多层共挤汽车塑料油箱的生产及粘合强度的探讨
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塑料工业
ＣＨＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＩＪＳＴＲＹ
第３４卷第６期 ２００６年６月
多层共挤汽车塑料油箱的生产及粘合强度的探讨
顾永安 （上海交通大学化学化工学院，上海２０００４０）
摘要：通过对粘合剂的选择、加工工艺、设备、油箱结构等方面分析了影响多层共挤油箱粘合强度的诸多因素。
着重介绍了汽车多层共挤油箱在燃油浸泡及外界恶劣气候条件下粘合强度的老化性能．并由此设计了一种方法来有效
第３４卷第６期
顾永安：多层共挤汽车塑料油箱的生产及粘合强度的探讨
近年来，随着经济的发展，中国的汽车工业得到 大幅度发展，中国汽车产量从２００２年的３００万辆左 右上升到２００５年的５００万辆左右…。汽车产量的大 幅度增加使汽车生产也跃上了一个新的高度。燃油箱 是汽车重要的安全部件，它必须牢固、密封、阻燃、 耐冲击、不易渗漏。传统油箱通常由金属制造，塑料 油箱因其质量轻、造型随意、加工方便、安全防爆的 诸多优点正得到越来越广泛地普及。随着环保意识的 提高，欧盟、北美制定了一系列汽车燃油系统的渗油 标准。我国北京已从２００５年１２月３０日起，对所有在 京销售的车量规定了新的排放标准（相当于ＥｕＲＯＩＩＩ 标准）。照此标准，目前普遍采用的单层塑料油箱已 不能满足新标准的要求，必须采用内层油箱氟化技 术、阻隔的ｓｅｌａｒ尼龙材料、多层共挤技术等阻隔技 术来达到日益提高的环保要求。根据原法国阿托菲纳 公司实验数据表明，氟化技术及阻隔的ｓｅｌａｒ尼龙材 料可以适应ＥｕＲＯＩＩＩ标准，但无法满足进一步的要求 如美国的ＬＥＶＩＩ标准，更难达到美国加州的“部分零 污染车辆”的ＰｚＥＶ法规；而多层共挤油箱的油箱渗
由粘合机理可知，界面的粘结强度（化学键多 少）是反应时间、温度的函数。可简单地把多层共挤 汽车塑料油箱的整个生产周期分为几个阶段，并测得 各层温度随时间的变化（如图５所示）。
图５塑料油箱生产的几个阶段
Ｆｉｇ ５ Ｂｌｏｗ啪ｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅ晒ｎｕ呲ｒｉｃａｌ ｓｉｍ山ｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＴＨＥＲＭ 化学键的形成从各层物料由挤出机出来进入共挤
从材料的流动性能来看，基本排除了因为物料选 择不当而造成粘度不匹配的问题。当然，粘度的不匹 配某种程度上也会导致以上问题。样品Ａ为某厂家 稳定生产时的产品，故亦排除了生产不稳定的因素。 当然，一个样品的分析并不能代表所有产品的实际情 况；但有一点可以肯定，在达到高的粘结强度的同 时，不能牺牲整个油箱的阻隔性能。 ２．２加工工艺的影响
ＨＤＰＥ内层：粘合剂：ＥｖＯＨ：粘合剂：ＨＤＰＥ回料：ＨＤＰＥ外层 ＝３５％：２％：３５％：２％：４３％：１５％（厚度比１
图２ ６台挤出机分布示意图
Ｆｉｇ ２ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ６ ｅｘｔｒｕｄｅｒｓ
表ｌ挤出机加工工艺参数 Ｔａｂ １ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄａｔａ ｆｏｒ ｅｘ咖ｄｅｒｓ
不同，不同材料的粘度和流体性能不同。为使材料合 理均匀的分布，必须解决层间不同粘度材料的剪切、 流变及界面行为，以保证生产出的每～层厚度都均 匀，每一层厚度都符合设计要求。
选择粘合剂首先要考虑其耐油性能，其次是粘度 的匹配问题，当然还需考虑材料本身的力学性能等。
传统理论认为，马来酸酐含量较少时，就能使粘 结强度显著提高；随后增加马来酸酐含量，粘结强度 变化不大，并逐渐趋于定值。通过研究国内外的产品 发现，即使是同一个公司的产品，粘结强度虽然随着 马来酸酐含量的增加先增后降，但达到一定值后会有 一个最高点；同时还发现，不同的马来酸酐接枝产品 达到粘结强度最高点时的马来酸酐含量不尽相同。初 步分析，这可能是因为：１）ＰＥ基材的不同；２）马 来酸酐接枝在ＰＥ链上的部位不同（空间位阻不同）； ３）马来酸酐的有效接枝率不同；４）马来酸酐接枝工 艺及过程控制本身的影响；５）小分子物质的影响。 就多层共挤塑料油箱的生产而言，选择合适的马来酸 酐含量相当重要。然而，在实际生产中，有相当多的 生产商认为，马来酸酐含量越高越好，粘合强度越高 越好。为此，对一个使用了最好粘结剂且有最好粘合 强度的国内产品（样品Ａ）和欧洲的一个油箱样品 （样品Ｂ）进行了界面剥离强度的测试和简单的光学 显微镜分析（见图４）。
万方数据
２．３设备的影响 模头、流道的设计，表面的处理等对各层材料能
否稳定地粘合在一起的影响也大，某种程度上会改变 各层流体的流变行为，最终改变各层材料的均匀分 布、粘合强度、甚至阻隔性能。
采用相同的材料和加工工艺参数，在不同的生产 设备上进行了对比试验。结果发现：１）各层的厚薄 分布、分配不尽相同；２）即使在微调工艺的基础上 使得各层的厚薄分布均匀、分配相似，但粘合强度相 差很大。初步分析，可能的原因有：各层物料进入共 挤模头接触时，化学键大量形成，但是由于层间流动 的不稳定，产生高剪切作用和形变，可能会使部分已 形成的化学键断裂；由于层间流动的不稳定，减少了 界面分子接触反应的概率，影响了界面问的扩散、浸 润、高分子链的缠结，结晶等物理作用。３）同样的 粘合剂的粘结强度相差也很大。在对设备进行研究、 比较后发现，不同设备流道的长短设计相差较大。经 与设备生产厂家沟通获悉，有些厂家因为无法很好地 解决不同层之间流体稳定性的问题，故不得不缩短流 道的长度。但是流道的长度缩短，会降低马来酸酐与 阻隔层ＥｖＯＨ的一０Ｈ基团反应的时间，从而大幅度 降低界面的粘结强度。所以，对流道较短的设备，应 采用马来酸酐含量稍高的粘合剂。但是马来酸酐含量 的提高会影响界面的流变行为，影响阻隔层的分配从 而降低阻隔性能；同时，马来酸酐含量的提高也会影 响其耐燃油浸泡性能，从而使油箱的粘结强度发生较 大程度的衰减（老化性能）。
综上所说，根据不同的生产工艺、设备条件，可 选择不同马来酸酐含量的接枝聚乙烯产品作为粘合 剂，以达到最好的粘结强度，阻隔性能及老化性能间 的优化平衡。 ２．３油箱结构的影响
图６样条示意图 ｎｇ ６ Ｓｔｍｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｉｍｐｌｅ 每一层材料的厚度都对Ｔ型试验时获得的剥离强 度（不是界面的粘结强度）影响很大。所以进行了以 下实验：先制成结构与６层汽车塑料油箱相近的样品 （结构为ＨＤＰＥ／Ｏｒｅｖａｃ／ＥＶＯＨ／Ｏｒｅｖａｃ／ＨＤＰＥ＝１ ２５０／ １００／１５０／１００／１ ２５０，厚度比，“ｍ），在样条的后半段， 移去厚度为３００且ｍ的ＨＤＰＥ层（见图６），然后进行 剥离试验。图７是样条剥离强度随时间的变化。从图 ７可发现，即使是同一个样条（同样的界面粘结强
漏性能可满足目前的和未来的所有标准。在实际生产 中，多层共挤油箱因其卓越的阻隔性能、加工性能、 稳定性能、综合成本优势和环保等优点正得到越来越 多的关注及认可。据不完全统计，到２００５底中国已 安装了６层共挤油箱生产线共１２条，氟化技术及阻 隔的Ｓｅｌａｒ技术生产线各一条。多层共挤汽车塑料油 箱由不同性能的材料共挤而成，不同层之间的粘合强 度是生产高阻隔、高性能耐用油箱的关键。本文分析 了粘合剂的种类、加工工艺、设备、油箱结构等因素 对多层共挤油箱粘合强度的影响。
模头后接触的一瞬间已开始，并随着温度的降低而急 剧下降。理论上说，马来酸酐在聚合物熔点以下基本 没有活性（不是完全没有）；所以，低于聚合物熔点 以下的操作时间对化学键的贡献不大。但由于化学键 与分子链的共结晶，对整个粘结强度的提高还是有相 当的帮助。粘合强度（化学作用部分）是化学键多少 与化学键“质量”积的函数。马来酸酐含量的增加， 虽然会使化学键相应增加（非线性关系），但也会影 响化学键的“质量”（指单位化学键断裂时所需能量 的多少）。
ｓｅｒｖｉｃｅ．Ｅｍｐｈａｓｉｓ ｗａｓ ｐｌａｃｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｌｌｃｅ ｔｏ ｋｅｅｐ ｈｉ曲ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ融ｈ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅⅣｉｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ；Ｃｏ—ｅｘｔｍｓｉｏｎ；ＡｄｈｅｓｉＶｅ Ｓｔｒｅｎ昏ｈ；Ｐｅｅｌｉｎｇ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ
图３模头
Ｆｉｇ ３ Ｄｉｅ
从设备上来说，共挤模头是生产高阻隔、高性能 汽车塑料油箱很重要的因素。因为每一层使用的材料
万方数据
ａ一样品Ａ
ｂ一样品Ｂ
图４油箱的光学显微镜图
Ｆｉｇ ４ Ｍｉｃｍｓｃｏｐｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ
塑料 工业
２００１６年
Ｔ型剥离试验结果表明，样品Ａ的粘合层与 ＥｖＯＨ层之间的剥离强度高于样品Ｂ；而从图４可看 出，样品Ａ的ＥｖＯＨ层厚度很不均匀，粘合剂与 ＥＶＯＨ层有互相交叉渗透的现象，导致其阻隔性能大 幅度下降。这可能是因为马来酸酐含量高，致使与 ＥｖＯＨ的一０Ｈ基团在界面发生激烈的化学反应，引 起局部的流变行为的急剧变化；同时反应的放热又使 熔体粘度降低，压力的变化等因素又加剧了局部区域 的湍流，产生了层与层的交叉互锁现象。共挤模头及 流道的设计缺陷，致使层与层流动的不稳定。
检测其粘合强度随燃油浸泡而逐渐降低的变化情况。同时，强调了多层共挤油箱在使用过程中仍能保持高粘结强度的
重要性。
关键词：汽车油箱；共挤；粘合强度；剥离强度
中图分类号：Ｔ０３２０．６６＋３
wenku.baidu.com
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００５—５７７０（２００６）０６—００６４—０４
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｓｔｒｅｎｇｈ ｏｆ Ｃｏ—ｅｘｔｒｕｄｅｄ Ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ
作者简介：顾永安，男，１９６７年生，硕士研究生，主要从事功能性新材料的研究。Ａ１ａｎ．ｇＩｌ＠ａｒｋｅｍａ目ｍｕｐ．ｃｏｍ
万方数据
第３４卷第６期
顾永安：多层共挤汽车塑料油箱的生产及粘合强度的探讨
图ｌ ６层汽车油箱厚薄分布示意图
Ｆｉｇ １ Ｓｔｎｌｃｔｕｒｅ ｏｆ ６一ｌａｙｅｒ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ
表２模头加工工艺参数
Ｔａｂ ２ Ｐｍｃｅｓｓｉｎｇ ｄａＩａ ｆｏｒ ｄｉｅ
区域编号 温度／℃
３０．１
３０．２
３ｌ
２１６
２１６
２ｌｌ
３２ ２１６
３３ ２１６
３４ ２ｉ６
３５ ２１６
３６ ２１６
２影响多层共挤汽车油箱粘合强度的因素 ２．１粘合剂的影响
常用的粘合剂是马来酸酐改性聚乙烯，如ＡＲＫＥ． ＭＡ（阿科玛）公司的０ｒｅｖａｃ８。马来酸酐在高温下开 环，形成具有高度反应活性的酸，并与高阻隔材料 ＥｖＯＨ的一ＯＨ基团反应，形成化学键。当然还包括 界面的扩散、浸润、高分子链的结等物理机理作用 （本文不作讨论）。
１ 多层共挤汽车油箱的结构及生产
图１是多层共挤汽车塑料油箱的６层结构。 国外最新有采用ＡＲＫＥＭＡ（阿科玛）公司的尼龙 合金Ｏｒｇａｌｌｏｙ。取代内层ＨＤＰＥ来进一步提高汽车油箱 的阻隔性能，增加其机械性能，耐化学性能和热稳定 性能。６层不同的物料通常有６个独立的挤出机挤出 （如图２所示），然后进入共挤模头（如图３所示）。 表１、２是加工工艺参数。
ＧＵ Ｙｏｎｇ－ａｎ （ＣｏＵｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔ。ｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０（）０４０．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆ＆ｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ昏ｈ ｏｆ ｃｏ—ｅｘｔｍｄｅｄ ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｅⅡｎｓ ｏｆ ａｄｈｅｓｉＶｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｐｍｃｅｓｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｐｍｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｍｃｔｕｒｅ ０ｆ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ，ｐｕｔｔｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｆｆ．ｅｃｔｓ ０ｆ ｔｈｅ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｂｙ ｆｕｅｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｔｔａｃｋ ｂｙ ｖｉｌｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ昏ｈ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｐｍｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ．Ｏｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ殍ｈ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ
ＣＨＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＩＪＳＴＲＹ
第３４卷第６期 ２００６年６月
多层共挤汽车塑料油箱的生产及粘合强度的探讨
顾永安 （上海交通大学化学化工学院，上海２０００４０）
摘要：通过对粘合剂的选择、加工工艺、设备、油箱结构等方面分析了影响多层共挤油箱粘合强度的诸多因素。
着重介绍了汽车多层共挤油箱在燃油浸泡及外界恶劣气候条件下粘合强度的老化性能．并由此设计了一种方法来有效
第３４卷第６期
顾永安：多层共挤汽车塑料油箱的生产及粘合强度的探讨
近年来，随着经济的发展，中国的汽车工业得到 大幅度发展，中国汽车产量从２００２年的３００万辆左 右上升到２００５年的５００万辆左右…。汽车产量的大 幅度增加使汽车生产也跃上了一个新的高度。燃油箱 是汽车重要的安全部件，它必须牢固、密封、阻燃、 耐冲击、不易渗漏。传统油箱通常由金属制造，塑料 油箱因其质量轻、造型随意、加工方便、安全防爆的 诸多优点正得到越来越广泛地普及。随着环保意识的 提高，欧盟、北美制定了一系列汽车燃油系统的渗油 标准。我国北京已从２００５年１２月３０日起，对所有在 京销售的车量规定了新的排放标准（相当于ＥｕＲＯＩＩＩ 标准）。照此标准，目前普遍采用的单层塑料油箱已 不能满足新标准的要求，必须采用内层油箱氟化技 术、阻隔的ｓｅｌａｒ尼龙材料、多层共挤技术等阻隔技 术来达到日益提高的环保要求。根据原法国阿托菲纳 公司实验数据表明，氟化技术及阻隔的ｓｅｌａｒ尼龙材 料可以适应ＥｕＲＯＩＩＩ标准，但无法满足进一步的要求 如美国的ＬＥＶＩＩ标准，更难达到美国加州的“部分零 污染车辆”的ＰｚＥＶ法规；而多层共挤油箱的油箱渗
由粘合机理可知，界面的粘结强度（化学键多 少）是反应时间、温度的函数。可简单地把多层共挤 汽车塑料油箱的整个生产周期分为几个阶段，并测得 各层温度随时间的变化（如图５所示）。
图５塑料油箱生产的几个阶段
Ｆｉｇ ５ Ｂｌｏｗ啪ｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅ晒ｎｕ呲ｒｉｃａｌ ｓｉｍ山ｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＴＨＥＲＭ 化学键的形成从各层物料由挤出机出来进入共挤
从材料的流动性能来看，基本排除了因为物料选 择不当而造成粘度不匹配的问题。当然，粘度的不匹 配某种程度上也会导致以上问题。样品Ａ为某厂家 稳定生产时的产品，故亦排除了生产不稳定的因素。 当然，一个样品的分析并不能代表所有产品的实际情 况；但有一点可以肯定，在达到高的粘结强度的同 时，不能牺牲整个油箱的阻隔性能。 ２．２加工工艺的影响
ＨＤＰＥ内层：粘合剂：ＥｖＯＨ：粘合剂：ＨＤＰＥ回料：ＨＤＰＥ外层 ＝３５％：２％：３５％：２％：４３％：１５％（厚度比１
图２ ６台挤出机分布示意图
Ｆｉｇ ２ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ６ ｅｘｔｒｕｄｅｒｓ
表ｌ挤出机加工工艺参数 Ｔａｂ １ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄａｔａ ｆｏｒ ｅｘ咖ｄｅｒｓ
不同，不同材料的粘度和流体性能不同。为使材料合 理均匀的分布，必须解决层间不同粘度材料的剪切、 流变及界面行为，以保证生产出的每～层厚度都均 匀，每一层厚度都符合设计要求。
选择粘合剂首先要考虑其耐油性能，其次是粘度 的匹配问题，当然还需考虑材料本身的力学性能等。
传统理论认为，马来酸酐含量较少时，就能使粘 结强度显著提高；随后增加马来酸酐含量，粘结强度 变化不大，并逐渐趋于定值。通过研究国内外的产品 发现，即使是同一个公司的产品，粘结强度虽然随着 马来酸酐含量的增加先增后降，但达到一定值后会有 一个最高点；同时还发现，不同的马来酸酐接枝产品 达到粘结强度最高点时的马来酸酐含量不尽相同。初 步分析，这可能是因为：１）ＰＥ基材的不同；２）马 来酸酐接枝在ＰＥ链上的部位不同（空间位阻不同）； ３）马来酸酐的有效接枝率不同；４）马来酸酐接枝工 艺及过程控制本身的影响；５）小分子物质的影响。 就多层共挤塑料油箱的生产而言，选择合适的马来酸 酐含量相当重要。然而，在实际生产中，有相当多的 生产商认为，马来酸酐含量越高越好，粘合强度越高 越好。为此，对一个使用了最好粘结剂且有最好粘合 强度的国内产品（样品Ａ）和欧洲的一个油箱样品 （样品Ｂ）进行了界面剥离强度的测试和简单的光学 显微镜分析（见图４）。
万方数据
２．３设备的影响 模头、流道的设计，表面的处理等对各层材料能
否稳定地粘合在一起的影响也大，某种程度上会改变 各层流体的流变行为，最终改变各层材料的均匀分 布、粘合强度、甚至阻隔性能。
采用相同的材料和加工工艺参数，在不同的生产 设备上进行了对比试验。结果发现：１）各层的厚薄 分布、分配不尽相同；２）即使在微调工艺的基础上 使得各层的厚薄分布均匀、分配相似，但粘合强度相 差很大。初步分析，可能的原因有：各层物料进入共 挤模头接触时，化学键大量形成，但是由于层间流动 的不稳定，产生高剪切作用和形变，可能会使部分已 形成的化学键断裂；由于层间流动的不稳定，减少了 界面分子接触反应的概率，影响了界面问的扩散、浸 润、高分子链的缠结，结晶等物理作用。３）同样的 粘合剂的粘结强度相差也很大。在对设备进行研究、 比较后发现，不同设备流道的长短设计相差较大。经 与设备生产厂家沟通获悉，有些厂家因为无法很好地 解决不同层之间流体稳定性的问题，故不得不缩短流 道的长度。但是流道的长度缩短，会降低马来酸酐与 阻隔层ＥｖＯＨ的一０Ｈ基团反应的时间，从而大幅度 降低界面的粘结强度。所以，对流道较短的设备，应 采用马来酸酐含量稍高的粘合剂。但是马来酸酐含量 的提高会影响界面的流变行为，影响阻隔层的分配从 而降低阻隔性能；同时，马来酸酐含量的提高也会影 响其耐燃油浸泡性能，从而使油箱的粘结强度发生较 大程度的衰减（老化性能）。
综上所说，根据不同的生产工艺、设备条件，可 选择不同马来酸酐含量的接枝聚乙烯产品作为粘合 剂，以达到最好的粘结强度，阻隔性能及老化性能间 的优化平衡。 ２．３油箱结构的影响
图６样条示意图 ｎｇ ６ Ｓｔｍｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｉｍｐｌｅ 每一层材料的厚度都对Ｔ型试验时获得的剥离强 度（不是界面的粘结强度）影响很大。所以进行了以 下实验：先制成结构与６层汽车塑料油箱相近的样品 （结构为ＨＤＰＥ／Ｏｒｅｖａｃ／ＥＶＯＨ／Ｏｒｅｖａｃ／ＨＤＰＥ＝１ ２５０／ １００／１５０／１００／１ ２５０，厚度比，“ｍ），在样条的后半段， 移去厚度为３００且ｍ的ＨＤＰＥ层（见图６），然后进行 剥离试验。图７是样条剥离强度随时间的变化。从图 ７可发现，即使是同一个样条（同样的界面粘结强
漏性能可满足目前的和未来的所有标准。在实际生产 中，多层共挤油箱因其卓越的阻隔性能、加工性能、 稳定性能、综合成本优势和环保等优点正得到越来越 多的关注及认可。据不完全统计，到２００５底中国已 安装了６层共挤油箱生产线共１２条，氟化技术及阻 隔的Ｓｅｌａｒ技术生产线各一条。多层共挤汽车塑料油 箱由不同性能的材料共挤而成，不同层之间的粘合强 度是生产高阻隔、高性能耐用油箱的关键。本文分析 了粘合剂的种类、加工工艺、设备、油箱结构等因素 对多层共挤油箱粘合强度的影响。
模头后接触的一瞬间已开始，并随着温度的降低而急 剧下降。理论上说，马来酸酐在聚合物熔点以下基本 没有活性（不是完全没有）；所以，低于聚合物熔点 以下的操作时间对化学键的贡献不大。但由于化学键 与分子链的共结晶，对整个粘结强度的提高还是有相 当的帮助。粘合强度（化学作用部分）是化学键多少 与化学键“质量”积的函数。马来酸酐含量的增加， 虽然会使化学键相应增加（非线性关系），但也会影 响化学键的“质量”（指单位化学键断裂时所需能量 的多少）。
ｓｅｒｖｉｃｅ．Ｅｍｐｈａｓｉｓ ｗａｓ ｐｌａｃｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｌｌｃｅ ｔｏ ｋｅｅｐ ｈｉ曲ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ融ｈ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅⅣｉｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ；Ｃｏ—ｅｘｔｍｓｉｏｎ；ＡｄｈｅｓｉＶｅ Ｓｔｒｅｎ昏ｈ；Ｐｅｅｌｉｎｇ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ
图３模头
Ｆｉｇ ３ Ｄｉｅ
从设备上来说，共挤模头是生产高阻隔、高性能 汽车塑料油箱很重要的因素。因为每一层使用的材料
万方数据
ａ一样品Ａ
ｂ一样品Ｂ
图４油箱的光学显微镜图
Ｆｉｇ ４ Ｍｉｃｍｓｃｏｐｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ
塑料 工业
２００１６年
Ｔ型剥离试验结果表明，样品Ａ的粘合层与 ＥｖＯＨ层之间的剥离强度高于样品Ｂ；而从图４可看 出，样品Ａ的ＥｖＯＨ层厚度很不均匀，粘合剂与 ＥＶＯＨ层有互相交叉渗透的现象，导致其阻隔性能大 幅度下降。这可能是因为马来酸酐含量高，致使与 ＥｖＯＨ的一０Ｈ基团在界面发生激烈的化学反应，引 起局部的流变行为的急剧变化；同时反应的放热又使 熔体粘度降低，压力的变化等因素又加剧了局部区域 的湍流，产生了层与层的交叉互锁现象。共挤模头及 流道的设计缺陷，致使层与层流动的不稳定。
检测其粘合强度随燃油浸泡而逐渐降低的变化情况。同时，强调了多层共挤油箱在使用过程中仍能保持高粘结强度的
重要性。
关键词：汽车油箱；共挤；粘合强度；剥离强度
中图分类号：Ｔ０３２０．６６＋３
wenku.baidu.com
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００５—５７７０（２００６）０６—００６４—０４
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｓｔｒｅｎｇｈ ｏｆ Ｃｏ—ｅｘｔｒｕｄｅｄ Ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ Ｆｕｅｌ Ｔａｎｋ
作者简介：顾永安，男，１９６７年生，硕士研究生，主要从事功能性新材料的研究。Ａ１ａｎ．ｇＩｌ＠ａｒｋｅｍａ目ｍｕｐ．ｃｏｍ
万方数据
第３４卷第６期
顾永安：多层共挤汽车塑料油箱的生产及粘合强度的探讨
图ｌ ６层汽车油箱厚薄分布示意图
Ｆｉｇ １ Ｓｔｎｌｃｔｕｒｅ ｏｆ ６一ｌａｙｅｒ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ
表２模头加工工艺参数
Ｔａｂ ２ Ｐｍｃｅｓｓｉｎｇ ｄａＩａ ｆｏｒ ｄｉｅ
区域编号 温度／℃
３０．１
３０．２
３ｌ
２１６
２１６
２ｌｌ
３２ ２１６
３３ ２１６
３４ ２ｉ６
３５ ２１６
３６ ２１６
２影响多层共挤汽车油箱粘合强度的因素 ２．１粘合剂的影响
常用的粘合剂是马来酸酐改性聚乙烯，如ＡＲＫＥ． ＭＡ（阿科玛）公司的０ｒｅｖａｃ８。马来酸酐在高温下开 环，形成具有高度反应活性的酸，并与高阻隔材料 ＥｖＯＨ的一ＯＨ基团反应，形成化学键。当然还包括 界面的扩散、浸润、高分子链的结等物理机理作用 （本文不作讨论）。
１ 多层共挤汽车油箱的结构及生产
图１是多层共挤汽车塑料油箱的６层结构。 国外最新有采用ＡＲＫＥＭＡ（阿科玛）公司的尼龙 合金Ｏｒｇａｌｌｏｙ。取代内层ＨＤＰＥ来进一步提高汽车油箱 的阻隔性能，增加其机械性能，耐化学性能和热稳定 性能。６层不同的物料通常有６个独立的挤出机挤出 （如图２所示），然后进入共挤模头（如图３所示）。 表１、２是加工工艺参数。
ＧＵ Ｙｏｎｇ－ａｎ （ＣｏＵｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔ。ｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０（）０４０．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆ＆ｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ昏ｈ ｏｆ ｃｏ—ｅｘｔｍｄｅｄ ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｅⅡｎｓ ｏｆ ａｄｈｅｓｉＶｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｐｍｃｅｓｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｐｍｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｍｃｔｕｒｅ ０ｆ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ，ｐｕｔｔｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｆｆ．ｅｃｔｓ ０ｆ ｔｈｅ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｂｙ ｆｕｅｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｔｔａｃｋ ｂｙ ｖｉｌｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ昏ｈ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｐｍｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ．Ｏｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎ殍ｈ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｔａｎｋ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ