聚氨酯膠黏劑對車門外飾板性能的影響
作者：劉大勇， 鐘國鑫， 廖樹煌
(浙江吉利新能源商用車集團(tuán)有限公司，杭州 310018)
來源：車輛與動力技術(shù) 2019年第4期
車門外飾板；聚氨酯膠粘劑；底涂工藝
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能、環(huán)保及安全問題成為了汽車工業(yè)最為關(guān)注的3個話題，汽車輕量化是實現(xiàn)目標(biāo)的重要方法之一.為實現(xiàn)輕量化目標(biāo)越來越多的車身外飾件在滿足車輛安全的情況下,用非金屬材料進(jìn)行取代，塑料零部件占汽車總重的比例不斷增長，已達(dá)15%～20%.隨塑料的大量引入使用、非金屬材料與金屬材料之間的連接促進(jìn)了膠黏劑的發(fā)展，不同膠黏劑與對應(yīng)的底涂工藝對非金屬材料的影響成為膠黏劑選擇的考量依據(jù).
單組份聚氨酯玻璃膠是目前我國汽車用聚氨酯膠中用量較大的品種，也是技術(shù)要求較高的產(chǎn)品.單組分聚氨酯玻璃膠主要用于汽車前風(fēng)擋玻璃、側(cè)窗和后窗的密封和粘接，可實現(xiàn)汽車玻璃與車身的直接粘接，不僅可以滿足汽車密封要求，還可增加車身的剛性，提高安全性.單組份聚氨酯玻璃膠需要配合活化劑和底涂劑才能達(dá)到理想的粘接效果，但活化劑和底涂對高分子材料的性能影響尚不明確.
1.1.2 雙組分聚氨酯膠黏劑
雙組分聚氨酯膠黏劑由兩個組分組成，主要包括兩類，其中一類是以聚酯或聚醚多元醇為主劑，多異氰酸酯為固化劑；另一類是端異氰酸酯基的預(yù)聚體為主劑，低分子的多元醇或多元胺為固化劑，其他添加劑主要是一些填料、催化劑和偶聯(lián)劑等，這種膠黏劑相對于單組分聚氨酯膠黏劑，具有固化速度快，粘接強(qiáng)度高，對溫濕度不太敏感等優(yōu)點(diǎn).但對比與單組分聚氨酯玻璃膠對高分子材料的力學(xué)性能影響優(yōu)劣，尚無對比研究.
1.2 車門外飾板用聚氨酯膠黏劑的發(fā)展趨勢
目前我國汽車用聚氨酯膠黏劑仍以進(jìn)口產(chǎn)品為主.雖然國內(nèi)的山東化工廠、深圳奧博膠黏劑化工有限公司、北京龍苑化工機(jī)電技術(shù)公司、長春依多科化工公司、北京高盟化工有限公司、湖北回天膠業(yè)股份有限公司、杭州之江有機(jī)硅化工有限公司等均有產(chǎn)品生產(chǎn)，品種也較齊全，基本可滿足汽車用膠黏劑的需求，但性能質(zhì)量相比較國外產(chǎn)品要差一些，主要表現(xiàn)為固化遲緩，產(chǎn)品批間穩(wěn)定性差，在一些技術(shù)要求較高的膠黏劑跟國外還有一定的差距.
車門外裝飾板安裝在立柱外側(cè)，通常在B柱和C柱外側(cè)，也可以安裝在A柱、D柱外側(cè)、背門玻璃兩側(cè)等位置，主要起裝飾作用.車門外裝飾板主要選材為非金屬材料，傳統(tǒng)的非金屬材料為了增加塑料的耐腐蝕性，延長塑料件的使用壽命，同時達(dá)到與車身同色或異色的高光澤效果，需要在塑料件的表面噴涂合適的漆.塑料噴涂工藝不良率高、工藝復(fù)雜；既成本高、也不環(huán)保，因此,在改性塑料中加入金屬粉高光免噴涂材料，通過注塑成型，表面高光，達(dá)到鏡面效果；成為目前車門外裝飾板的優(yōu)選材料.車門外飾裝飾板選材與工藝選擇密切相關(guān)；單色注塑主要可選材料為ASA、PMMA、PMMA+ASA合金材料，雙色注塑工藝由內(nèi)板與外板構(gòu)成，內(nèi)板主要由ABS、ABS加玻纖材料，外板主要由PMMA材料雙色注塑而成.
2.2 車門外飾板性能要求
(1)高強(qiáng)度高沖擊韌性要求：因安裝裝配受力、外物石子沖擊等，對其有一定的強(qiáng)度和沖擊的要求.
(2)耐候性要求：此件為陽光直射區(qū)，所處氣候環(huán)境熱烈.在一定輻照量下，樣品表面不得出現(xiàn)任何發(fā)粘、脆化、噴霜、起泡或其它可能影響功能和外觀的缺陷.
(3)耐刮擦性：要求車門外裝飾板有較好的耐刮擦性能.
(4)耐溶劑性：易接觸化學(xué)溶劑，要求車門外裝飾板有良好的耐化學(xué)溶劑性能.
(5)光澤度要求：車門外飾板有高光要求.
(6)耐高低溫性：受各地環(huán)境氣溫的影響，需要車門外裝飾板有較好的耐高溫性和耐低溫性能，在80 ℃和-40 ℃下放置一定時間后不得出現(xiàn)脆化、裂紋、表面收縮、翹曲變形及其它影響使用功能的缺陷.
膠黏劑主要為聚氨酯膠，有單組分和雙組分兩種類型.單組分聚氨酯膠粘接工藝為清洗-底涂-涂膠-固化，因需要依靠空中的水分固化，速度相對較慢.雙組分聚氨酯膠需要將兩組分按要求比例混合均勻后使用，固化時主要依靠膠體中自有的水分固化，速度較單組分快.兩種類型的膠主要區(qū)別為底涂工藝的減少，因此,文中主要對比單組份聚氨酯膠黏劑的底涂工藝和雙組份聚氨酯膠黏劑對原材料韌性的影響進(jìn)行研究.
3.2 試劑與塑料材料試驗選擇
聚氨酯膠黏劑的選擇：①玻璃膠底涂劑：Togocoll V500和BETAPRIME 5404；②雙組份聚氨酯膠黏劑TOTALSEAL 6012.
PMMA+ASA材料的選擇：①錦湖日麗M1800;②錦湖日麗HAM8580;③LG L1940;④樂天WX-9951UV;⑤樂天WX-9950UV.
3.3 試驗方法及測試結(jié)果
實驗1：M1800、HAM8580兩個牌號各40塊尺寸為(80*10*4)mm樣條，每個牌號各取10塊樣條分別涂上清洗劑、清洗劑+依多科底涂、清洗劑+陶氏底涂，室溫放置2 h，然后，用電子萬能試驗機(jī)按IOS 179標(biāo)準(zhǔn)測試無缺口沖擊強(qiáng)度，計算每組10跟樣條無缺口沖擊數(shù)據(jù)平均值，單位為kJ/m2，牌號為M1800材料樣條無處理沖擊試驗前后照片如圖1.試驗結(jié)果如表1所示.
實驗2：M1800、HAM8580、L1940、WX-9951UV、WX-9950UV，5個牌號各30塊尺寸為(80*10*4)mm樣條，每個牌號各取20塊樣條分別涂上清洗劑、清洗劑+膠黏劑6012，室溫放置2 h，然后,用電子萬能試驗機(jī)按IOS 179標(biāo)準(zhǔn)測試無缺口沖擊強(qiáng)度，計算每組10跟樣條無缺口沖擊數(shù)據(jù)平均值，單位為kJ/m2.試驗結(jié)果如表2所示.
3.4 試驗方法及測試結(jié)果
從表2可以看出，5種牌號材料在清洗劑清洗后無缺口沖擊強(qiáng)度均發(fā)生變化，清洗劑清洗后的M1800、HAM8580、WX-9551UV和WX-9550UV4種牌號沖擊性能均有一定程度的下降，其中,牌號L1940材料無缺口沖擊強(qiáng)度下降最少、基本無下降；再涂道達(dá)爾雙組份膠6012后，相對比清洗劑清洗后的缺口沖擊性能，牌號M1800沖擊性能明顯降低，牌號L1940無缺口沖擊性能略有降低，牌號HAM8580、WX-9951UV、WX-9950UV性能有一定程度的提升.涂道達(dá)爾雙組份膠6012后PMMA+ASA材料的無缺口沖擊強(qiáng)度性能高低排序為：L1940>HAM8580>WX-9951UV>M1800>WX-9950UV.說明用無底涂工藝的雙組份膠黏劑使牌號為M1800的PMMA+ASA合金材料的無缺口沖擊強(qiáng)下降了24%，牌號為L1940、WX-9951UV的PMMA+ASA合金材料的無缺口沖擊強(qiáng)度分別下降了2.5%和2.7%，牌號HAM8580、WX-9950UV的PMMA+ASA材料沖擊性能分別提高了0.2%和0.7%.
為方便閱讀，本文移除了腳注。如有需要，請參閱《車輛與動力技術(shù)》2019年第4期。
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