汽车用胶粘剂-技术及发展

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1、汽车用胶粘剂-技术及发展轻质金属、复合材料和塑料等新材料在汽车上的应用使得汽车用胶粘剂和密封胶用量也持续增长，其中汽车内饰件是胶粘剂用量迅速增长的一个领域。另外，近年来，汽车上采用轻质高强度的工程塑料代替钢板的技术发展很快，特别是玻璃纤维增强塑料(FRP)和片状模塑复合材料(SMC)被广泛应用于汽车上。FRP、SMC制造的车身面板和外装件(如车身顶篷、座舱顶盖等)在美国、欧洲和日本相继广泛采用。但FRP、SMC不能使用传统的焊接技术与车身构架组装，必须采用粘接技术。据统计，目前我国每辆轿车用胶约20kg，中型车约16kg，重型车约22kg。

2、预计到2010年，我国汽车工业对各种类型的胶粘剂和密封胶的总需求量将达到10万t，其中聚氨酯胶约1480t。聚氨酯胶粘剂在汽车中主要用于风窗玻璃胶、结构胶、滤芯胶和内饰胶。聚氨酯胶粘剂的特性由于聚氨酯胶粘剂中含有强极性、高活泼性的异氰酸酯基团和氨酯基，与含有活泼氢的材料具有良好的化学粘接力，如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料以及玻璃、金属、橡胶、塑料等表面光洁的材料。聚氨酯与被粘材料之间的氢键作用使分子内作用力增强，使得粘接更加牢固。通过调节固化后分子中软、硬链段的比例和结构，可获得不同硬度和伸长率的胶粘剂。其粘合层从柔性到

3、刚性可任意调节。同时聚氨酯胶粘剂既可以加热固化，也可以室温固化。粘接工艺简便，操作性能优良，固化后的聚氨酯胶粘剂强度高，耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧性能良好。因此，在建筑、工业、汽车等国民经济各领域有着广泛的应用。聚氨酯胶粘剂在汽车上的应用风窗玻璃胶：风窗玻璃胶是指车窗玻璃与车身的固定密封，亦称密封胶。目前普遍应用单组分湿气固化聚氨酯密封胶。汽车的风窗玻璃现在几乎百分之百的使用单组分湿固化聚氨酯胶粘剂。此类胶粘剂结构中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分发生反应；粘结时，它能与基材表面吸收的水以及表面存

4、在的羟基等活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯-聚脲结构。制备湿固化型聚氨酯胶粘剂常用的多元醇有聚醚多元醇、聚酯多元醇。多元醇的分子量通常在500-3000之间。常用的异氰酸酯有MDI、TDI、HDI、IPDI等。湿固化胶粘剂的NCO含量通常在2％~10％之间。聚酯多元醇主链是一COO一键，该键极性大，粘结力比较强，而且由于该键内聚能大，使聚酯胶粘剂的耐高温性、耐油性好。但是该键容易水解，所以聚酯型的聚氨酯胶粘剂材料的耐水解性不理想。以聚醚多元醇为原料合成的聚氨酯树脂其主链上含有醚键结构单元

5、，属于柔性链，而且醚键不易水解，故比相应的聚酯多元醇有较好的柔软性、耐水解性与耐低温性。但醚键的极性不如酯键，其粘结性和耐高温性不如聚酯型聚氨酯胶粘剂。因此，现在对单组分聚氨酯胶粘剂预聚体的研究大多都是围绕如何克服单一预聚体胶粘剂的缺点，得到综合性能高的单组分湿固化聚氨酯胶粘剂。当然，除胶本身的性能外，施工工艺对其最终性能也有较大的影响。施工工艺包括施工前的准备(环境通风和清洁状况，所用工具等)→清洁活化→涂底胶→施胶→玻璃装配→固定→清理→玻璃密封。每个过程都应按操作工艺认真仔细的操作。即使很小的疏忽将会造成使用中的薄弱环节，而影响其施工

6、质量和使用寿命。结构胶：结构胶主要用于汽车部件的粘结，结构胶多采用无溶剂双组分聚氨酯胶粘剂。结构型聚氨酯胶粘剂就是代替螺栓、铆钉或焊接等形式用来接合金属、塑料、玻璃、木材等的结构部件，属于长时间能承受较大动负荷、静负荷并能长期使用的胶粘剂。最初成功用于汽车部件的粘接是固特异公司的Pliogrip，它是无溶剂双组分反应型胶粘剂，1967年用于载重汽车的5MC型发动机罩的粘接。随后通用、福特等公司相继于大型载重卡车的SMC(片状模塑料)部件上用其进行粘接。接着又推广到FRP(玻璃纤维增强塑料)部件。合成的无溶剂结构型聚氨酯胶粘剂具有使用工艺简单

7、，贮存、运输方便等特点，可室温固化或热固化，其胶层具有弹性和高剪切强度。在应用中已取得满意结果。为使结构型聚氨酯胶粘剂更具有竞争力，各国研究者正继续致力于大量的改性工作。如，为进一步提高耐热性及其强度，用环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂，即将端异氰酸酯基(NCO)的预聚体与含环氧基团的醇反应，生成端环氧基的聚氨酯齐聚物，然后通过环氧基团与胺的反应而完成交联固化。从而制得具有较高硬度，高剪切强度和较高耐化学药品性的聚氨酯-环氧树脂-聚脲结构的胶粘剂。采用加入纳米填料改性的聚氨酯胶粘剂不仅可降低成本，还可改善其结晶性，使其剪切强度和初粘力大大提高。采用

8、聚氨酯、丙烯酸酯接枝或共聚并与聚苯乙烯形成互穿网络的改性无溶剂聚氨酯胶粘剂可不用底涂剂。不仅可提高固化速度和初粘力，还可防止气泡的产生；采用不同结构的多元醇和不同结构的多异氰酸酯