《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》：Impact of NaCl Solution-Induced Hygrothermal Cyclic Aging on the Adhesion Performance of Quartz Nanoparticle–Reinforced Similar Joints
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NaCl溶液湿热循环老化显著影响石英纳米粒子增强环氧粘接接头性能，1.5wt.% SiO?系统最优，降低水分吸收53%，提升热稳定性及机械强度34%，失效机制从粘接转向 cohesive 裂纹扩展。
P. Pragathi|S. Jeba Jenison|G. Raja Singh|R. Velmurugan
印度马德拉斯印度理工学院航空航天工程系，金奈，600036
摘要
用于海洋结构的粘合接头持续暴露在湿度、盐分和温度变化的共同影响下，这严重损害了它们的长期耐久性。本研究系统地探讨了NaCl溶液引起的湿热循环老化对石英（SiO?）纳米粒子增强环氧接头粘接性能的影响。使用SAE 1020低碳钢作为基材，制备了单层接头，并分别使用未增强的环氧粘合剂和含有0.5%、1.0%、1.5%和2.0%纳米粒子的SiO?改性环氧粘合剂进行粘合。按照ASTM D1183标准，在NaCl环境中进行了0天、14天和28天的湿热老化测试。通过重量分析、DSC、TGA、FTIR、接触角测量、层间剪切试验和HRSEM断口分析，全面评估了材料的吸湿性、热稳定性、化学降解、表面润湿性、机械性能和失效机制。结果表明，SiO?纳米粒子的加入显著降低了材料的吸水率（最多降低了约53%），并提高了材料的疏水性，其中1.5% SiO?改性的粘合剂表现出最高的接触角。DSC和TGA分析证实，在海洋老化条件下，该材料的熱稳定性得到改善，玻璃化转变温度（Tg）也得到了更好的保持，尤其是在1.5% SiO?改性的体系中。层间剪切试验显示，在未老化状态下强度提高了约34%，而在老化28天后仍保持了较高的强度；未增强的接头则出现了严重的性能下降。断口分析表明，未增强接头的主要失效方式为粘合剂失效，而最佳改性的接头则以粘聚力失效为主。总体而言，本研究证明1.5%的SiO?纳米粒子含量可以有效提高环氧接头在海洋环境中的湿热耐久性、机械完整性和长期性能。
部分内容摘录
引言
粘合剂粘接已被认为是复合材料和混合结构的关键连接技术，相比传统的机械固定方法具有诸多优势，包括实现不同材料之间的电气和机械隔离、减轻电偶腐蚀、通过均匀应力分布改善载荷传递以及降低接头处的应力集中[1]。基于这些优点，粘合剂粘接在汽车、海洋和体育等领域得到了广泛应用。
材料选择
本研究选择了Huntsman Private Limited（印度）提供的商用环氧基结构粘合剂AD-04，因其广泛应用于航空航天和结构粘接领域。该粘合剂系统由AV 138 M-1硬化剂和HV 998-1树脂组成，具有较高的剪切强度和剥离强度、良好的韧性以及抗冲击性，适用于钢基材的粘接。AD-04粘合剂的主要机械和物理性能如下：
吸水率测试
图4显示了未增强和SiO?纳米粒子增强环氧接头在未老化状态、14天后以及NaCl溶液中湿热老化28后的吸水率百分比。可以看出，所有粘合体系的吸水率均随老化时间的延长而增加；然而，与未增强的粘合剂相比，SiO?纳米粒子的加入显著降低了吸水率。
在未老化状态下，未增强的粘合剂...
结论
本研究系统地评估了NaCl溶液引起的湿热循环老化对SiO?纳米粒子增强环氧接头耐久性和粘接性能的影响。根据实验结果和详细的微观结构分析，可得出以下结论：
•NaCl溶液中的湿热老化导致所有粘合体系的吸水率逐渐增加。经过28天的老化后，未增强的粘合剂吸水率显著上升...
作者贡献声明
G Raja Singh：正式分析。S Jeba Jenison：正式分析。P Pragathi：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、方法论、研究设计、概念构思。R Velmurugan：验证、监督、项目管理。
利益冲突声明
作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益或个人关系：P. Pragathi, R. Velmurugan。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢印度理工学院马德拉斯分校和海得拉巴DRDL实验室在提供资金和支持实验设施方面的帮助。
