胶黏剂与涂料论文

山东科技大学

粘合剂结课论文聚氨酯胶粘剂在汽车上的应用及研究进展

班级：高分子11-1

姓名：李先贺

学号：201101130718

聚氨酯胶粘剂在汽车上的应用及研究进展

摘要：介绍了汽车用聚氨酯胶粘剂的特点、品种、优点、应用和研究进展及发展趋势，并重点介绍了单组分湿固化聚氨酯、双组分聚氨酯胶粘剂、水性聚氨酯胶粘剂、聚氨酯反应性热熔胶等在汽车制造和修理上的应用现状及研究进展，指出汽车用聚氨酯胶粘剂将向环保和高性能方向发展。

关键词：聚氨酯；胶粘剂；汽车；应用

Abstract:Introduced automotive polyurethane adhesive characteristics, varieties, advantages, applications and research advances and development trends, and highlights the one-component moisture curing polyurethane, two-component polyurethane adhesive, water-based polyurethane adhesives, polyurethane reactive hot melt adhesive inon the status and progress in the automobile manufacturing and repair, and that the development of automotive polyurethane adhesive to the environmental protection and high-performance direction.

Key words：polyurethane；adhesive；automobile；application

随着我国汽车工业的快速发展,汽车用胶粘剂和密封胶的市场需求日益加大。新型汽车结构中引入大量的轻质金属、复合材料和塑料,造成汽车用胶粘剂和密封胶持续增长，汽车内饰件也是胶粘剂用量增长的一个领域。目前我国轿车每辆用胶约20kg，中型车16kg，重型车约22kg ，在2010年，我国汽车工业对各种类型的胶粘剂和密封胶的总需求量达到10万t，其中聚氨酯胶为1480t。按照胶粘剂的基础材料来分类可分为聚氯乙烯胶、沥青底涂胶、氯丁胶、丁基胶、丁苯胶、聚氨酯胶、环氧胶、丙烯酸酯胶等。聚氨酯胶粘剂有比环氧树脂胶粘剂更优良的韧性、室温固化性和对塑料件更好的粘接性,它的粘接强度高，耐冲击和耐化学品性能好，粘接材料范围广，在汽车等运动工具上的适应性更好。因此聚氨酯胶粘剂已在美、日等国汽车制造中获得了广泛的应用，成为汽车用主要胶种之一。

1汽车用聚氨酯胶粘剂的特点及主要品种

聚氨酯胶粘剂是多元异氰酸酯和多元醇反应的产物,因其主体树脂分子中含有大量极性基团和活性反应基团,可对多种基材(如金属、塑料、木材、织物、玻璃等)有极好的粘接性,并能

常温固化;使用不同原料配制聚氨酯胶粘剂,可以得到从柔软到坚硬的一系列不同硬度的胶粘剂,能满足不同基材粘接和使用条件的要求。聚氨酯胶粘剂还有一些特殊的优点,如极好的耐寒性、耐油性、耐磨性等。在汽车上应用最为广泛的聚氨酯胶粘剂主要有装配挡风玻璃(前挡风玻璃、侧窗和后窗)用单组分湿固化聚氨酯密封胶;粘接玻璃纤维增强塑料(FRP)和片状模塑复合材料(SMC)的结构胶粘剂、内装件用双组分聚氨酯胶粘剂及水性聚氨酯胶等。

2汽车用聚氨酯胶粘剂的优点

①在-40~+100摄氏度内有良好的粘接性能;

②由于韧性好,特别是低温韧性好,具有优良的耐冲击振动性,使用寿命长;

③由于含有大量极性基团和活性反应基团,对汽车使用的各种基材,如玻璃、塑料、金属等表面光洁的材料和各种内外饰材料及织物等,均有极好的粘接性能;

④调节聚氨酯胶的配方,可制成不同硬度和伸长率的胶粘剂,其粘合层从柔性到刚性均可任意调整,满足不同材料的粘接;

⑤聚氨酯胶可加热固化,也可室温固化,粘接工艺简便,操作性能良好。固化过程没有副反应产生,因此粘合层不易产生缺陷。

⑥聚氨酯胶具有良好的耐磨、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧以及耐细菌等性能。

3聚氨酯胶粘剂在汽车上的应用及研究进展

聚氨酯胶粘剂是以多异氰酸酯和聚酯或聚醚为主体材料的胶粘剂的总称。在分子结构中含有多个-NHC00和-NCO的都称聚氨酯，它是多元异氰酸酯和多元醇相互作用的产物。聚氨酯胶粘剂40年代在德国商品化，半个多世纪来逐渐开发和应用了多种类型的聚氨酯胶粘剂、密封胶，包括多异氰酸酯溶剂胶，反应型单、双组分溶剂胶，无溶剂反应型液。体胶，水分散型、热熔型及反应热熔型聚氨酯胶等。聚氨酯胶粘剂因其主体树脂分子中含有大量极性基团和活性反应基团，可对多种基材(如金属、塑料、木材、织物、玻璃等)有极好的粘接性，并具有很高的反应性，能常温固化；使用不同原料配制的聚氨酯胶粘剂，由于其配比不同。可以得到从柔软到坚硬的一系列不同硬度的胶粘剂，能满足不同基材粘接和使用条件的要求。特别是聚氨酯胶粘剂还有一些特殊的优点，如极好的耐寒性、耐油性、耐磨性、柔韧性等，因此在国外应用发展很快。

汽车用胶粘剂密封胶种类很多，分类方法也各异。若按其粘接强度，可分为高强度结构胶、中强度的准结构胶和不要求强度的非结构胶及密封胶。按其用途主要分为5大类：车身用胶，

内饰件用胶，风挡玻璃密封胶，刹车蹄片和离合器片胶粘剂，结合面液态密封胶。下面按照聚氨酯胶粘剂的不同种类结合汽车胶粘剂密封胶的分类来概述其在汽车装配和维修过程中的应用及研究进展。

3.l挡风玻璃用单组分湿固化聚氨酯密封胶

这是一种反应型密封胶,在其主体材料中含有端异氰酸酯基团,能在室温下与空气中的水分反应,形成高强度弹性体。单组分湿气固化聚氨酯挡风玻璃密封胶是“直接粘接法”最理想的胶粘剂,目前采用“直接粘接法”安装汽车玻璃几乎100%采用这种胶粘剂。使用这种胶,可以把挡风玻璃设计成宽敞明亮的流线型,能将玻璃和车身紧密地结合为一个整体,增强车身刚性及抗扭曲能力,保证密封效果,提高汽车安全性。这种密封胶由美国Essex化学公司于70年代初期最先开发研制成功,并最早在美国通用汽车公司得到应用。它在先进的汽车生产国应用已经普及。其特点是固化速度快、粘接强度高。

在过去相当长的一段时间内,我国汽车制造业一直从国外进口聚氨酯挡风玻璃胶,直到“八五”期间,研制开发这种胶才被列入国家重点科技攻关项目。为此,国内相关单位积极开发研制,如长春汽车材料研究所与吉林省华祥实业公司合作研制的汽车挡风玻璃胶立足国内原料和设备条件,以聚醚多元醇和多异氰酸酯为原料,加入改性剂PB,采用特殊的合成工艺,得到的产品主要技术指标达到国外公司同类产品水平。原山东化工厂从欧洲引进了该胶的生产技术,生产的AM 140单组分无溶剂聚氨酯挡风玻璃胶,已经迅速占领了中国的客车市场。深圳奥博胶粘剂化工有限公司采用国产原料和独特的合成配方和工艺,其产品的物理力学性能和工艺性能达到德国大众的标准。

目前,奥博公司的3种系列产品已开始在国内多家汽车厂得到应用。目前我国开发的产品在技术和质量上与国外尚有一定的差距,产品多用于高档客车。中国的轿车生产线还基本被国外同类产品占领着。我国的奥迪、切诺基、富康、小红旗、桑塔纳2000型及夏利轿车均采用聚氨酯挡风玻璃胶来装配玻璃,单车用量平均为800～1000mL。因此,进一步提高产品的性能,占领中国的轿车市场是当务之急,开发单组分湿固化瞬时定位型聚氨酯挡风玻璃胶应是下一步努力的方向。

3.2双组分聚氨酯胶粘剂