高性能PVC焊縫密封膠的研制

何兵　薛紀(jì)東　鐘漢榮

摘要：以聚氯乙烯（PVC）糊樹脂和鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）為主要原材料，以環(huán)氧樹脂為增粘劑制備一種高性能的PVC車身焊縫密封膠。介紹了制造工藝，并討論了環(huán)氧樹脂的加入對膠的粘接性、硬度、流變性能以及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，制得的PVC焊縫密封膠綜合性能良好。

關(guān)鍵詞：PVC焊縫密封膠；環(huán)氧樹脂；硬度；流變性能；力學(xué)性能

中圖分類號：TQ436+.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2013）07-0058-03

PVC焊縫密封膠是由乳液法或微懸浮法聚合的聚氯乙烯糊樹脂、鄰苯二甲酸酯類增塑劑、稀釋劑、增粘劑、觸變劑、填料和顏料等組成的一種均質(zhì)膏狀密封膠。在加熱塑化后成為具有一定粘接強(qiáng)度兼具耐磨性、耐撓曲性、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能的彈性體，目前被廣泛應(yīng)用于汽車制造中的內(nèi)、外焊縫的密封，是應(yīng)用最普及、研究最多的一種焊縫密封膠[1，2]。

汽車工業(yè)所用PVC型焊縫密封膠要求較高。首先要求焊縫密封膠黏度適宜，能夠用涂膠機(jī)涂布或用手動擠膠槍擠涂；要求具有良好的觸變性，在堆積一定的厚度時不流淌，加熱塑化后外觀細(xì)膩、平整，無裂紋及無起泡現(xiàn)象等。相比國外產(chǎn)品，國內(nèi)生產(chǎn)的PVC焊縫密封膠在實際應(yīng)用中通常存在加熱時膠體流淌，對基材粘接力不足等問題。本文選取環(huán)氧樹脂作為增粘劑，考查其對密封膠性能的影響。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

PVC糊樹脂，PSM-31，廣州市力本橡膠原料貿(mào)易有限公司；DIDP，工業(yè)級，?？松梨?；納米碳酸鈣，800目，清遠(yuǎn)鑫鑫材料有限公司；氧化鈣，500目，恒豐灰業(yè)有限公司；環(huán)氧樹脂（E-44），6101，上?？颇虏牧嫌邢薰荆浑p氰胺，工業(yè)級，鄭州億豪化工有限公司；有機(jī)脲，UR500，上海眾司實業(yè)有限公司 。

1.2 實驗方法

基礎(chǔ)膠的制備：在動力行星攪拌機(jī)中，投入計量好的PVC糊樹脂和DIDP，加速攪拌至PVC糊樹脂分散均勻，再加入納米碳酸鈣粉末和氧化鈣粉末，繼續(xù)攪拌至均勻膏狀。

環(huán)氧樹脂增粘劑的制備：在環(huán)氧樹脂E-44中加入計量好的有機(jī)脲和雙氰胺攪拌均勻后，用三輥機(jī)壓延2次，使之均勻混合。

成品膠的制備：將上述基礎(chǔ)膠和環(huán)氧樹脂增粘劑以不同比例混合均勻后，反復(fù)通過三輥機(jī)至膠體無顆粒，最后真空脫泡即得密封膠。

測試樣品制備：PVC焊縫密封膠在40 ℃時PVC樹脂吸取增塑劑后產(chǎn)生膨潤；當(dāng)溫度達(dá)到80 ℃以上時急速膨潤；當(dāng)溫度達(dá)到140 ℃以上并保溫10 min，表面固化，保溫20 min，完全塑化。

1.3 測試方法

按GB/T 2411—2008《塑料和硬橡膠使用硬度計測定壓痕硬度（邵氏硬度）》測試硬度；按GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》測試力學(xué)性能；按GB/T 7124—2008《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測定》測試粘接性能；使用流變儀（Rheolab QC Sn80247807，Z5/Q1-SN7420，美國An Ton Parr公司）測試流變性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)氧樹脂對硬度的影響

PVC焊縫膠的傳統(tǒng)填料是碳酸鈣，可為PVC塑溶膠體系提供很好的補(bǔ)強(qiáng)作用，基本能滿足硬度需求。但對有特殊性能要求的產(chǎn)品來說，碳酸鈣的單一填充則不能滿足要求。因為過多加入碳酸鈣粉，膠體黏度迅速增大，影響其施工性能。同時，碳酸鈣的比例增大導(dǎo)致膠體對基材的粘接性降低，也會使膠體密度增大，涂布后容易產(chǎn)生墜膠、膠體龜裂等問題[3]。用碳酸鈣粉體對PVC焊縫膠進(jìn)行填充同時加入環(huán)氧樹脂是提高膠體硬度的有效方法。

由圖1可知，隨著環(huán)氧樹脂用量的增加，PVC焊縫膠硬度也隨之升高，當(dāng)添加量大于15%時，膠體的邵A硬度已經(jīng)超過50。這是由于環(huán)氧樹脂自身固化后具有較高的硬度，當(dāng)其均勻分散到PVC體系后，產(chǎn)生了很好的補(bǔ)強(qiáng)效果。

2.2 環(huán)氧樹脂對流變性能的影響

碳酸鈣的加入，使體系中增塑劑被填料吸收，導(dǎo)致流動性下降；環(huán)氧樹脂本身流動性差，又加劇了體系流動性的降低。

從圖2可知，當(dāng)環(huán)氧樹脂添加量達(dá)到10%～15%時，膠體施工性能良好。

2.3 環(huán)氧樹脂對力學(xué)性能的影響

PVC焊縫密封膠在40 ℃時聚氯乙烯樹脂吸取增塑劑后產(chǎn)生膨潤，溫度達(dá)到80 ℃以上時加速膨潤，當(dāng)溫度達(dá)到140 ℃以上時，膠體表面固化，繼續(xù)加熱則完全塑化。由于PVC焊縫膠各組分之間并沒有化學(xué)鍵作用，使得膠體沒有突出的力學(xué)性能。目前市場通用型PVC焊縫密封膠固化后的一般伸長率在120%，拉伸強(qiáng)度在0.8 MPa左右。

由圖3可知，隨著環(huán)氧樹脂含量的增加，膠體的拉伸強(qiáng)度增高，伸長率下降。當(dāng)環(huán)氧樹脂添加量在12%時，膠體的綜合力學(xué)性能良好，此時膠體伸長率為120%，拉伸強(qiáng)度達(dá)到1.7 MPa。

2.4 環(huán)氧樹脂對粘接性能的影響

45碳鋼片表面經(jīng)砂紙打磨、溶劑擦洗晾干后，常溫下進(jìn)行涂膠、搭接。80 ℃下預(yù)烘30 min，再置于140 ℃烘箱內(nèi)固化30 min。待試樣冷卻至室溫后進(jìn)行手工剝離，觀察膠斷面形態(tài)。

實驗結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂的加入會使PVC焊縫膠體系對鋼基材的粘接性能提高[4]，當(dāng)添加量達(dá)到12%時，膠體分子的內(nèi)聚力要小于膠體和基材的粘接力，斷面完全呈現(xiàn)為凝集破壞。

3 結(jié)論

PVC糊樹脂和DIDP 添加以環(huán)氧樹脂E-44、雙氰胺和有機(jī)脲制取的環(huán)氧樹脂增粘劑可以制得綜合性能優(yōu)良的PVC焊縫密封膠。環(huán)氧樹脂的加入，使膠體硬度增大、流變性減弱、粘接性增強(qiáng)。當(dāng)添加量達(dá)到12%時，其各性能比較平衡。膠體邵A硬度接近50，流動性為6 mm，伸長率為120%，拉伸強(qiáng)度達(dá)1.7 MPa，對鋼基材粘接性良好。

參考文獻(xiàn)

[1]劉海濤，薛紀(jì)東，鐘漢榮.車用密封膠和粘合劑概述[J].汽車工藝與材料，2009（6）：61-64.

[2]劉波.密封膠在汽車工業(yè)上的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2007（11）：46-48.

[3]張文琪.汽車用PVC密封膠的研發(fā)[J].汽車工程師，2011（11）：55-57.

[4]張卓民.PVC密封膠的研制[J].中國氯堿，2005，6（6）：16-17.