一定值時(shí)，則剝離力不再上升，這是由于厚度再增加，在膠層中出現(xiàn)缺陷的概率加大之故。
(8)試驗(yàn)的溫度和拉伸的速度
由于剝離力的多次跳躍性變化，試驗(yàn)溫度與拉伸速度影響是十分復(fù)雜的。溫度變化，由于膠黏劑的模量變化致使應(yīng)力發(fā)生變化;另外溫度改變，也使膠黏劑本身的內(nèi)聚強(qiáng)度發(fā)生變化。關(guān)于溫度與加載速度對(duì)剝離強(qiáng)度的影響原因與拉伸剪切強(qiáng)度相同。溫度的改變?cè)斐蓮?qiáng)度的變化是和膠黏劑的玻璃化轉(zhuǎn)變緊密相連的，在玻璃態(tài)各種膠黏劑的剝離強(qiáng)度都是極低的，在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域達(dá)最
高值，之后又下降。
Bell剝離強(qiáng)度試驗(yàn)(浮滾剝離)
1、原理：主要以浮滾方法對(duì)試樣施加載荷，使金屬的膠接處產(chǎn)生特定破裂速率所需要的力。
2、儀器設(shè)備：橡膠拉力試驗(yàn)機(jī)或電子拉力試驗(yàn)機(jī)，仲裁試驗(yàn)以電子拉力試驗(yàn)機(jī)為準(zhǔn)。試驗(yàn)機(jī)設(shè)備有夾緊撓性試片的下夾具，夾具和附件的結(jié)構(gòu)應(yīng)能使試樣受力時(shí)撓性金屬試片剝離部分通過(guò)夾具的中心線并和力線方向一致。此夾具中直徑為25mm的滾筒應(yīng)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承滾筒必須保證剝離角度。
3、試驗(yàn)步驟：
(1)試樣制備：試樣由撓性試片和鋼性試片膠接而成。試樣材質(zhì)，表面處理方法，膠層厚度，固化條件，個(gè)數(shù)與外觀要求均與T剝離強(qiáng)度相同。若沒(méi)有特殊規(guī)定，金屬試片的材質(zhì)為LY12CZ鋁合金，其中撓性試片厚度0.3mm，鋼性試片厚度為2mm。
(2)試驗(yàn)：試樣制備完畢到試驗(yàn)之間，試樣在試驗(yàn)環(huán)境條件下的停放時(shí)間均與T剝離強(qiáng)度相同。試樣寬度與厚度用分度值為0.01mm的量具測(cè)量。將試樣自由端剝開(kāi)約25mm，裝入夾具中夾緊，拉伸時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生移動(dòng)。以(100±5)mm/min加載速度加載剝離試樣。有效剝離長(zhǎng)度至少為115mm。在剝離時(shí)自動(dòng)繪出試樣剝離載荷曲線。
4、結(jié)果評(píng)定：
在有效剝離長(zhǎng)度內(nèi)，計(jì)算剝離力，以KN/m表示，其計(jì)算方法除了采用T剝離強(qiáng)度求積法與等高線法之外，還可采用重量法，計(jì)算方法如下：
從記錄紙上剪下BCEF部分并稱出其質(zhì)量，用剪下部分的質(zhì)量除以事先測(cè)得的每單位面積記錄紙質(zhì)量，計(jì)算出面積，再用基線長(zhǎng)度除以剪下部分的面積，即為平均剝離力。
爬鼓剝離強(qiáng)度試驗(yàn)
爬鼓剝離強(qiáng)度就可用測(cè)量該面板與夾芯層的膠接強(qiáng)度，同時(shí)還可用它測(cè)定在爬鼓剝離測(cè)試規(guī)定條件下，撓性材料與剛性被粘材料的強(qiáng)度。試驗(yàn)裝置由一個(gè)用柔性皮帶負(fù)載的有50.8mm凸緣的鼓及固定試樣的穩(wěn)定夾具組成。
1、對(duì)金屬蜂窩其鋁合金為LY12CZ，面板厚0.5mm，蜂窩芯厚度12.7mm。該試樣寬76mm，長(zhǎng)至少為305mm，但面板在一端伸出25mm，下面板在一端伸出25mm，故實(shí)際膠接長(zhǎng)度為250mm左右，兩端伸出部分為了夾持試樣。
2、如果是由兩薄片膠接成的試樣，則寬25mm，長(zhǎng)至少為254mm。但這試樣是從大試樣上切割下的。取樣不少于6個(gè)，若各向異性應(yīng)在兩個(gè)方向上各切3個(gè)。
3、剝離時(shí)下夾具移動(dòng)速度為(25.4±0.54)mm/min，其剝離長(zhǎng)度應(yīng)不少于150mm，有效剝離長(zhǎng)度不少于125mm。
采用這一方法可以檢驗(yàn)脆性較大膠黏劑的固化程度，如爬鼓剝離比正常值高，則說(shuō)明未完全固化。當(dāng)試樣的設(shè)計(jì)和測(cè)試條件完全相同時(shí)，不同膠黏劑和加工過(guò)程可直接進(jìn)行比較。為了使測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，與T形剝離一樣，測(cè)試時(shí)也應(yīng)嚴(yán)格控制試驗(yàn)溫度，膠黏劑制造廠家應(yīng)將表面處理程序，如木材含水率，金屬表面清潔與干燥，及其他特殊處理，如打磨，化學(xué)或電化學(xué)處理等;膠黏劑混合;膠黏劑涂布速度，涂膜厚度，涂層數(shù)，單面還是雙面涂膠，干燥條件及多次涂膠的干燥條件;裝配條件，如室溫，停放時(shí)間，晾置或疊合;固化壓力大小，加壓時(shí)間，加壓所需溫度等做出具體規(guī)定，或與使用廠協(xié)商后做出具體規(guī)定。