一、介绍
胶黏剂分析是对胶黏剂本身及其固化后形成的胶层进行化学、物理、机械和老化性能的系统性测试和评估。胶黏剂，俗称胶水，是一种能将不同材料表面牢固连接在一起的非金属材料，在现代制造业中扮演着“隐形紧固件”的重要角色。
从航空航天器的结构粘接到电子产品的精密组装，胶黏剂的性能直接决定了产品的结构完整性、可靠性和寿命。因此，科学的胶黏剂分析是产品设计、工艺开发和质量控制中至关重要的一环。
二、目的与意义
在工业生产中，胶黏剂的粘接失效会引发严重后果。如果粘合强度不足，结构件可能在使用中发生分离，造成设备损坏甚至安全事故。如果胶黏剂的化学稳定性差，在特定环境（如高温、潮湿、化学介质）下会过早老化、降解，导致粘接强度急剧下降，产品寿命远低于预期。
因此，胶黏剂的初始粘合强度及其在各种环境下的化学稳定性，是衡量其质量和适用性的最重要指标。
对胶黏剂进行粘合强度和化学稳定性的分析检测，已成为产品研发选材和生产质量控制必备的最重要的工序。这是确保粘接设计成功、预防产品早期失效的必备手段。
三、核心分析项目
1. 粘合强度测试 粘合强度是衡量胶黏剂性能最核心的指标，它表征了胶层抵抗外力分离的能力。根据受力方式的不同，主要分为以下几种：
- 测试标准： ASTM D1002 (拉伸剪切强度)；ASTM D897 (拉伸强度)；ASTM D905 (压缩剪切强度)；ASTM D903 (剥离强度)；ASTM D1876 (T-剥离强度)。
- 主要设备： 万能材料试验机（配备不同夹具）。
- 应用场景：
- 产品设计与选型： 为结构粘接设计提供关键力学数据，对比不同胶黏剂的性能。
- 工艺优化： 评估不同粘接工艺（如表面处理、固化条件）对强度的影响。
- 质量控制： 检验来料胶黏剂或生产中粘接接头的强度是否达标。
- 失效分析： 判断粘接失效是否因强度不足或界面问题导致。
2. 化学稳定性/耐老化性能测试 这项测试评估胶黏剂在模拟的长期或严苛使用环境下的性能保持能力，是预测其使用寿命和可靠性的关键。
- 测试标准： ASTM D1151 (耐湿热老化)；ASTM D1183 (耐化学试剂)；ASTM G154/G155 (耐候老化)。
- 主要设备： 高低温湿热试验箱、盐雾试验箱、紫外/氙灯老化试验箱、化学品浸泡装置。
- 应用场景：
- 户外产品： 评估建筑密封胶、太阳能组件封装胶的耐候性。
- 汽车工业： 检验结构胶、密封胶的耐高低温、耐油液性能。
- 电子产品： 评估封装胶、贴片胶的耐湿热性能，确保长期电气可靠性。
- 医疗器械： 测试医用胶黏剂的耐消毒介质性能。
四、其他重要分析项目
1. 成分与热性能分析 用于鉴定胶黏剂的化学类型、固化特性和耐温能力。
- 测试标准： ASTM E1252 (红外光谱)；ISO 11357 (差示扫描量热)；ISO 11358 (热重分析)。
- 主要设备： 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)；差示扫描量热仪(DSC)；热重分析仪(TGA)。
- 应用场景：
- 原材料鉴定： 确认来料胶黏剂类型是否正确（如环氧、丙烯酸、聚氨酯）。
- 工艺开发： 通过DSC确定胶黏剂的最佳固化温度和时间。
- 耐温性评估： 通过TGA和DSC确定胶黏剂的使用温度上限。
2. 物理特性测试 表征胶黏剂在固化前后的基本物理性质。
- 测试标准： ASTM D1084 (黏度)；ASTM D2240 (硬度)；ISO 11359 (热机械分析)。
- 主要设备： 黏度计、邵氏硬度计、热机械分析仪(TMA)。
- 应用场景：
- 工艺控制： 监控胶黏剂黏度，确保施胶工艺的稳定性。
- 性能表征： 测量固化后胶层的硬度、玻璃化转变温度(Tg)、热膨胀系数(CTE)，用于应力分析和可靠性评估。
五、应用案例：电子产品屏幕脱胶的失效分析
某款智能音箱上市后不久，接到多起屏幕边缘在高温环境下（如夏季车内）发生脱胶翘起的投诉。
分析流程： 工程师将失效样品和原装胶黏剂送至实验室进行分析。设计要求使用一款耐高温的环氧结构胶。
- 首先，对失效部位残留的胶层和原装胶黏剂进行成分与热性能分析。FTIR测试表明两者均为环氧树脂体系。但DSC测试发现，失效胶层的玻璃化转变温度(Tg)仅为85℃，远低于该型号胶黏剂技术手册中标称的120℃。
- 为探究原因，团队模拟生产工艺，对原装胶黏剂按照生产线的固化条件（温度和时间）进行固化，并再次测试其Tg，发现固化后的Tg也只有90℃左右。
- 同时，制备了按标准条件完全固化的胶黏剂样条和按生产线条件固化的样条，在80℃下进行拉伸剪切强度测试。
分析结果： 成分分析排除了用错胶黏剂的可能。但热分析和强度测试结果共同指向一个结论：生产线上的固化工艺（温度偏低或时间不足）导致环氧胶黏剂固化不完全。固化不完全使得胶层的耐热性（Tg）和高温下的粘合强度大幅下降，无法抵抗屏幕和外壳在高温下因热膨胀系数差异产生的应力，从而导致脱胶。
解决方案： 通过调整产线烘烤设备，提高固化温度并延长固化时间，确保胶黏剂能够完全固化。同时，将DSC测试Tg作为关键工艺的常规质量监控手段，确保每一批产品的粘接质量都稳定可靠。这一措施从根本上解决了屏幕脱胶的问题。