粘合系统固化过程的流变学与热学测试评估

我们的方法结合了热分析和流变学，用于表征胶粘剂的固化过程，并为工业胶粘剂的选型提供有用信息。该技术可建立胶粘剂体系固化过程研究的标准指南，便于不同胶粘剂之间的比较。该方法也可作为胶粘剂体系质量控制中的验收标准。

为了进行热重分析测试以确定无机填料含量以及材料开始降解的温度，打开程序选项卡并点击编辑器。将升温段拖动到编辑器界面，并设置升温速率为每分钟10或20摄氏度，升至900摄氏度。点击确定，然后打开备注选项卡。

选择空气作为吹扫气体，并将流速设置为 100 毫升每分钟。然后关闭炉体并开始实验。要对固化样品进行差示扫描量热法测试，请打开程序选项卡，点击测试，然后选择自定义。

单击编辑器并拖动一个平衡段，以指示实验开始的温度。将一个升温段拖动到编辑器界面，并在命令编辑窗口中输入每分钟10或20度的加热速率以及最终温度。再将一个降温段拖动到编辑器界面，并输入每分钟10或20度的冷却速率，降温至略低于玻璃化转变温度的某一温度。

将另一段斜坡段拖动到编辑器界面，并设置每分钟10或20摄氏度的升温速率，升温至略低于降解温度。打开注释选项卡，选择氮气作为载气。将流速设置为每分钟50毫升，然后点击应用。

然后将参比坩埚和装有样品的坩埚放入DSC样品池中，并启动实验。为通过加热-冷却-加热测试分析新鲜样品，打开程序选项卡并点击测试和自定义。点击编辑器，将“在-80摄氏度下平衡”步骤拖动到编辑器界面。

拖动一个升温段，将升温速率设置为每分钟10或20摄氏度，升至略低于降解温度的温度，然后插入另一个在零下80摄氏度下平衡的步骤。接着再拖动一个升温段，以每分钟10或20摄氏度的升温速率加热至与之前相同的温度。点击“确定”。然后在DSC样品池中放入一个参比坩埚和一个装有样品的坩埚，点击“开始”以启动实验。

进行等温固化测试时，打开程序选项卡，点击测试，然后选择自定义。点击编辑器，将一个斜坡段拖至编辑器界面。设置升温速率为每分钟20摄氏度，升至选定的等温温度。

然后引入一个具有足够时间以完成固化的等温阶段。为检查达到的固化程度，先引入一个在0摄氏度下达到平衡的阶段，再添加一个升温阶段，并将升温速率设定为每分钟2至20摄氏度，升至最高温度。将“循环结束”标记段拖入编辑窗口，并插入另一个温度为零下80摄氏度的平衡阶段。

为了获得最终的玻璃化转变，添加一个加热速率为每分钟2至20摄氏度的升温阶段，升至此前指定的相同温度，然后点击“确定”。在工具选项卡中，选择仪器偏好设置和DSC，并设置一个低于实验等温温度的温度。点击应用，然后打开控制选项卡，选择前往待机温度。随后，将一个参比坩埚和一个装有样品的坩埚放入DSC样品池中，点击开始。

进行对数应变扫描测试时，打开程序选项卡并选择振荡振幅。将实验温度设置为室温，频率设置为1赫兹，对数扫描范围设置为从1×10⁻³%到100%的应变。将样品置于底板上，上板初始位置与下板相距约40毫米，然后降低上板，直至两板之间观察到约2毫米的间隙。

然后修剪多余的胶粘剂，并开始实验。为了监测胶粘剂的固化过程，请点击步骤选项卡并选择调节选项。将模式设置为压缩，轴向力设置为0牛顿，灵敏度设置为0.1牛顿。

单击“前进”，并将上下方向的间隙变化限值设置为2,000微米。插入一个新的振荡时间扫描步骤，将实验温度设为室温，测试持续时间根据粘合剂数据表中估计的固化时间以及从前一次对数应变扫描测试中获得的应变百分比确定。选择“离散”模式，并为所有样品设置频率为1、3和10赫兹。

然后加载新样品并开始实验。要执行扭矩扫描测试，请打开程序选项卡并选择振荡振幅。接着将温度设置为室温，频率设置为1赫兹，对扭矩以对数方式从10至10,000微牛·米进行扫描，然后开始实验。

根据扭矩扫描实验的结果，选择线性黏弹性区域内的一个扭矩振幅用于温度扫描实验，然后选择温度扫描模式，并在室温下设置实验参数：升温速率为每分钟1摄氏度，以确保温度在样品中均匀分布；频率为1赫兹；扭矩振幅采用扭矩扫描实验所确定的数值。关闭流变仪的炉体，并打开炉体的空气活塞，然后启动实验。

这些热重分析结果表明，每种被研究的胶粘剂具有不同的降解温度和不同的无机填料。在600至800摄氏度之间观察到的质量损失表明存在碳酸钙作为填料。对于这种双组分胶粘剂，在热流曲线中未发现残余固化迹象，且微小的偏差无法明确归因于制造商所报告的玻璃化转变。

在本表格中，通过将各温度下获得的固化焓与升温扫描过程中获得的固化焓进行比较，计算了双组分体系在不同温度下的固化程度。通过对新鲜双组分胶粘剂样品进行流变多频测试，可将凝胶化时间观察为相位角不再随频率变化的点。在采用单组分和双组分硅烷聚合物胶粘剂体系的等温多频测试中，未观察到凝胶化现象，且通过比较两种胶粘剂模量的斜率可知，双组分硅烷聚合物胶粘剂的固化速度更快。

在此对固化一小时的双组分胶粘剂样品进行的流变温度扫描测试中，可清晰观察到玻璃化转变。使用新鲜样品时，应立即开始测试，不得延误；使用双组分体系时，务必制备充分混合均匀的溶液。