ISO 79722023 粘合剂.使用开口试样将水吸收到粘合剂层中 并通过二次粘合测定剪切强度标准立项发展报告

粘合剂使用开口试样将水吸收到粘合剂层中并通过二次粘合测定剪切强度标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Adhesives—AbsorptionofWaterintoanAdhesiveLayerUsinganOpen-FacedSpecimenandDeterminationofShearStrengthbySecondaryBonding摘要随着粘合剂在航空航天、汽车制造、建筑装饰及电子电器等高端制造领域的广泛应用，粘接接头在潮湿环境下的耐久性能已成为衡量粘合剂质量的关键技术指标。水分子向粘合剂层内的渗透扩散行为，直接影响粘接界面的稳定性和粘接强度的持久性，进而关系到整体结构的安全性与可靠性。为统一和规范粘合剂吸水性及湿态剪切强度的测试方法与评价体系，国际标准化组织（ISO）于2023年5月4日正式发布ISO7972:2023《粘合剂——使用开口试样将水吸收到粘合剂层中并通过二次粘合测定剪切强度》。该标准为粘合剂领域提供了一套科学、规范、可重复的试验程序，系统规定了开口试样的制备方法、水吸收试验条件、二次粘合工艺及剪切强度测定步骤，有效填补了该细分领域的国际标准空白。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制原则、核心技术内容及其行业应用价值，并对主要起草单位的技术贡献进行了详细介绍。该标准的发布实施将显著提升粘合剂产品在湿热环境下的质量评价能力，对促进粘合剂行业的技术进步和国际经贸合作具有重要而深远的意义。关键词：粘合剂；吸水率；剪切强度；开口试样；二次粘合；国际标准；ISO7972Keywords:Adhesives;WaterAbsorption;ShearStrength;Open-FacedSpecimen;SecondaryBonding;InternationalStandard;ISO79721引言1.1研究背景粘合剂作为现代工业中不可或缺的连接材料，其应用场景已从传统的木材加工、包装密封逐步拓展至航空航天结构件粘接、汽车轻量化复合连接、电子元器件精密封装以及建筑幕墙安全固定等高端技术领域。与此同时，工程应用环境日趋复杂严苛，粘接结构在实际服役过程中不可避免地面临高温、高湿、盐雾、温差交变等多种环境因素的耦合作用。其中，潮湿环境对粘接性能的影响尤为显著——水分子凭借其极小的分子尺寸和较强的极性，能够通过粘合剂基体中的自由体积、微裂纹及界面缺陷逐渐渗透扩散至粘接界面，引发粘合剂的增塑、水解、界面脱粘及内聚破坏等一系列劣化行为，最终导致粘接强度显著下降，甚至引发突发性的粘接失效事故。因此，准确评价粘合剂在水分侵蚀条件下的吸水行为及其对粘接强度的影响，对于粘合剂的配方设计与筛选、粘接结构的可靠性评估以及产品质保期的科学预测均具有至关重要的意义。然而，在国际标准制定之前，各国对粘合剂吸水性和湿态剪切强度的测试方法存在明显差异，试样形式各异，吸水条件不一，强度测试程序互不兼容，导致不同实验室、不同国家之间获得的试验数据缺乏可比性。这种技术壁垒不仅制约了粘合剂产品的跨国贸易与质量互认，也阻碍了行业最佳实践在全球范围内的推广与应用。1.2标准立项的必要性与意义基于上述行业痛点，ISO/TC61（塑料技术委员会）下设的SC11（粘合剂分技术委员会）经过充分调研与论证，于近年正式立项制定ISO7972标准。该标准的制定旨在达成以下目标：（1）建立统一的开口试样制备规程，规范水分子向粘合剂层内渗透的试验方法，确保吸水过程的可控性和可重复性；（2）明确二次粘合技术的操作流程，使吸水后的粘合剂层能够在标准化的二次粘接条件下测定剪切强度，从而定量评价水分对粘合性能的劣化程度；（3）为粘合剂生产企业的产品研发和质量控制提供可靠的技术依据，同时为下游用户选材和设计提供权威的参考数据。该标准的发布（ISO7972:2023，现行有效），不仅填补了国际标准化组织在粘合剂水吸收与湿态剪切强度测定领域的标准空白，更有力推动了全球粘合剂试验方法的协调统一。其推广应用预期将有效促进粘合剂行业整体技术水平的提升，加强国际贸易中的技术互认，降低因方法差异带来的贸易摩擦成本，并将为新型耐水粘合剂的研发提供了标准化的验证平台。2标准编制原则与依据2.1编制原则ISO7972:2023的编制严格遵循了国际标准化组织（ISO）在标准制定中通行的技术原则，具体体现在以下几个方面：科学性——水在粘合剂中的吸收与扩散是决定粘接耐久性的关键物理化学过程，标准中所规定的开口试样法以实际粘接结构为参照，能够客观真实地反映水分子在粘合剂层内的传输行为；二次粘合法的引入则有效实现了“吸水处理”与“强度测定”两个环节的分离控制，从而精准量化水分对粘合剂内聚强度的影响。适用性——该标准充分考虑了不同类型粘合剂（包括环氧树脂类、聚氨酯类、丙烯酸酯类、有机硅类等）在吸水行为和粘接性能方面的显著差异，在试样制备、试验条件选择和结果表达等方面给出了必要的灵活性和可选方案。标准规定的试验程序兼容热固性、热塑性及弹性体粘合剂，适用范围广泛。可操作性——标准对试验用基材的选择与表面处理、粘合剂涂布厚度的控制、吸水浸泡的持续时间、二次粘合的固化条件等关键参数均给出了明确规定。同时，标准提供了试验报告的推荐格式和内容框架，便于不同实验室之间的数据交流与比对。协调性——该标准在技术内容上与ISO4587（粘合剂——刚性对刚性粘接组件拉伸搭接剪切强度的测定）、ISO10365（粘合剂——主要破坏类型的命名）、ISO291（塑料——调节和试验的标准大气）等现有国际标准保持协调一致，术语定义和试验原理相互衔接，避免了标准之间的技术冲突，共同构成完整的粘合剂试验方法标准体系。2.2编制依据该标准的编制主要依据以下技术规范与文件：-ISO472:2013《塑料——词汇》-ISO4587:2003《粘合剂——刚性对刚性粘接组件拉伸搭接剪切强度的测定》-ISO10365:1992《粘合剂——主要破坏类型的命名》-ISO291:2008《塑料——调节和试验的标准大气》-ISO5725系列《测量方法和测量结果的准确度（真实性和精密度）》-各成员国提交的实验室间循环比对试验（round-robintest）数据3标准主要技术内容分析3.1术语与定义ISO7972:2023对以下关键术语进行了规范定义：开口试样（open-facedspecimen）：指粘合剂以规定的厚度均匀涂覆于单一基材表面，粘合剂层外表面在吸水处理阶段保持暴露状态的特殊试样形式。相较于传统的封闭式搭接试样，开口试样允许水分子直接从粘合剂层的自由表面垂直渗入，从而避免了水分仅从胶层边缘缓慢横向扩散的局限性，显著缩短了吸水饱和时间，提高了试验效率。二次粘合（secondarybonding）：指先将粘合剂涂覆并固化（或部分固化）于第一基材上形成开口试样，经吸水处理后，再在粘合剂层表面涂覆一层新的粘合剂，并与第二基材进行粘接，从而形成完整的搭接剪切试样进行强度测试的方法。二次粘合工艺有效避免了直接在湿态粘合剂层上进行强度测试时因夹具夹持和应力集中所引入的误差。吸水率（waterabsorption）：指在规定条件下，粘合剂层吸收水分后的质量增量与初始质量之比，以百分数表示。吸水率是表征粘合剂耐水性能的基础参数，也是分析剪切强度下降幅度的关键关联变量。3.2试验原理与仪器设备试验原理：将粘合剂按规定工艺涂敷于标准基材（通常为经喷砂或化学处理的铝合金板或钢板）表面，形成厚度均匀、尺寸精确的粘合剂薄层。将带有粘合剂层的基材（即开口试样）浸入规定温度（如23℃±2℃或40℃±2℃）的蒸馏水或去离子水中，保持规定时间（如24h、7d、14d或28d），使水分充分渗透进入粘合剂层。取出试样后，按照标准规定的二次粘合工艺，在吸水后的粘合剂层表面涂覆配套粘合剂，与另一基材搭接固化，制成标准搭接剪切试样。最后，在万能材料试验机上以规定的拉伸速度测定试样的破坏载荷，计算剪切强度，并与未经过吸水处理的对照试样进行对比，获得强度保留率。仪器设备：试验所用的主要仪器包括：①万能材料试验机（配备合适的夹具，加载能力满足试样破坏载荷要求，精度等级不低于1级）；②恒温水浴槽（温度控制精度±1℃）；③测厚仪（精度0.001mm，用于测定粘合剂层厚度）；④涂膜器或刮涂装置（用于控制粘合剂涂布厚度）；⑤固化加压装置（用于在二次粘合过程中施加规定的接触压力）；⑥分析天平（精度0.1mg，用于吸水率测定）。3.3试样制备与试验程序基材准备：标准规定使用规定尺寸（推荐长度为100mm±1mm，宽度为25mm±0.5mm，厚度为1.6mm±0.1mm）的金属基材。基材表面须经过统一的脱脂、喷砂或化学氧化处理，以保证粘合剂与基材之间的粘附一致性。表面处理的具体工艺参数应在试验报告中详细记录。粘合剂层涂布：采用刮涂法或流延法将粘合剂均匀涂覆于基材表面，通过控制涂膜器的间隙来调节粘合剂层的最终厚度（推荐厚度为0.5mm±0.05mm或1.0mm±0.1mm，可根据产品技术规范选择）。涂层应无气泡、无缩孔、厚度均匀。吸水处理：将制备好的开口试样完全浸入恒温水浴中，试样之间保持适当间距，确保粘合剂层表面与水充分接触。浸泡期间保持水温恒定，避免试样相互接触或与容器壁贴合。达到规定浸泡时间后取出试样，用滤纸轻轻吸干表面水分，立即进行称重和后续二次粘合操作。二次粘合与剪切强度测定：在吸水后的粘合剂层表面均匀涂覆一层新配制的粘合剂，立即将第二块基材搭接覆盖其上，搭接长度按标准规定（通常为12.5mm±0.5mm），施加规定的接触压力（通常为0.1MPa~0.5MPa），在标准固化条件下完成固化。固化后的试样按ISO4587规定的试验条件进行拉伸剪切测试，加载速度为5mm/min，记录最大破坏载荷，计算剪切强度值。4主要起草单位介绍ISO7972:2023标准的制定凝聚了全球多个权威标准化机构及行业领军企业专家的智慧和经验，主要起草工作由ISO/TC61/SC11（塑料技术委员会/粘合剂分技术委员会）组织协调。其中，德国费劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所（FraunhoferIFAM）在标准制定过程中发挥了关键的引领和核心推动作用。FraunhoferIFAM是欧洲最大的粘接技术研究机构之一，在粘合剂配方设计、粘接工艺开发、粘接接头耐久性评价及标准化研究方面拥有超过五十年的深厚积累。该研究所下设的粘接技术系长期从事湿气对粘接界面影响机理的基础研究，在水的扩散动力学、界面水解机制及耐久性加速试验方法等领域取得了大量具有国际影响力的学术成果。在ISO7972:2023的制定过程中，FraunhoferIFAM的专家团队承担了标准草案的初始起草工作，率先提出了开口试样与二次粘合相结合的测试思路，以解决传统封闭搭接试样在水吸收试验中吸水路径过长、试验周期久、数据离散性大等长期存在的技术难题。同时，该所利用其先进的试验条件，组织实施了多轮实验室间循环比对试验，覆盖了环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯等多种典型粘合剂体系，为验证标准方法的精密度和重现性积累了宝贵的基础数据，为标准中关键技术参数的最终确定提供了坚实的实验依据。此外，来自日本胶粘剂工业会（JapanAdhesiveIndustryAssociation）、美国材料与试验协会（ASTMD14粘合剂委员会）以及欧洲粘合剂与密封胶制造商协会（FEICA）的专家代表也积极参与了该标准的讨论与评审工作，从不同应用领域和地区实践的角度为标准内容的完善提供了多元化视角和建设性意见。5标准实施的意义及应用前景5.1对行业的推动意义ISO7972:2023作为粘合剂水吸收性能测定的首个国际通用方法标准，其实施将对行业产生深刻影响：首先，统一评价尺度。此前各国粘合剂生产企业和用户采用各自不同的内部方法评价粘合剂的耐水性能，数据缺乏横向可比性。ISO7972:2023的发布为全球粘合剂行业提供了一个统一的试验程序和评价平台，使得不同企业、不同国家之间的产品质量对比成为可能。其次，促进质量提升。该标准所规定的开口试样法能够更加快速、准确地甄别粘合剂的耐水性能差异，促使生产企业更加重视粘合剂配方中耐水解官能团的设计和疏水性填料的应用，从而推动整体行业技术水平的提升。对于下游用户而言，该标准为粘合剂选型和供应链质量管控提供了权威的技术依据，特别在汽车零部件粘接、外墙保温板粘接和风电叶片粘接等对耐久性要求极高的应用领域，具有重要的工程指导价值。再次，支撑国际贸易与技术互认。作为国际标准，ISO7972:2023的执行将有助于消除因试验方法差异所形成的技术性贸易壁垒，为粘合剂产品的国际流通和跨国采购提供了共同的语言和契约基础。5.2未来发展趋势展望未来，ISO7972:2023所建立的试验方法框架具有广阔的发展空间。一方面，随着粘合剂在新能源汽车动力电池封装、氢能设备密封及可降解材料粘接等新兴领域的应用不断拓展，针对特定应用场景的专用试验条件（如电解液浸泡环境、高温高湿交变环境等）有望纳入后续修订版本或形成附加标准。另一方面，数字图像相关技术（DIC）、声发射监测等在线损伤检测技术日臻成熟，未来有望与ISO7972的试验方法深度结合，实现对吸水过程中粘合剂层内部微损伤演化的实时追踪，从而突破当前方法“终点式测量”的信息局限。此外，机器学习与人工智能技术的快速发展，也为基于ISO7972积累的试验数据构建粘合剂耐久性预测模型提供了新的可能，有望实现从经验评价向智能预测的范式跃迁。6结论ISO7972:2023《粘合剂——使用开口试样将水吸收到粘合剂层中并通过二次粘合测定剪切强度》由国际标准化组织（ISO）正式发布，标准状态为现行有效。该标准的发布实施，为全球粘合剂行业提供了一套科学规范、操作可行、结果可靠的湿态性能评价方法，深刻揭示了水分对粘合剂层内聚强度的影响规律，填补了该细分领域国际标准长期空白的局面。其首创的开口试样与二次粘合相结合的试验模式，有效克服了传统方法的固有缺陷，展现出了良好的方法学先进性和工程适用性——既满足了当前工业领域对粘合剂耐水性能精准评价的现实需求，也为未来粘合剂技术向更高端、更耐久、更可靠方向的发展奠定了坚实的标准化基础。随着该标准在全球范围内的推广应用，粘合剂产品的质量评价体系将更加完善，各相关行业的粘接安全性和可靠性亦将获得更有力的技术保障。参考文献[1]ISO7972:2023,Adhesives—Absorptionofwaterintoanadhesivelayerusinganopen-facedspecimenanddeterminationofshearstrengthbysecondarybonding[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO4587:2003,Adhesives—Determinationoftensilelap-shearstr