汽車用聚氨酯膠粘劑種類
汽車用聚氨酯膠粘劑種類
我國汽車工業(yè)正在蓬勃發(fā)展，僅2011年，全國汽車產(chǎn)量就達1870萬輛，并以每年近10％的速度高速增長。汽車工業(yè)用膠粘劑的市場非常廣大。
汽車用膠粘劑/密封膠按應(yīng)用部位分類，可分為汽車車身用膠、汽車內(nèi)飾用膠、汽車發(fā)動機底盤用膠、汽車零部件用膠、汽車制造工藝用膠五大類。2007年我國汽車用膠年消耗量約為12萬t，其中單組分濕固化聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠的年消耗在5500噸左右。另外尚有汽車頂棚內(nèi)襯水基聚氨酯膠等尚未統(tǒng)計。近幾年，我國聚氨酯膠粘劑年需求量以平均30%的速度增長。
1、汽車用PU膠粘劑的優(yōu)點
（1）在-40~+100℃內(nèi)有良好的粘接性能；
（2）由于韌性好，特別是低溫韌性好，具有優(yōu)良的耐沖擊振動性，使用壽命長；
（3）由于含有大量極性基團和活性反應(yīng)基團，對汽車使用的各種基材，如玻璃、塑料、金屬等表面光潔的材料和各種內(nèi)外飾材料及織物等，均有極好的粘接性能；
（4）調(diào)節(jié)PU膠的配方，可制成不同硬度和伸長率的膠粘劑，其粘合層從柔性到剛性均可任意調(diào)整，滿足不同材料的粘接；
（5）PU膠可加熱固化，也可室溫固化，粘接工藝簡便，操作性能良好。固化過程沒有副反應(yīng)產(chǎn)生，因此粘合層不易產(chǎn)生缺陷。
（6）PU膠具有良好的耐磨、耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品、耐臭氧以及耐細菌等性能。
汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展要求汽車構(gòu)件輕量化，因此大量采用塑料零部件，特別是高強度的FRP（玻璃纖維增強塑料）和SMC（板材模塑復(fù)合材料），這些零部件需用PU結(jié)構(gòu)膠與密封膠進行粘接裝配。隨著現(xiàn)代汽車車速的不斷提高，對車窗風(fēng)擋玻璃的安全性提高了要求，采用了風(fēng)擋玻璃的直接粘接工藝，大量使用單組分濕氣固化PU膠粘劑。為了改善PU膠環(huán)保性能，開發(fā)了水基型PU膠粘劑和無溶劑PU結(jié)構(gòu)膠及反應(yīng)型PU熱熔膠等等。
2、汽車用聚氨酯膠粘劑的常用品種及應(yīng)用
（1）單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑
將汽車風(fēng)擋玻璃直接粘接到車體的工藝始于20世紀60年代的美國。單組分濕氣固化PU膠粘劑先由美國ESSEX化學(xué)公司在20世紀70年代初研制成功，并成功應(yīng)用于美國通用汽車，1976年奧迪汽車公司也在奧迪C2車型上應(yīng)用。隨后日本及其他歐洲汽車廠家相繼采用風(fēng)擋玻璃的直接粘接工藝。由于施工簡便并采用機械施膠，目前世界上95%以上風(fēng)擋玻璃及側(cè)窗玻璃的粘接采用這種膠粘劑。
單組分濕氣固化PU膠粘劑由于含有活潑的-NCO基團，能與被粘面上或空氣中的微量水分發(fā)生反應(yīng)而固化。單組分濕氣固化PU風(fēng)擋玻璃膠要求對濕氣敏感，固化速度快，固化后又要保持優(yōu)良的彈性，而且要求為單包裝，貯存穩(wěn)定性好。它是汽車用膠中技術(shù)含量較高的產(chǎn)品，也是目前我國汽車用PU膠類中用量較大的品種。
采用這種玻璃粘接密封工藝，能使風(fēng)擋玻璃和車身緊密地結(jié)合成一個整體，增加了車體剛性及抗扭曲能力，又保證了密封效果。美國聯(lián)邦汽車安全標準（FMVSS）第212項規(guī)定，汽車以50km/h速度與混凝土墻壁沖撞時，風(fēng)擋玻璃的粘接完整率必須在75%以上。目前美、日、德、法等和我國在轎車風(fēng)擋玻璃的安裝中幾乎全部采用此工藝，同時在客車的風(fēng)擋和側(cè)窗玻璃也大多采用了粘接方法。
單組分PU膠的其他應(yīng)用例：如一汽的J5、J6等系列卡車的原設(shè)計為平頂鋼板頂蓋，為適應(yīng)長途運輸加裝臥鋪的需要改為高頂，并將頂蓋改為SMC材料，選用了單組分PU膠粘劑進行粘接。另外，一汽的小紅旗轎車和一汽大眾汽車公司生產(chǎn)“寶來”轎車等的頂棚均采用PU膠粘劑，使頂棚和頂蓋粘成一體，在增強頂蓋強度的同時，又達到了減震和降噪的目的。
單組分濕氣固化型PU膠粘劑適用于多孔性表面粘接，對玻璃和金屬等非孔性表面，通常需與玻璃活化劑、玻璃底膠、漆面底劑配合使用。為了確保風(fēng)擋玻璃與車體粘接性能可靠，在玻璃表面涂布底膠是必要的，它可提高PU膠粘劑在玻璃層上的粘接強度。
為了提高施膠速度和質(zhì)量，目前各大汽車公司均采用機械手自動涂布單組分濕氣固化型PU膠粘劑。自動涂膠系統(tǒng)由涂膠泵、計量裝置、機械手、涂膠槍和工作臺組成。為了保證涂膠量的穩(wěn)定性，通常采用帶有加熱系統(tǒng)的壓盤和輸膠管路。使用自動涂膠系統(tǒng)要保證每次更換膠桶時排出空氣，防止出現(xiàn)氣泡，還要確保槍嘴的清潔，保證涂膠量準確。
目前單組分PU膠已實現(xiàn)了國產(chǎn)化，并在汽車行業(yè)得到部分應(yīng)用。但由于這種單組分PU膠使用時需要配套玻璃活化劑和漆面、玻璃底劑，才能保證足夠的粘接強度，而且固化速度較慢，裝配工藝繁瑣，為此又出現(xiàn)了不用涂活化劑、底劑和瞬時定位型風(fēng)擋玻璃膠。如在風(fēng)擋玻璃裝配時通過配備加熱涂布裝置，使微熱的膠料對被粘面立刻產(chǎn)生較高的初粘強度，保證了車窗玻璃的定位，然后逐步達到完全固化，從而解決了PU膠固化速度慢、需要夾具配合裝配的不便。
單組分濕氣固化PU風(fēng)擋玻璃膠粘劑正在應(yīng)用和開發(fā)的品種有:
①高模量型單組分PU玻璃膠粘劑；
②高接觸粘性型單組分PU玻璃膠粘劑；
③預(yù)涂單組分PU膠粘劑及工藝；
④硅烷改性PU粘接密封劑；
⑤低導(dǎo)電性單組分PU膠粘劑，用于防止引起鋁質(zhì)車體的腐蝕和對天線接收效果的不良影響。
（2）汽車內(nèi)飾件用WPU膠粘劑
WPU膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑，具有不燃、氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點。20世紀80年代在國外首見應(yīng)用于皮革涂飾、織物整理和涂料等，直到90年代才逐漸在汽車內(nèi)飾件粘接上得到應(yīng)用。水基PU膠的固含量可以按用戶需要任意調(diào)整，黏度也能隨意調(diào)節(jié)?？梢猿毓袒?，也可熱固化?，F(xiàn)在水基PU膠粘劑已開始用于汽車一些零部件的粘接，如汽車內(nèi)飾件PVC人造革、儀表板、擋泥板、門板、地氈和頂棚內(nèi)襯粘接等。還有如汽車頂棚用PVC薄膜復(fù)合聚氨酯泡沫或織物復(fù)合聚氨酯泡沫的軟質(zhì)頂棚等。
為了加速WPU膠粘劑的應(yīng)用進程，一汽長春富奧—江森自控汽車飾件系統(tǒng)有限公司已投入巨資，從意大利引進全套水基聚氨酯車頂棚內(nèi)襯膠粘劑及汽車頂棚制造設(shè)備及模具，現(xiàn)已具備了自主生產(chǎn)高質(zhì)量環(huán)保汽車頂棚的能力和為汽車行業(yè)配套豪華內(nèi)飾件的條件。
我公司在國內(nèi)率先推出LP-7002A和LP-7002B水性聚氨酯膠粘劑，具有初粘力強、干燥速度快、粘結(jié)牢度高、耐水性強等特點，響應(yīng)了國內(nèi)外降低乘用車內(nèi)VOC排放、健康環(huán)保的要求，正在積極與各大主機廠合作推廣。
另外，國外現(xiàn)在又致力于WPU膠降低成本、提高性能的研究工作。美國Leung Pak T公司等開發(fā)了適用于熱成型層壓工藝用的WPU膠，其粘接強度和 耐熱性能遠高于目前常用的溶劑型或其他水基型膠種，用它粘接成型的外復(fù)PVC膜制品，可用于制造汽車儀表板、門板和其他內(nèi)飾件。日本還針對WPU膠初粘力小的問題，在WPU膠中引入環(huán)氧樹脂，成功地研制出具有良好初粘性能的產(chǎn)品。
（3）雙組分PU結(jié)構(gòu)膠粘劑
結(jié)構(gòu)型膠粘劑是指應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)件粘接，能承受較大動負荷、靜負荷，并能長期使用的膠粘劑。用于汽車結(jié)構(gòu)部件的PU膠粘劑一般是無溶劑雙組分PU膠粘劑。
現(xiàn)代汽車廣泛采用塑料、聚氨酯材料，PU膠粘劑是粘接塑料和聚氨酯材料的好膠粘劑之一。1967年美國Goodyear公司先成功將雙組分PU膠用于載重汽車的SMC發(fā)動機罩的粘接。隨后美國通用汽車公司、福特汽車公司等相繼用PU膠對大型載重卡車的SMC部件進行粘接，接著又推廣到FRP（玻璃纖維增強塑料）部件的粘接。同時在卡車上用于頂棚、車門、水箱支架、駕駛室頂蓋、車門板等部件的粘接均獲得成功。1977年美國又采用聚氨酯系列膠粘劑用于轎車的發(fā)動機蓋、駕駛室頂蓋、車門板等零部件的粘接。隨后日本等國也相繼采用了這類技術(shù)。
（4）反應(yīng)型PU熱熔膠粘劑
反應(yīng)型PU熱熔膠粘劑是在抑制化學(xué)反應(yīng)的條件下，加熱熔融成流體，以便于涂敷，冷卻后膠凝起到粘接作用，之后借助于存在空氣中或者被粘體表面的濕氣與之反應(yīng)、擴鏈，生成具有高內(nèi)聚力的高分子聚合物，使粘合力、耐熱性等進一步提高。這種反應(yīng)型PU熱熔膠是含有反應(yīng)性基團的熱塑性樹脂膠粘劑，它的主體成分是端-NCO預(yù)聚體，配以與異氰酸酯基不反應(yīng)的熱塑性樹脂和增粘樹脂以及抗氧劑、催化劑、增塑劑、阻燃劑、防霉劑、填料等制成。
反應(yīng)型PU熱熔膠主要在汽車頂棚、儀表板、行李箱蓋、側(cè)裝飾條以及車燈中得到應(yīng)用。此外，也可將其用于車門復(fù)合裝飾件、PP、ABS、聚碳酸酯車燈罩粘接固定、貨物箱箱板復(fù)合、車內(nèi)裝飾件粘接等。近年來，反應(yīng)型PU熱熔膠用于汽車風(fēng)擋玻璃直接粘接也有報道，但要達到單組分濕氣固化PU風(fēng)擋膠的性能尚有許多研究工作要做。
（5）聚氨酯型植絨膠
近年來，我國已建立多條靜電植絨生產(chǎn)線。在汽車上植絨膠主要用于各種不同基材面上植絨，如EPDM、PVC和EPDM密封條、ABS、PC、PP、金屬等材料。現(xiàn)在市場上靜電植絨膠粘劑采用丙烯酸酯膠粘劑類較多，但粘合牢度較差，一般干濕擦牢度在2000～4000次左右，而采用聚氨酯類靜電植絨膠粘劑干/濕擦牢度一般在萬次以上。PU植絨膠可分為溶劑型和無溶劑型、單組分和雙組分型。
我公司能提供全系列的LP-4001、LP-4002汽車密封條植絨膠粘劑，以及LP-6518、LP-6519高固含水性聚氨酯靜電植絨膠粘劑，具有高粘結(jié)牢度，耐磨、耐水、耐溶劑性優(yōu)異的特點，并具有自主知識產(chǎn)權(quán)。
3、結(jié)束語
（1）單組分濕氣固化PU風(fēng)擋膠粘劑，急需開發(fā)固化速度快、可紫外線固化和對濕度不敏感的聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠粘劑以取代進口。
（2）國內(nèi)汽車行業(yè)尚未建立汽車膠粘劑/密封膠材料性能標準和專用試驗方法標準，既影響了汽車膠粘劑/密封膠在汽車行業(yè)的應(yīng)用進程，也制約了汽車用膠研制和生產(chǎn)單位的規(guī)范和發(fā)展，難以建立完善的質(zhì)量保證體系。
（3）由于我國對汽車工業(yè)用膠還沒有制定嚴格的環(huán)保法規(guī)，加上汽車廠家出于對成本的考慮，環(huán)保汽車用膠的開發(fā)和應(yīng)用還未得到高度重視，存在環(huán)境污染的溶劑型膠粘劑在汽車行業(yè)仍有使用。
（4）滿足一般使用要求的通用型汽車膠產(chǎn)品較多，而用于特殊需要的高技術(shù)含量、性能高的產(chǎn)品比較少。自主創(chuàng)新能力較弱，研發(fā)能力有待進一步提高。
轉(zhuǎn)自于中國膠粘劑和膠粘帶
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