[摘要]　介紹了膠粘劑材料的環境老化机理,綜述了膠粘劑環境老化行為、國內外研究的發展及現狀,研究的熱點主要是:高分子材料的熱、光老化,熱氧老化,光氧老化,化學介質中的老化机理及穩定化。展望了膠粘劑環境老化行為研究的發展趨勢。

[關鍵詞]　膠粘劑;環境老化;研究現狀;展望

0　前　言

膠粘劑作為一類高分子材料,廣泛應用于包裝、建筑、汽車、電子、制鞋、紡織、塑料、木材、光學、醫療衛生、航天航空、海洋運輸等領域。但隨著對材料的性能要求的提高,膠粘劑的老化失效問題日益嚴重,而國內對其環境行為与失效規律的研究報道甚少,遠遠未達到与材料實際應用相适應的水平,极大限制了膠粘劑新材料的開發与應用[1]。

在宇航業中,美國在航天飛机軌道器陶瓷防熱瓦与應變隔离襯墊及鋁机体与應變隔离襯墊間的膠接面積達120m2;太陽能電池結构中,防護蓋片与電池片及電池片与基板間的連接均采用大面積膠接[2]。近年來,复合材料由于其獨特的优异性能成為航天飛行器的新一代結构材料,复合材料之間及复合材料与金屬材料之間的連接越來越多地采用膠接結构。而航天飛机、衛星、空間站及宇宙飛船等宇宙飛行器在發射、載人飛行和軌道飛行時要經歷多种复雜的外部環境,如真空、高低溫交變、紫外線輻射、原子氧作用及質子和電子輻照等[3],這些膠接結构均須經受惡劣空間環境的考驗。膠接材料主要是高分子聚合物膠粘劑,其對空間環境十分敏感,因此在空間因素作用下膠粘劑及膠接結构的可靠性与壽命在很大程度上取決于膠粘劑与空間環境之間的交互作用[4]。同樣,跨河、跨海大橋用膠粘劑（黏合劑）要受到潮湿气氛和海水气氛的作用;各种行驶的车辆所使用的胶黏剂要受到所在环境的作用等,而胶黏剂的性能直接关系到这些设备、器件的安全运行。

国外膠接結构發展的初期,主要看重的是膠接結构性能,忽視了膠粘劑自身的耐久性問題。例如越戰中美軍一架F 4鬼怪型戰斗机在海上失事,后查明主要原因是當時采用的縮聚型改性酚醛膠在固化時有水揮發,致使外部密封不良,吸濕進水,加速了金屬腐蝕和膠接失效。而吸收的水分在高空中結冰使部件變形開裂,最終導致飛机墜毀。又如20世紀60到70年代初期,美軍的C 5A運輸机上采用的蜂窩結构面積達2200m2,板 板膠接達1000m2,單机耗膠量達1800kg。這些膠接結构制品在經歷數年使用后,由于膠接結构的耐久性不佳,造成大量的蜂窩部件返修(返修率高達10%,經濟損失嚴重[5]。為此,膠粘劑環境行為与失效机理的研究已受到高度的重視。

1　膠粘劑材料的環境老化机理

1.1　熱氧老化

熱氧老化主要是按照游离基反應歷程進行的。高聚物氧化的引發難易程度取決于材料的分子結构,由于自由基在高分子鏈上各個位置都有可能產生,所以得到的是既有降解又有交聯的產物。

1.2　光氧老化

引起高分子材料光氧老化的最初光化學過程是太陽光譜中近紫外光,其波長在200～400nm范圍內,對高分子老化有顯著的作用,因為這個范圍內的紫外光能量高于一般高分子鏈中化學鍵斷裂所需要的能量。太陽短波紫外光能夠切斷許多高分子材料的化學鍵,尤其在含有能吸收光的雜質或受熱條件和含氧條件下,高分子容易發生光化學反應。