在水下工程、海洋设施、污水处理设备等长期水下环境中,胶粘剂的可靠性直接关系到项目的安全与寿命。AB胶、聚氨酯胶、硅酮胶是三类常用水下胶粘剂,哪种在长期水下环境中更可靠呢?
从粘接强度的长期保持能力来看,AB胶在淡水环境中表现优异。优质水下AB胶在常温淡水中浸泡5年后,剪切强度保留率仍达80%以上(初始强度30MPa,5年后24MPa),这得益于其致密的交联结构,水分子难以渗透。在某水库闸门的密封粘接中,AB胶经过6年水下使用,仍保持有效密封,未出现脱粘现象。而聚氨酯胶在淡水中5年强度保留率约60%(初始强度25MPa,5年后15MPa),硅酮胶则更低,约50%(初始强度10MPa,5年后5MPa),主要因聚氨酯易水解、硅酮易溶胀。
在海水环境中,情况更为复杂。海水中的氯离子(3.5%NaCl)会加速胶粘剂的老化,AB胶中的耐盐雾型号(添加铬酸盐抑制剂)在海水浸泡3年后,强度保留率约70%,而普通AB胶仅为40%。聚氨酯胶在海水环境中易受氯离子侵蚀,3年强度保留率<30%,且胶层会出现溶胀(体积增加10%-15%)。硅酮胶虽耐海水腐蚀,但粘接强度低,长期受力后易松弛,在海水动态载荷下(如海浪冲击),3年密封失效概率达50%。
耐水压性能方面,AB胶的优势明显。在0.5MPa水压(相当于50米水深)下,AB胶的密封寿命可达5年以上;在1MPa水压下,仍能保持3年有效密封。某深海探测器的观察窗密封采用特制高压AB胶,在3MPa水压下(300米水深)使用2年未出现渗漏。聚氨酯胶在0.5MPa水压下的密封寿命约2年,硅酮胶则需每1年更换一次,难以满足长期高压需求。
抗生物附着性能影响水下胶粘剂的维护成本。海水中的藤壶、藻类等生物易附着在胶层表面,增加阻力或导致密封失效。AB胶可通过添加防生物附着剂(如铜离子化合物),抑制生物生长,3年内生物附着量<20%;聚氨酯胶和硅酮胶表面更易滋生生物,3年生物附着量可达50%-70%,需定期清理,增加维护成本。
温度变化对三种胶粘剂的影响不同。在-10℃至30℃的水温波动中,AB胶(柔性型号,断裂伸长率>100%)能通过形变缓冲应力,胶层无开裂;聚氨酯胶在低温下会变脆(-5℃以下),反复冻融后易出现裂纹;硅酮胶虽弹性好,但高温(>40℃)下会变软,密封性能下降。在北方寒冷地区的水下工程中,AB胶的适应性更强。
不同材质的粘接表现也有差异。AB胶对金属、混凝土的粘接强度高(金属>25MPa,混凝土>15MPa),适合水下结构加固;聚氨酯胶对塑料(如PVC、PE)的粘接更好(>10MPa),但对金属附着力较低;硅酮胶对玻璃、陶瓷的密封性好,但粘接强度普遍<5MPa,仅适合非承重密封。
某海洋平台的维修实践表明:AB胶用于钢管桩的水下修补,5年后仍保持结构完整;聚氨酯胶用于塑料管道连接,2年后出现渗漏;硅酮胶用于玻璃观察窗密封,1.5年后因生物附着导致密封失效。综合来看,长期水下环境(尤其是海水、高压、温差大的场景)中,AB胶的可靠性更优,但需选择耐海水、高压、防生物附着的专用型号。
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