汽車用聚氨酯膠粘劑種類.doc

1、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(dá) 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(jī) 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(jì)。 最近幾年， 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(diǎn)(1 )在-40+100C內(nèi)有良好的粘接

2、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(tuán)和活性反應(yīng)基團(tuán)，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(xì)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

3、塑料零部件，特別是高強(qiáng)度的FRP(玻璃纖維增強(qiáng)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(jìn)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(jì)60年代的美國。單組分濕氣固化 PU膠粘劑最先由美國ESSEXt學(xué)公司在20世紀(jì)70年代初研制成功，并成功應(yīng)用于

4、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(jī)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(tuán)，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

5、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(biāo)準(zhǔn)（FMVSS第212項(xiàng)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(jì)為平頂鋼板頂蓋，為適應(yīng) 長途運(yùn)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(jìn)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(qiáng)頂蓋強(qiáng)度的同時，

6、又達(dá)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(qiáng)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(jī)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(jì)量裝置、機(jī)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(zhǔn)確。目前單組分PU膠已實(shí)現(xiàn)了

7、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(qiáng)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(qiáng)度， 保證 了車窗玻璃的定位，然后逐步達(dá)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： 高模量型單組分 PU玻璃膠粘劑； 高接觸粘性型單組分 PU 玻璃膠粘劑； 預(yù)涂單組分 PU 膠粘劑及工藝； 硅烷改性 PU 粘接密

8、封劑； 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(diǎn)。 20 世紀(jì) 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)。可以常溫固化，也可熱固化。現(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

9、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(jìn)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(jìn)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(qiáng)、干燥速度 快、粘結(jié)牢度高、耐水性強(qiáng)等特點(diǎn)，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(jī)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Leu ng

10、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(qiáng)度和 耐熱性能遠(yuǎn)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(fù)荷、 靜負(fù)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最好膠粘劑之一。1967年美國Good

11、year公司最先成功將雙組分 PU膠用于載重汽車的 SMC發(fā)動機(jī)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(jìn)行 粘接，接著又推廣到FRP（玻璃纖維增強(qiáng)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(jī)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

12、面的濕氣與之反應(yīng)、擴(kuò)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(jìn)一步提高。這種反應(yīng)型PU熱熔膠是含有反應(yīng)性基團(tuán)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(bào)道，但要 達(dá)到單組分濕氣固化 PU 風(fēng)擋膠的性能尚有許多研究工

13、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20004000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(diǎn)， 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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)和專用試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，既影響了汽車膠粘劑 / 密封膠在汽車行業(yè)的