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汽車膠粘劑的研究和應(yīng)用

進(jìn)口雙面膠訊：汽車膠粘劑的研究和應(yīng)用

　　進(jìn)口雙面膠訊：隨著汽車制造技術(shù)的不斷提高，汽車膠粘劑新品種的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方興未艾，涉及汽車整個(gè)制造過(guò)程所需的五大類膠種，大小品種40種以上。在我國(guó)化工工業(yè)不斷發(fā)展、原材料日益豐富，合成方法和生產(chǎn)設(shè)備不斷創(chuàng)新的過(guò)程中，適應(yīng)汽車用膠的品種將會(huì)不斷增加，今后汽車用膠粘劑品種將會(huì)向著綠色環(huán)保型、高性能型、多功能型方向發(fā)展，適合汽車產(chǎn)品使用要求和工藝性能要求的水基膠、熱熔膠、低密度塑溶膠、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠等將會(huì)得到更多的應(yīng)用。
　　汽車制造向節(jié)能、環(huán)保、安全舒適、低成本長(zhǎng)壽命發(fā)展的趨勢(shì)對(duì)汽車膠粘劑的使用性能和工藝性能提出了越來(lái)越高的要求。國(guó)內(nèi)外幾種主要汽車膠粘劑的研究和應(yīng)用情況如下。
　　汽車折邊膠。折邊膠作為一種車用結(jié)構(gòu)膠，主要用于車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋和行李箱蓋板的內(nèi)外折邊部的粘接，取代原有的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。折邊膠主要品種有環(huán)氧樹(shù)脂類、聚氯乙烯類、聚丙烯酸酯類3種類型。環(huán)氧樹(shù)脂類折邊膠粘接強(qiáng)度高，受熱分解時(shí)無(wú)腐蝕性氣體放出，綜合性能好，是目前國(guó)內(nèi)外汽車廠家應(yīng)用最多，也是人們對(duì)其進(jìn)行性能改進(jìn)研究最多的一類結(jié)構(gòu)膠。環(huán)氧樹(shù)脂類折邊膠國(guó)產(chǎn)化品種較多，這些品種基本上都是按照相關(guān)汽車廠家引進(jìn)車型的技術(shù)要求進(jìn)行開(kāi)發(fā)研制的。為了制得適用于南汽依維柯車型要求的半結(jié)構(gòu)型折邊膠，晨光化工研究院采用聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的技術(shù)路線，將制取的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物EPU作為膠料的基材，按不同配比制得不同粘接強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的汽車用半結(jié)構(gòu)膠。同時(shí)還研制了既能對(duì)預(yù)聚體的NCO基起作用，又能降低雙氰胺固化劑分解溫度，配膠后作雙氰胺促進(jìn)劑，在常溫下可長(zhǎng)期貯存，而在150～180℃又能迅速固化的固化促進(jìn)劑ICN，研制的CA-3、CA-4半結(jié)構(gòu)膠的性能達(dá)到意大利油漆公司的同類產(chǎn)品水平。
　　東風(fēng)汽車公司在輕型車車門折邊膠的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中,采用端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂的方法，合成具有較高活性的嵌段共聚物預(yù)聚體并以此為基材成分，調(diào)整其他配合劑，研制出具有良好觸變性、油面附著性、低溫流動(dòng)性和高強(qiáng)度(剪切強(qiáng)度>20MPa)及較高韌性(T形剝離強(qiáng)度>30N.cm-1)的折邊膠，其綜合性能與美國(guó)PPG公司的同類產(chǎn)品CorabondHC7707折邊膠相當(dāng)。為提高工件折邊部位膠粘劑的填充率和降低膠料的預(yù)固化溫度，日本研制出“模擬固化”或“假固化”的環(huán)氧折邊膠。其方法是在環(huán)氧樹(shù)脂中加入具有一定形狀的固體丙烯酸酯粉末，這種固體粉末在112～115℃的較低溫度下膨脹形成膠化薄膜，在環(huán)氧樹(shù)脂還未反應(yīng)時(shí)形成“假固化”。為了減輕汽車質(zhì)量，汽車用鋼板在盡可能地減薄。傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱固化折邊膠在較高的預(yù)固化溫度下可能會(huì)導(dǎo)致薄鋼板組件變形，而能在較低感應(yīng)加熱溫度下固化的單組分環(huán)氧樹(shù)脂類折邊膠又存在貯存期較短的問(wèn)題。由美國(guó)最新開(kāi)發(fā)的一種低溫感應(yīng)固化環(huán)氧樹(shù)脂折邊膠成功地解決了上述問(wèn)題。其特點(diǎn)是在環(huán)氧樹(shù)脂基材中加入一種改性胺固化劑，這種改性胺的活化溫度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)的雙氰胺/脲固化體系，在較低的感應(yīng)加熱溫度下(此溫度遠(yuǎn)低于導(dǎo)致鋼板發(fā)生形變的溫度)膠料便可實(shí)現(xiàn)預(yù)固化，并呈現(xiàn)出對(duì)電鍍鋅鋼板、熱浸鍍鋅鋼板和鋁合金鋼板等材料的良好粘接特性。
　　頂棚膠粘劑。頂棚膠粘劑是指車身內(nèi)飾軟質(zhì)或硬質(zhì)頂棚材料粘接用膠。軟質(zhì)頂棚由PVC表皮材料或織物與PU軟泡塑料復(fù)合而成，硬質(zhì)頂棚由瓦楞紙與毛氈等材料制做。長(zhǎng)期以來(lái)，車身軟質(zhì)頂棚的粘接用膠是溶劑型氯丁橡膠類膠粘劑，這類膠粘劑初粘性好，膠層柔韌，常態(tài)粘接強(qiáng)度較高，適合汽車流水線生產(chǎn)使用，但膠中有毒溶劑污染環(huán)境、損害工人健康且存在火災(zāi)隱患，溶劑對(duì)PVC表皮內(nèi)增塑劑易引起PVC折皺或變色而影響美觀;另外，膠層耐熱性差易引起頂棚脫落。開(kāi)發(fā)能克服這些弊端的水基頂棚膠為汽車制造廠所期望。80年代初期，日本研制成功噴涂混合型水基頂棚膠，并在日本汽車行業(yè)得到推廣應(yīng)用。這種膠粘劑是一種由聚丙烯酸酯乳液為主劑和能對(duì)該乳液起快速凝膠作用的有機(jī)金屬鹽水溶液為膠凝劑的雙組分水基膠。使用中2組分按一定比例經(jīng)雙口噴槍高壓噴出后霧化混合并在被粘材料PU軟泡上面瞬時(shí)凝膠，生成的膠膜便具有粘接性能。東風(fēng)汽車公司開(kāi)發(fā)研制了雙組分水基頂棚膠，其各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到日本雙組分水基膠的技術(shù)水平，并在重卡車型上獲得應(yīng)用。雙組分水基膠在使用中對(duì)主劑和膠凝劑的配比有較嚴(yán)格的要求,需要配置具有一定壓縮比的主劑泵、2組分比例調(diào)配的控制系統(tǒng)和雙口噴槍的噴膠設(shè)備，使其應(yīng)用范圍受到一定限制。
　　焊縫密封膠。焊縫密封膠是車身涂裝時(shí)用到的一類重要膠種，車身面漆前涂于外焊縫，固化后成為具有一定粘接強(qiáng)度的彈性體，能有效地起到密封防漏、增強(qiáng)車體防銹能力和增加車體美觀性能的作用。較早以前，用于車身焊縫密封的膠種是需在現(xiàn)場(chǎng)按比例調(diào)配使用的雙組份聚硫橡膠型密封膠，80年代后期，已被PVC塑溶膠所代替，滿足一般使用需求的通用型PVC樹(shù)脂型焊縫密封膠目前國(guó)內(nèi)已有許多生產(chǎn)廠家，近年來(lái)，隨著PVC樹(shù)脂的技術(shù)進(jìn)步和增粘劑、微交聯(lián)樹(shù)脂以及納米材料的應(yīng)用，各具特色的高性能的PVC樹(shù)脂型焊縫密封膠不斷得到開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，還有油面粘接型，耐前處理液型的PVC塑溶膠開(kāi)發(fā)應(yīng)用的例子也不乏存在，如LY-2A焊縫密封膠，適用于焊裝工序或涂裝工序車身內(nèi)外板縫、焊縫的密封，該產(chǎn)品油面粘附性好，可以將車身所有板縫焊縫、接縫、卷邊等在進(jìn)入前處理線之前全部密封，對(duì)電泳漆系統(tǒng)無(wú)不良影響，隨底漆、中涂和面漆烘烤溫度固化后，具有良好的粘接強(qiáng)度、彈性、密封性和耐久性。焊縫密封膠的另一開(kāi)發(fā)應(yīng)用動(dòng)態(tài)是變濕法為干法施工;即以膠帶形態(tài)代替糊狀形態(tài)，特別是用于車身外焊縫密封，如雙排座的車身頂蓋外焊縫的密封，除了操作方便和環(huán)境清潔外，產(chǎn)品外觀平整光滑，大大提高丁車身的密封防銹性和美觀性。
　　擋風(fēng)玻璃粘接密封膠。采用“直接粘接法”進(jìn)行轎車和高檔客車風(fēng)擋玻璃的裝配，是現(xiàn)今國(guó)內(nèi)汽車廠家已普遍采用的一種先進(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)的橡膠密封條固定風(fēng)擋玻璃的裝配工藝相比，它具有固定強(qiáng)度高、密封性能好、裝配工藝簡(jiǎn)單、外觀美觀等突出特點(diǎn)。單組分濕氣固化型聚氨酯粘接密封膠是“直接粘接法”最理想的膠粘劑。這種膠粘劑由美國(guó)Essex化學(xué)公司于70年代初期最先開(kāi)發(fā)研制成功，并作為聚硫橡膠膠粘劑的替代產(chǎn)品最早在美國(guó)通用汽車公司得到應(yīng)用。單組分聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠通常需與玻璃底劑和漆面底劑配套使用，經(jīng)濕氣固化后的膠料，要求其粘接剪切強(qiáng)度大于3.5MPa，拉伸強(qiáng)度大于5.0MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)350%以上，另要求在室溫下能快速固化,操作堆積性要好，通常條件下貯存期要在6個(gè)月以上。由于這些獨(dú)特性能和工藝性能的苛刻要求，加之國(guó)內(nèi)原料和設(shè)備的缺乏，研制和生產(chǎn)這種產(chǎn)品非常困難。因此，國(guó)內(nèi)一些引進(jìn)車型風(fēng)擋玻璃的粘接裝配所用單組分聚氨酯膠均靠進(jìn)口。為適應(yīng)國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展的需要,單組分濕固化聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠被列為國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)膠粘劑新品種開(kāi)發(fā)項(xiàng)目之一。為此，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究單位積極開(kāi)發(fā)研制，該研制工作立足國(guó)內(nèi)原料和設(shè)備條件，以聚醚多元醇和多異氰酸酯為原料，使用中產(chǎn)品性能達(dá)到轎車風(fēng)擋玻璃膠粘劑/密封膠技術(shù)要求。近年來(lái)，單組分濕固型聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠的開(kāi)發(fā)研究又有新進(jìn)展，國(guó)內(nèi)奧博公司研制的該類產(chǎn)品采用國(guó)產(chǎn)原料，采取獨(dú)特的合成配方和工藝。同時(shí)研制成功適用于金屬、玻璃、漆面等4種底膠。其產(chǎn)品的物理機(jī)械性能和工藝性能達(dá)到德國(guó)大眾標(biāo)準(zhǔn)。目前系列產(chǎn)品已開(kāi)始在國(guó)內(nèi)多家汽車廠得到應(yīng)用。
　　隔熱阻尼膠板。隔熱阻尼膠板用于汽車底板、車門內(nèi)板、側(cè)圍的鋪放，其作用主要是起隔熱、隔音和減振降噪的作用，在汽車生產(chǎn)中也是用量最大的成形膠接密封材料之一。廣泛應(yīng)用于重、中、輕、微、轎各種車型上。目前國(guó)內(nèi)有多家生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有隔熱阻尼膠板產(chǎn)品大都以瀝青和再生橡膠為主體材料，其熱熔型、自粘型和磁性型三種基本型產(chǎn)品目前雖然可以滿足國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車廠家的使用要求，但該類產(chǎn)品向著降低密度和無(wú)瀝青基材方面發(fā)展的趨勢(shì)。由于瀝青阻尼膠板可能存在的因受熱和長(zhǎng)期使用老化后分解有害物質(zhì)有損人體健康的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)使用無(wú)瀝青阻尼膠板已逐漸得到人們的重視。有資料報(bào)道，國(guó)外斯太爾、曼以和奔馳等汽車公司已采用無(wú)瀝青阻尼膠板。目前在斯太爾公司新建的油漆涂裝生產(chǎn)線上，使用了兩種無(wú)瀝青阻尼材料，其主要成分是聚丙烯酸酯和聚醋酸乙烯酯類。第一種是熱熔型的，使用傳統(tǒng)工藝在底漆完成后鋪放，第二種為噴涂型的，是在底漆之后對(duì)所需用部位進(jìn)行噴涂，厚度可達(dá)3～5mm，然后和防石擊涂料一起烘烤固化。這種噴涂型阻尼材料與傳統(tǒng)的予成型阻尼膠板相比，具有整體密封性能好、粘接強(qiáng)度高、彈性好、耐寒性能優(yōu)異的特點(diǎn)。
　　可預(yù)涂微膠囊厭氧膠。可預(yù)涂微膠囊厭氧膠是厭氧膠系列的新品種。由于預(yù)涂膠可節(jié)省生產(chǎn)裝配線的涂膠設(shè)備，簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)操作，提高生產(chǎn)效率并能有效地確保粘接密封質(zhì)量而被國(guó)內(nèi)外汽車制造廠家廣泛采用。70年代初，美國(guó)樂(lè)泰公司開(kāi)發(fā)出系列微膠囊厭氧膠產(chǎn)品及相應(yīng)涂布工具，其5種預(yù)涂膠分別適用于不同強(qiáng)度和使用溫度要求，技術(shù)水平居世界領(lǐng)先地位。80年代，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出水基型的GY-540中強(qiáng)度膠和溶劑型的ZY-N1中強(qiáng)度膠，由于外觀和性能與樂(lè)泰公司同類產(chǎn)品相比差距較大，不適合機(jī)械涂布以致應(yīng)用受到限制。為實(shí)現(xiàn)可預(yù)涂高強(qiáng)度微膠囊厭氧膠的國(guó)產(chǎn)化，中科院廣州化學(xué)研究所和東風(fēng)汽車公司合作研制成功了高強(qiáng)度微膠囊厭氧GY-560膠。該膠屬于高強(qiáng)度級(jí)鎖固密封用可預(yù)涂水基型雙組分膠，適合于鋼、鍍鋅、磷化螺紋件等金屬螺栓的預(yù)涂鎖固密封，可機(jī)械涂布或手工涂布。產(chǎn)品綜合性能達(dá)到美國(guó)樂(lè)泰公司Dri-Loc204膠技術(shù)水平，且產(chǎn)品價(jià)格較國(guó)外同類產(chǎn)品有著明顯的優(yōu)勢(shì)。東風(fēng)汽車公司每年有400多萬(wàn)個(gè)預(yù)涂螺栓采用此膠用于多種車型生產(chǎn)。