胶水类材料力学性能测试简介

物体的粘接，就是靠胶水中的高分子间的作用力来实现的。在胶水中，水是中高分子体的载体，水载着高分子体慢慢浸入到物体的组织内，当水分消失后，高分子体就依靠相互间的力，将两个物体紧紧结合在一起。涂胶量过多，胶水中的高分子体相互拥挤，水分不容易挥发掉，胶水起到的是“填充作用"而不是粘接作用。

胶水在实际应用中，力学性能尤为重要，是关乎产品质量的重要参数，本文简要介绍静态力学（剥离测试/拉伸剪切）与流变测试（屈服应力）。

1、静态力学

胶水将两种材料连接后，其连接的可靠性测试方法为剥离测试。常见的测试类型包括180度剥离、90度剥离以及T型剥离。180度剥离测试通常用于评估柔性材料与刚性基材的粘接。90度剥离则模拟了材料在近似垂直角度下的分离过程。T型剥离主要用于两块柔性材料的粘接测试，试样两端被反向拉伸。

拉伸剪切强度测试，与剥离强度测试在应用上形成互补关系。拉伸剪切强度测试主要评估胶层在平行于粘接面方向受力时的性能，适用于承受剪切应力的结构件。如：飞机蒙皮与骨架的结构粘接，则更侧重于剪切强度。而剥离强度测试则针对线受力或点受力的场景，这类应力更容易导致胶层从边缘开始失效。

2、流变测试－屈服应力

胶水的‌屈服应力‌（Yield Stress, τy）是指使其从“固态"静止状态转变为“液态"流动所需的‌最小剪切应力‌，单位通常为帕斯卡（Pa）。它是决定胶水能否在立面施工而不流挂的核心指标，与黏度概念截然不同 。‌

2.1 流变学表达

τ < τy → 固态行为（弹性响应）

τ > τy → 开始流动（粘塑响应）

2.2 测试方法

1）振荡振幅扫描法

逐步增大振荡应变振幅，观察储能模量 G'骤降并与损耗模量 G'' 交叉的点，该点对应的应力值即为屈服应力。 该方法为中国药典2025版推荐方法之一。

2）流动曲线拟合法

剪切应力-剪切速率曲线，用数学模型外推到零剪切速率得到屈服应力。常用三种模型：

① Bingham 模型

适合牛顿流体+屈服应力的简单体系，仅在线性区准确。

② Herschel-Bulkley 模型

当 n<1 时为剪切变稀，适合测试。

③ Casson 模型

适用于高浓度悬浮体系，如油墨等。该模型在食品行业常用。

3）应力生长法（Vane叶片法）

恒定低剪切速率（如 0.01 s⁻¹）旋转，应力先上升后下降的峰值即为静态屈服应力。

优点：

●避免壁滑移（传统圆筒法的问题）

●样品扰动最小

●特别适合有触变性的膏体

 胶水的粘弹性分析是力学性能的重要内容，通常采用动态力学分析（DMA），通过施加受控的正弦交变应力或应变于样品，测量其应变或应力响应，计算出储能模量（E'）、损耗模量（E''）和损耗因子（tanδ）等粘弹性参数，这些参数能够全面评估胶水的粘弹性行为。除力学性能外，温度变量非常重要，胶水的TG点即玻璃化转变温度，是胶水从玻璃态转变为高弹态（或橡胶态）的临界温度，通常采用DSC，测定胶水在升温过程中的热流变化来确定TG点。