近幾年,輕質金屬、復合材料和塑料等新材料在汽車上的應用使得汽車用膠粘劑和密封膠用量也持續增長,其中汽車內飾件是膠粘劑用量迅速增長的一個領域。 另外,近年來,汽車上采用輕質高強度的工程塑料代替鋼板的技術發展很快,特別是玻璃纖維增強塑料(FRP)和片狀模塑復合材料(SMC)被廣泛應用于汽車上。FRP、SMC制造的車身面板和外裝件(如身頂篷、座艙頂蓋等)在美國、歐洲和日本相繼廣泛采用。但FRP、SMC不能使用傳統的焊接技術與車身構架組裝,必須采用粘接技術。
據統計,目前我國每輛轎車用膠約20kg,中型車約16kg,重型車約22kg。預計到2010年,我國汽車工業對各種類型的膠粘劑和密封膠的總需求量將達到10萬t,其中聚氨酯膠約1480t。聚氨酯膠粘劑在汽車中主要用于風窗玻璃膠、結構膠、濾芯膠和內飾膠。
聚氨酯膠粘劑的特性
由于聚氨酯膠粘劑中含有強極性、高活潑性的異氰酸酯基團和氨酯基,與含有活潑氫的材料具有良好的化學粘接力,如泡沫塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料以及玻璃、金屬、橡膠、塑料等表面光潔的材料。聚氨酯與被粘材料之間的氫鍵作用使分子內作用力增強,使得粘接更加牢固。通過調節固化后分子中軟、硬鏈段的比例和結構,可獲得不同硬度和伸長率的膠粘劑。其粘合層從柔性到剛性可任意調節。同時聚氨酯膠粘劑既可以加熱固化,也可以室溫固化。粘接工藝簡便,操作性能優良,固化后的聚氨酯膠粘劑強度高,耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐化學藥品、耐臭氧性能良好。因此,在建筑、工業、汽車等國民經濟各領域有著廣泛的應用。
聚氨酯膠粘劑在汽車上的應用
風窗玻璃膠:風窗玻璃膠是指車窗玻璃與車身的固定密封,亦稱密封膠。目前普遍應用單組分濕氣固化聚氨酯密封膠。汽車的風窗玻璃現在幾乎百分之百的使用單組分濕固化聚氨酯膠粘劑。此類膠粘劑結構中含有活潑的NCO基團,當暴露于空氣中時能與空氣中的微量水分發生反應;粘結時,它能與基材表面吸收的水以及表面存在的羥基等活性氫基團發生化學反應,生成脲鍵結構。因此濕固化型聚氨酯膠粘劑固化后的膠層組成是聚氨酯-聚脲結構。制備濕固化型聚氨酯膠粘劑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之間。常用的異氰酸酯有MDI、TDI、HDI、IPDI等。濕固化膠粘劑的NCO含量通常在2%~10%之間。聚酯多元醇主鏈是一COO一鍵,該鍵極性大,粘結力比較強,而且由于該鍵內聚能大,使聚酯膠粘劑的耐高溫性、耐油性好。但是該鍵容易水解,所以聚酯型的聚氨酯膠粘劑材料的耐水解性不理想。以聚醚多元醇為原料合成的聚氨酯樹脂其主鏈上含有醚鍵結構單元,屬于柔性鏈,而且醚鍵不易水解,故比相應的聚酯多元醇有較好的柔軟性、耐水解性與耐低溫性。但醚鍵的極性不如酯鍵,其粘結性和耐高溫性不如聚酯型聚氨酯膠粘劑。因此,現在對單組分聚氨酯膠粘劑預聚體的研究大多都是圍繞如何克服單一預聚體膠粘劑的缺點,得到綜合性能高的單組分濕固化聚氨酯膠粘劑。
當然,除膠本身的性能外,施工工藝對其終性能也有較大的影響。施工工藝包括施工前的準備(環境通風和清潔狀況,所用工具等)→清潔活化→涂底膠→施膠→玻璃裝配→固定→清理→玻璃密封。每個過程都應按操作工藝認真仔細的操作。即使很小的疏忽將會造成使用中的薄弱環節,而影響其施工質量和使用壽命。