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3M胶粘专家讲堂 | 3M™ VHB™ 胶带的耐老化性能白皮书
2024-10-103M胶粘之家粉丝福利
3M胶粘专家讲堂 第5期开讲啦 ！
你是否曾经在使用胶带时，担心它的耐老化与使用寿命？日常使用过程中是什么因素会影响它的耐老性呢？我们在选购胶带时，又该如何测试它的性能，才能精准选购最实用的产品？
今天在3M胶粘专家讲堂第5期中，我们很荣幸地邀请到了3M应用开发专家-刘工，他将为大家解答这些疑惑。演讲人：刘工
3M应用开发专家
3M应用开发专家，根据客户的实际情况，推荐适合的胶带粘接方案，并解决应用中遇到的各种问题：
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压敏胶行业10年以上工作经验；
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拥有丰富的胶粘产品知识和技能，包括粘接原理，材料选择，表面处理，性能测试等；
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多年服务于家电制造业，汽车工业，通信设备等专业客户的经验。
01 
什么是材料的“耐老化”？
刘工
是指材料在长期暴露于各种环境因素（如紫外线、温度、湿度、氧气等）下，保持其物理、化学和机械性能的能力。具体来说，它指的是材料在经过一段时间的使用或暴露后，抵抗性能衰退、变色、开裂、脆化及其它形式的劣化的能力。
主要特征表现在：
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物理性能保持：材料在使用过程中，应保持原有的尺寸、形状和刚度等特性。
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化学稳定性：材料在面对化学物质（如酸、碱、溶剂等）的侵蚀时，能够维持其化学结构和性能。
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机械性能：如抗拉强度、抗剪强度和剥离强度等，能够在老化后仍保持在一定的范围内。
02 哪些因素会影响“耐老化”性能？
刘工
耐老化性受多种因素影响，包括材料的组成和结构、外部环境条件、使用方式等。因此，在选择材料时，需要考虑其应用场景中的具体环境因素，以确保其具有足够的耐老化性。
以下是一些主要的影响因素：
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材料成分：使用的原材料类型（如聚合物、填料、增塑剂等）对耐老化性能有显著影响。某些材料的化学结构更能抵抗环境因素的降解。
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紫外线（UV）暴露：长期紫外线照射会导致材料的降解，影响其光稳定性。因此，选择具有优良抗UV特性的材料可以改善耐老化性能。
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温度：材料在高温环境中的老化速度通常更快。较高的温度可以加速化学反应，导致材料的性质发生变化。
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湿度：水分的存在可能导致材料的水解或其他化学反应，从而影响其耐老化性能。湿度过高或过低都会对材料的稳定性产生影响。
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气候条件：不同的环境因素（如风化、污染物、盐雾等）会对材料的耐老化性能产生影响。特定气候条件下的长期暴露可能导致性能下降。
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结构设计：材料的使用方式和设计也会影响其耐老化能力。合理的结构设计可以减少应力集中，提高材料在各种环境下的稳定性。
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添加剂：某些添加剂（如抗氧化剂、紫外线吸收剂）可以提高材料的耐老化性能，延长其使用寿命。
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表面处理：材料表面的处理方法（如涂层、镀膜等）也可以显著影响耐老化性能，提供额外的保护。
总之，耐老化性能是材料在特定环境条件下的表现，与材料选择、环境因素、使用方式和外部处理等密切相关。
03 如何测试耐老化性能呢？
刘工
材料的耐老化测试是评估材料在长时间使用过程中抵抗环境因素（如光、热、湿度和化学物质）降解能力的重要手段。主要方法分两类：1. 户外曝露测试，测试材料直接曝露于自然环境下，考查其在特定环境下的耐候性能。2. 实验室条件下的老化测试，主要的测试项目有：
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紫外线(UV)加速老化测试，通过模拟阳光中紫外线对材料的影响。
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热老化测试，评估材料在高温环境下的性能变化。
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耐盐水（雾）测试，模拟海洋环境或高盐度环境对材料的影响。
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高低温冷热冲击测试，评估材料在高低温循环冲击下，性能的稳定性。
04 3M™ VHB™胶带的耐老化性如何？
刘工
关于3M™ VHB™ 胶带的耐老化性，我们可以从以下几点深入了解：
01 3M™ VHB™胶带的成分 3M是丙烯酸酯压敏胶（PSA）技术的领导者。3M™ VHB™ 胶带长期耐老化性源于构成3M™ VHB™ 胶带的聚合物。聚合物链中的化学键由碳-碳单键组成，具有非常好的耐热性和耐紫外线以及耐化学性。在丙烯酸聚合物材料和独特的结构设计的加持下，额外的化学交联使其在结构上更有利于防止化学链的断裂。这意味着，3M™ VHB™ 胶带在长期的使用中会转化为一种更强、更持久的粘接，从而具有非常强的耐老化性。
02 户外暴露性能测试 如前述，户外暴露测试具有在真实的环境条件下对材料进行评估，考虑到阳光、温度、湿度、降水、风力和污染物等多种因素。这种测试能够提供更贴近实际使用情况下的材料性能数据。
3M™ VHB™ 4941胶带分别在美国的佛罗里达州、亚利桑那州和明尼苏达州进行了户外暴露性能测试，这三个地方分别代表了不同的气候特征，佛罗里达州迈阿密代表了热带气候，夏季多降雨，亚利桑那州凤凰城的炎热干燥和明尼苏达州的夏热冬冷气候，在测试中，样品以一定角度固定，以增加对降雨、阳光和夜间降温的暴露程度。分别测试了铝，PVC，玻璃等不同材质的样板，测试周期涵盖了6个月，12个月，24个月，以及最长的5年，测试结果可以发现，4941胶带经过5年在佛罗里达、亚利桑那州和明尼苏达州等多种恶劣暴露条件下，正拉强度依然保持优异，即使在边缘暴露和直接紫外线暴露较高的情况下也是如此。
03 紫外线（UV）加速老化测试 3M™ VHB™ 胶带4991的加速老化在明尼苏达州圣保罗的3M气候老化资源中心进行的，暴露时间长达10,000小时。3M采用了严格的加速老化测试方法，在高强度紫外线光（氙弧光，全暴露）下进行的，黑板温度控制在70ºC，样品在每120分钟周期中喷洒水18分钟。3M™ VHB™ 4991胶带在抗拉、剪切和剥离性能上，在经历10,000小时的高强度紫外光（氙弧光）以及热和湿度循环的极端暴露后，相对保持不变。根据3M的UV加速老化模型的推算，在此次经历10,000小时的老化暴露后，根据其测试性能以及破坏模式的预测，至少可以达到户外耐久30年以上的等效老化。
04 耐高温性能优越 由于用户对3M™ VHB™胶带有着各种各样严苛的应用要求，接触高温后仍能保持良好的粘性和附着力便是其中的要求之一。3M™ VHB™ 胶粘带F-9473PC 在150℉（65℃）下老化5年以上仍具有92%的剥离强度。初始粘性和最终的强度性能仍然保持了很高的稳定性。绝大多数3M™ VHB™ 泡棉胶带，长期可耐受93℃以上的高温，短期则可以更高，可以达到300℉（150℃）的高温。
05 10年浸泡5%盐水粘性仍强 3M™VHB™ 胶带4945粘接金属，进行了长达10年的5%盐水和普通自来水的浸没测试。经过剥离测试后，浸泡10年的3M™ VHB™ 胶带4945下的金属表面澄亮如新。通过测试，10年浸泡5%盐水的金属样块仍然保持了较高的粘接强度，从而证明，3M™ VHB™ 胶带在粘接应用中具有突出的防水密封特性。另外，在用于不同金属材料粘接时，可以用作屏障，以保护并预防不同金属材料之间的电化腐蚀。当粘结被破坏时，可同时观察到泡棉本体内聚破坏，这表明了它具有极高的粘结性能。
金属样品浸没10年，3M™ VHB™胶带4945下面的铝材澄亮如新
06 耐高低温性能优越
3M™ VHB™ 胶带耐高低温冲击的性能优异，以下图测试为例，在本次测试中，3M™ VHB™ 胶带F-9460PC分别测试了在常温下剥离强度，在150℃下持续1000小时，在85℃和85%相对湿度下持续1000小时，且在每小时周期温度为-50℃至150℃的热冲击下持续1000小时。图中表明，粘合聚酰胺与铝材的3M™ VHB™ 胶粘带F-9460PC在类似测试中具有超越常温条件下的剥离强度。
05 3M™ VHB™ 胶带的应用有哪些？
刘工
从上世纪80年代，3M™ VHB™ 胶带发明以来，全世界范围内，大量3M™ VHB™ 胶带户外粘接应用，无一例外都证明了3M™ VHB™ 胶带有着优异的耐久特性。
例如：1. 迪拜帆船酒店，建于1999，3M™ VHB™ 胶带用于粘接ACM 装饰板和铝制结构框架，在这个应用中，3M™ VHB™ 胶带还需承受高盐，潮湿，高温的苛刻环境。
2. 建于1985年的新加坡财政大楼，3M™ VHB™ 胶带用于铝制加强筋和幕墙板的粘接。
3. 巴西波士顿银行，建于2002年，3M™ VHB™ 胶带用于不锈钢装饰板和铝制结构框架的粘接。
4.沃尔特·迪斯尼音乐厅，建于2003年，加强筋粘接。
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调
研
3M胶粘专家讲堂栏目
本期内容我们跟大家分享了关于“胶带的耐老化”含义、影响因素及性能。另外也为大家详细介绍了3M™ VHB™ 胶带的应用性能。
我们期望通过“3M胶粘专家讲堂”系列内容，让大家对3M胶粘产品的特点、应用范围以及如何正确选择和使用3M胶粘产品更加了解。该系列目前已推出5期内容。未来，我们诚挚邀请大家就专家讲堂的内容提出宝贵意见，告诉我们您希望了解哪些方面的知识。
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