聚義堂小編（微信號：pu138com）微信，隨手掌握聚氨酯動態(tài)，把握未來!
近幾年，輕質(zhì)金屬、復(fù)合材料和塑料等新材料在汽車上的應(yīng)用使得汽車用聚氨酯膠粘劑和密封膠用量也持續(xù)增長，其中汽車內(nèi)飾件是膠粘劑用量迅速增長的一個領(lǐng)域。另外，近年來，汽車上采用輕質(zhì)高強度的工程塑料代替鋼板的技術(shù)發(fā)展很快，特別是玻璃纖維增強塑料(FRP)和片狀模塑復(fù)合材料(SMC)被廣泛應(yīng)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(tǒng)的焊接技術(shù)與車身構(gòu)架組裝，必須采用粘接技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，目前我國每輛轎車用膠約20kg，中型車約16kg，重型車約22kg。目前我國汽車工業(yè)對各種類型的膠粘劑和密封膠的年總需求量達到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(fēng)窗玻璃膠、結(jié)構(gòu)膠、濾芯膠和內(nèi)飾膠。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(xué)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(nèi)作用力增強，使得粘接更加牢固。通過調(diào)節(jié)固化后分子中軟、硬鏈段的比例和結(jié)構(gòu)，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(diào)節(jié)。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(yōu)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(xué)藥品、耐臭氧性能良好，因此，在建筑、工業(yè)、汽車等國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。聚氨酯膠粘劑在汽車上的應(yīng)用如下：
風(fēng)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(yīng)用單組分濕氣固化聚氨酯密封膠。汽車的風(fēng)窗玻璃現(xiàn)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(jié)構(gòu)中含有活潑的NCO基團，當(dāng)暴露于空氣中時能與空氣中的微量水分發(fā)生反應(yīng)，粘結(jié)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成脲鍵結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)。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?zhǔn)且籆OO一鍵，該鍵極性大，粘結(jié)力比較強，而且由于該鍵內(nèi)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(jié)構(gòu)單元，屬于柔性鏈，而且醚鍵不易水解，故比相應(yīng)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(jié)性和耐高溫性不如聚酯型聚氨酯膠粘劑。因此，現(xiàn)在對單組分聚氨酯膠粘劑預(yù)聚體的研究大多都是圍繞如何克服單一預(yù)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(dāng)然，除膠本身的性能外，施工工藝對其最終性能也有較大的影響。施工工藝包括施工前的準(zhǔn)備→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(yīng)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(huán)節(jié)，而影響其施工質(zhì)量和使用壽命。
結(jié)構(gòu)膠主要用于汽車部件的粘結(jié)，結(jié)構(gòu)膠多采用無溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑。結(jié)構(gòu)型聚氨酯膠粘劑就是代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來接合金屬、塑料、玻璃、木材等的結(jié)構(gòu)部件，屬于長時間能承受較大動負荷、靜負荷并能長期使用的膠粘劑。最初成功用于汽車部件的粘接是固特異公司的Pliogrip，它是無溶劑雙組分反應(yīng)型膠粘劑，早年用于載重汽車的5MC型發(fā)動機罩的粘接，隨后通用、福特等公司相繼于大型載重卡車的SMC(片狀模塑料)部件上用其進行粘接，接著又推廣到FRP(玻璃纖維增強塑料)部件。
合成的無溶劑結(jié)構(gòu)型聚氨酯膠粘劑具有使用工藝簡單，貯存、運輸方便等特點，可室溫固化或熱固化，其膠層具有彈性和高剪切強度，在應(yīng)用中已取得滿意結(jié)果。為使結(jié)構(gòu)型聚氨酯膠粘劑更具有競爭力，各國研究者正繼續(xù)致力于大量的改性工作，如，為進一步提高耐熱性及其強度，用環(huán)氧樹脂改性聚氨酯膠粘劑，即將端異氰酸酯基(NCO)的預(yù)聚體與含環(huán)氧基團的醇反應(yīng)，生成端環(huán)氧基的聚氨酯齊聚物，然后通過環(huán)氧基團與胺的反應(yīng)而完成交聯(lián)固化，從而制得具有較高硬度，高剪切強度和較高耐化學(xué)藥品性的聚氨酯-環(huán)氧樹脂-聚脲結(jié)構(gòu)的膠粘劑。采用加入納米填料改性的聚氨酯膠粘劑不僅可降低成本，還可改善其結(jié)晶性，使其剪切強度和初粘力大大提高;采用聚氨酯、丙烯酸酯接枝或共聚并與聚苯乙烯形成互穿網(wǎng)絡(luò)的改性無溶劑聚氨酯膠粘劑可不用底涂劑，不僅可提高固化速度和初粘力，還可防止氣泡的產(chǎn)生;采用不同結(jié)構(gòu)的多元醇和不同結(jié)構(gòu)的多異氰酸酯制得不同品種的膠粘劑以適應(yīng)不同基材的粘接，使膠粘劑趨于功能化。
濾芯膠是指汽車濾芯器用膠，上世紀(jì)70年代開始，紙質(zhì)濾芯濾清器開始在汽車工業(yè)大量使用，促使濾芯膠粘劑產(chǎn)業(yè)得到了很快發(fā)展，目前我國濾清器使用的膠粘劑年需求量已達到萬噸以上。濾芯膠多用雙組分聚氨酯膠粘劑。膠粘劑質(zhì)量的好壞，直接影響濾芯器產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命，作為濾清器生產(chǎn)專業(yè)廠家，十分重視對膠粘劑的選擇，并根據(jù)膠粘劑的特性制定合理的粘接工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。空氣濾清器濾芯用膠粘劑為常溫固化雙組分聚氨酯膠粘劑，具有操作工藝簡單、常溫固化、無毒或低毒、快干，使用時不受氣候和環(huán)境的影響等特點。
汽車內(nèi)飾膠：內(nèi)飾膠是指汽車頂棚、地板、地毯、儀表板、門板等內(nèi)飾件的粘結(jié)，多采用水性聚氨酯膠粘劑。汽車內(nèi)飾用泡沫背襯乙烯基塑料、織物與纖維板和其它硬質(zhì)基材的粘接，過去一直使用溶劑型膠粘劑，隨著環(huán)保法規(guī)的健全以及人們環(huán)保意識的增強，溶劑型汽車膠粘劑將會逐漸被環(huán)保型膠粘劑，如水基膠粘劑所取代，尤其是水基汽車內(nèi)飾膠的推廣應(yīng)用勢在必行。
隨著新型汽車塑料部件的用量增加以及汽車內(nèi)飾膠的不斷水性化，水基膠粘劑在汽車上的用量將會不斷增加，西歐、日本等先進的汽車生產(chǎn)國水基聚氨酯膠粘劑每年以8%～10%的速率增長，美國水基膠粘劑占總量的60%，日本的汽車內(nèi)飾膠幾乎全部實現(xiàn)水性化。我國目前已躍居為世界汽車生產(chǎn)大國，汽車內(nèi)飾膠占到汽車膠總量的20%以上，如果內(nèi)飾膠全部實現(xiàn)水性化，產(chǎn)量和經(jīng)濟效益將非?？捎^。
與溶劑型聚氨酯膠粘劑相比，水性聚氨酯膠粘劑具有以下特點：粘度不隨聚合物分子量的改變有明顯差異，因而，可使聚合物高分子量化以提高其內(nèi)聚強度;而溶劑型的粘度則隨聚合物分子量的增高呈指數(shù)關(guān)系上升，交聯(lián)時易產(chǎn)生凝膠。易與其他樹脂或顏料混合以改進性能、降低成本。在相同固含量下，水性膠粘劑的粘度一般比溶劑型的低，當(dāng)分散體粒徑較小時，水性膠粘劑的粘度增大，而溶劑型的粘度隨固含量增大而急劇上升。容易調(diào)配配方，易于清理。不燃、無毒，適用于易被有機溶劑浸蝕的基材，但干燥過程比溶劑型慢，耗能較大，初粘性比溶劑型差。水性聚氨酯也是在90年代才逐漸在汽車內(nèi)飾中應(yīng)用。目前，各國正在進一步致力于水性聚氨酯膠粘劑降低成本，提高性能的研究工作。美國Leung、PakT等開發(fā)適用于熱成型層壓工藝的水性聚氨酯膠，粘接強度和耐熱性遠高于目前使用的溶劑型或其它水基膠所粘接成型的外覆PVC膜的制品可用于汽車儀表板、門板以及其它內(nèi)飾件。日本針對初粘力小的問題，在聚氨酯結(jié)構(gòu)中引入環(huán)氧樹脂，成功研制出具有良好初粘性的產(chǎn)品。
根據(jù)目前看來，溶劑型聚氨酯膠粘劑在今后的一段時間內(nèi)還將占有相當(dāng)大的市場份額，今后的研究應(yīng)在降低成本、水性聚氨酯的相關(guān)助劑、實現(xiàn)水性聚氨酯的系列化以及功能化、加強和完善對水性聚氨酯的理論和機理等方面加大研究力度。
