雙組分聚氨酯汽車風(fēng)擋玻璃密封膠的研究

岳麗清 ， 劉亞瓊 ， 陳　淼 ， 尹業(yè)琳 ， 龔洪洋 ， 孔軍仕

(鄭州中原應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)有限公司 ， 河南 鄭州　450001)

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雙組分聚氨酯汽車風(fēng)擋玻璃密封膠的研究

岳麗清 ， 劉亞瓊 ， 陳淼 ， 尹業(yè)琳 ， 龔洪洋 ， 孔軍仕*

(鄭州中原應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)有限公司 ， 河南 鄭州450001)

介紹了一種雙組分聚氨酯汽車風(fēng)擋玻璃密封膠，以預(yù)聚體為主要考察對象，總結(jié)了聚醚種類、增塑劑及填料所占總配方的比例對預(yù)聚體性能的影響；經(jīng)優(yōu)化分析選擇力學(xué)性能好的預(yù)聚體用于密封膠配方的設(shè)計(jì)，測定其力學(xué)性能，測試結(jié)果參考HB/T 4363-2012Ⅰ類單組分聚氨酯密封膠技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行判定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所研發(fā)的雙組分聚氨酯密封膠能夠滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。

雙組分 ； 聚氨酯密封膠 ； 預(yù)聚體

0　前言

聚氨酯是大分子主鏈上含有重復(fù)氨基甲酸酯鏈段的一類聚合物，機(jī)械強(qiáng)度大、黏接性好，對多種材質(zhì)如混凝土、金屬、玻璃等都有很好的黏接性，用于制備涂料、膠黏劑和密封膠、汽車制造等，如汽車風(fēng)擋玻璃的黏接主要是用聚氨酯類產(chǎn)品[3-5]。聚氨酯密封膠有很多種分類方法，其中按包裝方式分為單組分聚氨酯密封膠和雙組分聚氨酯密封膠[6]。單組分聚氨酯密封膠使用方便，但固化速度受環(huán)境影響較大，尤其是在冬季，空氣濕度低、環(huán)境溫度低的情況下，單組分密封膠固化速度明顯降低，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。雙組分聚氨酯密封膠在性能上與單組分相當(dāng)，但固化速度受環(huán)境影響較小且快慢可調(diào)，這給施工上帶來了極大的方便[7]。

大多數(shù)雙組分聚氨酯密封膠由主劑和固化劑組成，其中主劑主要是由端—NCO預(yù)聚體、填料和小分子助劑組成，端—NCO聚醚型聚氨酯預(yù)聚體是由聚醚多元醇和異氰酸酯在加熱的條件下進(jìn)行反應(yīng)合成制得；固化劑由低相對分子質(zhì)量聚醚多元醇、多元胺等活性氫化合物、填料觸變劑、抗氧劑、催化劑等組成。另有少量的雙組分聚氨酯密封膠以羥基組分(或聚醚填料混合物、或端羥基預(yù)聚體)為主劑，多異氰酸酯為固化劑。

雙組分聚氨酯密封膠的A組分是由以預(yù)聚體為基料與填料進(jìn)行機(jī)械混合制得的，工藝流程圖如圖1所示。

圖1　A組分工藝流程圖

B組分固化劑的配制是以聚醚為基料，與無機(jī)填料機(jī)械混合制得，其工藝流程圖如圖2所示。

圖2　B組分工藝流程圖

聚氨酯雙組分密封膠在使用時(shí)可根據(jù)基材性質(zhì)和期望效果調(diào)節(jié)主劑與固化劑的質(zhì)量比，為了使密封膠固化完全，通常設(shè)置NCO/OH值為1.1～1.4，使用過程中由于沒有溶劑揮發(fā)，不會(huì)對空氣產(chǎn)生污染，因此聚氨酯雙組分密封膠具有很高的開發(fā)價(jià)值。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料及設(shè)備

1.1.1主要原料

聚醚多元醇330N(f=3，羥值34)，工業(yè)級(jí)，山東藍(lán)星東大化工有限責(zé)任公司；聚醚多元醇1021(f=2，羥值56)，工業(yè)級(jí)，拜耳材料科技貿(mào)易有限公司；聚醚多元醇1048(f=3，羥值350)，工業(yè)級(jí)，拜耳材料科技貿(mào)易有限公司；錫類催化劑101；增塑劑，德國朗盛公司。

1.2.5 Western blot 取100 μL外泌體裂解液加入25 μL 5×Loadingbuffer，100 ℃煮沸10 min，冷卻，經(jīng)8%SDSPAGE 150 V恒壓電泳2 h，15 V恒壓轉(zhuǎn)至PVDF膜，5%脫脂牛奶室溫封閉1 h后，加入CD9、CD63、Piwil2抗體（均1∶1000稀釋）4℃孵育過夜。二抗（1∶5000稀釋）室溫孵育1 h，ECL法顯色并拍照。

1.1.2主要設(shè)備

雙行星攪拌釜，四川永通機(jī)械設(shè)備有限公司；電子萬能試驗(yàn)機(jī)，深圳新三思材料檢測有限公司；電熱爐，四口燒瓶等。

1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.2.1預(yù)聚體合成

將聚醚多元醇加入裝有溫度計(jì)和攪拌器的三口燒瓶中，在110 ℃下真空脫水2 h后，加入計(jì)量好的MDI，在70～80 ℃條件下，繼續(xù)反應(yīng)3 h，得到聚氨酯預(yù)聚體。

1.2.2各組分工藝

A組分為黑色均質(zhì)膏狀物，主要由MDI預(yù)聚體、碳酸鈣、炭黑、增塑劑等機(jī)械混合制定；B組分為白色均質(zhì)膏狀物，主要由聚醚、碳酸鈣、偶聯(lián)劑、氣相二氧化硅等機(jī)械混合制得。

1.3測定方法

拉伸強(qiáng)度：GB/T 528-1998硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力彎性能的測定；撕裂強(qiáng)度：GB/T 529-1999硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測定；硬度：GB/T 531-1999橡膠袖珍硬度計(jì)壓入式硬度試驗(yàn)方法；NCO含量測定按二正丁胺法。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

為了提高雙組分聚氨酯密封膠的施工性能，控制A組分的黏度至關(guān)重要，A組分主要是由聚氨酯預(yù)聚體與無機(jī)填料組成，因此必須控制好預(yù)聚體的黏度，以兩官能度和三官能度聚醚相對分子質(zhì)量、比例、NCO含量等為主要考察因素，設(shè)計(jì)預(yù)聚體的配方，合成不同分子結(jié)構(gòu)的預(yù)聚物，分析各因素對預(yù)聚體黏度的影響。

表1　聚醚種類及NCO含量對預(yù)聚體黏度的影響

由表1可以看出，三官能度聚醚相對分子質(zhì)量越小，相同NCO含量、相同聚醚質(zhì)量配比時(shí)，合成得到的預(yù)聚體黏度越大，如Y3的黏度要明顯大于Y2的黏度；相同聚醚配比條件下，NCO含量越大，黏度越小，如Y1的黏度小于Y3的黏度；當(dāng)兩官能度聚醚相對分子質(zhì)量增加時(shí)，NCO含量不變的情況下，不加增塑劑合成制得的預(yù)聚體黏度小于相對分子質(zhì)量較小的兩官能度聚醚得到的預(yù)聚體。將合成好的預(yù)聚體制作厚度為2 mm的試片，完全固化后按GB/T 528-1998測定其力學(xué)性能。測定結(jié)果如表2所示。

表2　不同預(yù)聚體的力學(xué)性能

由表2可以看出，三官能度聚醚的相對分子質(zhì)量增大有助于提高預(yù)聚體的硬度及拉伸強(qiáng)度。兩官能度聚醚的相對分子質(zhì)量增大有助于提高預(yù)聚體的伸長率。選擇黏度適中，力學(xué)性能較好的預(yù)聚體Y5進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)。保持填料種類及用量不變，制備多組A組分，固定B組分配方不變，測定機(jī)械混合后膠樣的拉伸強(qiáng)度及各項(xiàng)性能，由此分析預(yù)聚物對密封膠全面性能的影響。將A、B組分混合均勻后抽真空除泡，制作膠片后按GB/T 528-1998方法測定試片性能。測定結(jié)果如表3所示。

表3　雙組分聚氨酯密封膠物理性能測定

由表3可以看出，表干時(shí)間、硬度、適用期等性能均能夠達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。

表4　雙組分聚氨酯密封膠力學(xué)性能測定

由表4可以看出，通過優(yōu)化，雙組分聚氨酯密封膠的拉伸強(qiáng)度、伸長率以及撕裂強(qiáng)度均能夠達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中黏接類用膠的要求，且重復(fù)實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)品性能穩(wěn)定，密封膠的耐老化性能有待進(jìn)一步檢測。

3　結(jié)論

通過控制預(yù)聚體的黏度及力學(xué)性能，經(jīng)優(yōu)化分析，選擇合適的預(yù)聚體配方制備A組分，制備了滿足相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的雙組分汽車風(fēng)擋玻璃密封膠。為雙組分汽車風(fēng)擋玻璃密封膠的開發(fā)提供了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NCO百分含量和聚醚多元醇質(zhì)量比不變的情況下，三官能度聚醚醇的相對分子質(zhì)量越小，預(yù)聚體黏度越大；聚醚多元醇種類及質(zhì)量比不變的情況下，NCO百分含量越大，預(yù)聚體黏度越小。

[1]李麗娟. 國內(nèi)聚氨酯密封膠研究進(jìn)展[J].中國膠黏劑, 2003,13(1):45-49.

[2]周一兵.汽車黏接密封膠應(yīng)用手冊[M].北京:中國石化出版社, 2003.

[3]鄧超.聚氨酯在建筑工程中的應(yīng)用與發(fā)展[J].聚氨酯工業(yè)，1993(2):3-7.

[4]黃應(yīng)昌,呂正蕓.彈性密封膠與膠黏劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[5]劉益軍.聚氨酯密封膠及其進(jìn)展[J].聚氨酯工業(yè),1997,12(2):6-10.

[6]袁曉玲. 無溶劑型雙組分聚氨酯膠黏劑的制備與研究[D].柳州：廣西工學(xué)院, 2010.

[7]李厚堂,攀利東.新型雙組分聚氨酯膠黏劑的研制與應(yīng)用[J].中國膠黏劑,2013,14(2):35-36.

Research of Two-component Polyurethane Sealants for Automotive Windscreen

YUE Liqing , LIU Yaqiong , CHEN Miao , YIN Yelin , GONG Hongyang , KONG Junshi*

(Zhengzhou Zhongyuan Application Technology Research and Development Co.Ltd , Zhengzhou450001 , China)

Two-component polyurethane sealants for automotive windscreen are introduced,prepolymer are investigated as the main research object,and the effects of polyether types,plasticizer and filling on the performance of prepolymer are summarized.Mechanical properties of prepolymer is optimized and tested.The sealant formula is analyzed and optimized through testing mechanical property.Test results reference HB/T4363-2012 Ⅰ single component polyurethane sealant,experimental results show that,two-component polyurethane sealants can satisfy the requirement of the technical indicators of HB/T4363-2012 I.

two-component ; polyurethane sealants ; prepolymer

2016-06-25

岳麗清(1985-)，女，碩士，從事聚氨酯密封膠系列產(chǎn)品的研究開發(fā)工作，聯(lián)系人：孔軍仕，E-mail：kjszyhn@sina.com。

TQ323.8

A

1003-3467(2016)09-0023-03