軌道客車用膠粘劑環(huán)保性能研究

錢秀敏，張?zhí)m蘭

（1.長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130062；2.光電計量檢測股份有限公司，廣東 廣州 510656）

近年來，隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對衣食住行的環(huán)保和安全性越來越重視，環(huán)保法規(guī)也越來越嚴格。為了適應(yīng)這種趨勢的要求，我國軌道客車行業(yè)十分重視軌道客車內(nèi)空氣質(zhì)量及環(huán)保性能。由于軌道客車對高速、減震、降噪、輕量化等方面的需求，車身結(jié)構(gòu)常用膠粘劑粘接和密封，所用膠粘劑的種類較多，例如：雙組分環(huán)氧膠、單組分聚氨酯密封膠、雙組分聚氨酯結(jié)構(gòu)膠、氯丁膠、硅烷改性膠、硅酮膠、瞬干膠、螺紋鎖固膠、甲基丙烯酸酯膠、防火密封膠、醋酸乙烯水性膠、導(dǎo)電膠、導(dǎo)熱膠等，膠粘劑中的有毒有害物及有機揮發(fā)物會影響軌道客車室內(nèi)的空氣質(zhì)量。為此，參照軌道車輛環(huán)保標準TB/T 3139對車輛制造過程中用到的各種膠粘劑有毒有害物及總VOC進行測試，根據(jù)測試的結(jié)果，指導(dǎo)新的軌道客車制造時，能針對性地選擇合適的膠粘劑，控制有毒有害物及總VOC的釋放。

1 實驗部分

1.1 主要原料

測試選用軌道客車車內(nèi)組裝應(yīng)用數(shù)量大、有代表性的8類膠粘劑及配套產(chǎn)品，每類膠粘劑選了不同品牌型號的幾個樣品，具體見表1。

表1 供測試的膠粘劑種類及樣品型號Tab.1 Type of adhesives and their specification number for testing

1.2 儀器與設(shè)備

分光光度計，島津（中國）；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS），安捷倫科技有限公司。

1.3 性能測試

1）按照TB/T 3139的要求測試膠體初始的有毒有害物質(zhì)含量及總VOC。

2）將膠粘劑按照施工工藝制成膠膜，分別測試固化后膠膜7 d和21 d釋放的總VOC（車輛從使用膠粘劑開始到最終車輛出廠前環(huán)保測試通常大于21 d，車輛整體環(huán)保監(jiān)控是出廠前監(jiān)測整車的甲醛和總VOC）。

2 結(jié)果與討論

2.1 軌道客車膠粘劑環(huán)保標準要求

2.1.1 軌道客車膠粘劑單體有毒有害物質(zhì)鐵道行業(yè)標準

國內(nèi)的軌道客車用膠粘劑有毒有害物質(zhì)需要滿足鐵標TB/T 3139（機車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量）的要求，標準中將膠粘劑分為溶劑型和水基型2類，溶劑型膠粘劑有害物質(zhì)限制要求見表2，水基型膠粘劑有害物質(zhì)限制要求見表3。

表2 溶劑型膠粘劑有害物質(zhì)限制要求Tab.2 Limit requirements of harmful substance for solvent based adhesives

表3 水基型膠粘劑有害物質(zhì)限量要求Tab.3 Limit requirements of harmful substance for water-based adhesives

2.1.2 軌道客車室內(nèi)環(huán)保要求

車輛完工出廠前需要對客車室內(nèi)甲醛及總VOC進行布點采樣測試：

1）室內(nèi)空氣中甲醛的含量不應(yīng)大于0.10 mg/m3；2）室 內(nèi) 空 氣 的 總VOC應(yīng) 小于0.60 mg/m3。

2.2 各種膠粘劑有毒有害物質(zhì)及總VOC含量測試

表4列出了10種產(chǎn)品有毒有害物質(zhì)及總VOC的測試結(jié)果。

表4 各種膠粘劑有害物質(zhì)及總VOC測試結(jié)果Tab.4 Test results of harmful substances and total organic volatiles

9 3 4雙組分聚氨酯膠單組分聚氨酯膠5 6甲基丙烯酸膠12 49 7 562 562 551改性硅烷結(jié)構(gòu)密封膠N.D.N.D.N.D.N.D.1.03 0.96 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.0.51 0.38 1.4 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.18.4 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.18.4 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.9 9 1 1 7 8 9 1 0聚醋酸乙烯酯水性膠硅樹脂防火密封膠膠粘劑配套清潔劑膠粘劑配套底涂N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.12 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.35.3 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.8.2 N.D.35.3 N.D.8.2 805 820 632 616

表4對甲苯和二甲苯的含量進行了單獨測試，以便觀察分析；甲苯+二甲苯的數(shù)值等于甲苯的數(shù)值與二甲苯數(shù)值之和。

根據(jù)表4測試結(jié)果選取總VOC較多的幾類產(chǎn)品固化7 d和21 d后，測試膠膜的總VOC。膠膜的測試參考ISO 12219-2[2]袋子法，將固化后的膠膜放入PVC采樣袋中，在25℃的恒溫測試艙中保持16 h，抽取袋子中的氣體，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析氣體中含有的揮發(fā)性有機物的含量。

從表4可見，所測的樣品總VOC含量都低于TB/T 3139機車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量的要求，但是有的類別膠粘劑總VOC比較高，接近標準上限要求。從表5可以看出，不同膠粘劑形成的膠膜釋放的總揮發(fā)有機物有較大差異；隨著固化時間延長，膠膜釋放的總揮發(fā)性有機物明顯減少。具體分析如下：

表5 固化7 d和21 d后膠膜的總VOC測試結(jié)果Tab.5 Test results of total organic volatiles of film after curing for 7 days and 21 days

1）氯丁膠總VOC相對較高，樣品均大于 560 g/L以上。5個樣品中有3個樣品含有游離甲醛，3個樣品含有苯，3個樣品含有甲苯，1個樣品含有二甲苯。氯丁膠成膜固化后從7 d到21 d總VOC含量降低很多，最小的變化率是49%，最大的變化率為81.1%。

2）甲基丙烯酸類膠粘劑總VOC也相對較高，3個樣品全部超過550 g/L以上，并且都含有游離甲醛和苯。甲基丙烯酸膠制成膠膜后從7 d到21 d總VOC也降低很多，達到55%。

3）雙組分環(huán)氧膠總VOC相對低，但是不同品牌差別較大，最小的是7 g/L，最大的達到161 g/L，基本都不含有游離甲醛和苯。

4）聚氨酯類產(chǎn)品總VOC也比較低，樣品中最大的不超過50 g/L。聚氨酯類膠粘劑中的甲苯二異氰酸酯為其活性組分，固化反應(yīng)最終形成脲基，本次未進行測試研究。

5）改性硅烷類產(chǎn)品環(huán)保性能非常好，樣品最大的總VOC只有11 g/L，不含有游離甲醛及苯等物質(zhì)。膠膜固化后7 d到21 d，樣品最小的變化率是69%，最大的變化率達到97%。

6）硅樹脂類防火密封膠總VOC也比較低，而且不含有游離甲醛和苯。

7）水性聚醋酸乙烯酯膠環(huán)保性能非常好，不含有有毒有害物質(zhì)及有機揮發(fā)物。

3 結(jié)論

通過對膠粘劑環(huán)保性能的測定，發(fā)現(xiàn)氯丁膠、甲基丙烯酸類膠粘劑總VOC含量較高，在粘接密封方案選擇時盡量少選用或不用這些膠粘劑，多用勢必會影響整車環(huán)保測試結(jié)果，其他類別的膠粘劑環(huán)保性能相對較好。膠粘劑配套的清潔劑和底涂總VOC都比較高，使用時要加強通風，減少對車廂的污染。環(huán)保的高要求也促使膠粘劑制造企業(yè)盡快研制出不僅粘接性能優(yōu)良而且環(huán)保性能也優(yōu)異的產(chǎn)品以滿足軌道客車行業(yè)的發(fā)展需求。