庄闲最稳公式打汽车胶粘剂密封胶及其应用技术

更新时间:2020-06-22 07:32
 

  汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展(pdf)_机械/仪表_工程科技_专业资料。新世纪论坛 汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展 汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展 张郧生 ( 东风汽车公司工艺研究所 ,湖北省十堰市

  新世纪论坛 汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展 汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展 张郧生 ( 东风汽车公司工艺研究所 ,湖北省十堰市 ,442001) 摘要 介绍了国内近年来汽车胶粘剂密封胶的应用现状和有关品种的国内外开发研制情况 ,展望了汽 车用胶的未来发展前景 。 关键词 汽车 胶粘剂 密封胶 胶接技术 1 前言 汽车胶粘剂密封胶是汽车生产所需的一类重 要辅助材料 。在汽车产品增强结构 、 密封防锈 、 减 振降噪 、 隔热消音和内外装饰等方面起着特殊的 作用 。随着汽车向轻量化 、 高速节能 、 安全舒适 、 低成本 、 长寿命和无公害方向发展 ,胶粘剂密封胶 及其应用技术在汽车上的作用愈加重要 。了解国 内外汽车胶粘剂应用的现状和研究动向 , 展望其 未来发展趋势和市场需求 ,瞄准国外先进水平 ,做 好相关胶种的开发和应用 , 必将促进国内汽车制 造水平的提高和胶粘剂行业的发展 。 2 国内汽车胶粘剂的应用现状 国内汽车胶粘剂的应用起步于我国解放牌汽 车诞生之时的 50 年代中期 ,在其后相当长的一段 时间内 ,胶接密封技术在汽车上的应用一直处于 较低的水平 。80 年代以来 ,我国汽车工业引进了 整车整机和关键零部件制造技术近 70 项 ,随着引 进技术消化吸收工作的不断深入 , 汽车粘接与密 封技术得到较快发展 , 各种不同用途的汽车胶粘 剂如雨后春笋出现 。特别是 90 年代以来 ,一些高 性能高技术含量的汽车胶粘剂 , 如高强度预涂型 微胶囊厌氧胶 、 湿固化聚氨酯挡风玻璃胶 、 双组分 喷涂型水基顶棚胶等胶种的开发应用成功 , 标志 着国内汽车用胶提高到一个崭新的水平 。 目前 ,涉及汽车整个制造过程所需的 5 大类 胶种 ,即车身 、 、 内饰 发动机 、 底盘零部件以及汽车 制造工艺用胶的品种 , 如车身磷化处理前用的点 焊密封胶 、 折边胶 、 增强防振胶和车身中涂前用的 焊缝密封胶 、 抗石击涂料 、 隔热阻尼胶板和指压密 封胶 , 车身内饰用的顶棚胶 、 丁基密封胶带 , 发动 机平面密封用各类液态密封胶 , 螺纹件锁固密封 用各种厌氧胶 ,零部件用的刹车蹄片胶 、 车灯密封 胶、 滤清器滤芯胶以及制造工艺所用的各种压敏 68 《ZHANJ IE》 ZENGKAN 1999 胶带等等 ,国内基本上都有相应的产品 。现在就 整个汽车行业来说 ,汽车胶粘剂的应用 ,无论是用 胶品种 ,还是使用部位以及单车平均用量均已接 近世界先进水平 。但是还应当看到 , 国产胶粘剂 品种虽然发展很快 , 但仍未能完全满足汽车工业 使用的特殊要求 。其表现是胶粘剂品种不全 , 有 的产品性能尚有差距 ,质量不够稳定 ,产品没有形 成系 列 化 、 准 化 , 部 分 品 种 和 原 材 料 还 需 进 标 [ 1 ,2 ] 口 。此外 , 国内相关行业对汽车工业所需的 专用涂胶设备的研制远远落后于汽车胶粘剂品种 的开发 ,在某种程度上限制了优异胶种的推广应 用或良好性能的体现 。 3 汽车胶粘剂主要品种的发展 汽车制造向节能 、 环保 、 安全舒适 、 低成本长 寿命发展的趋势对汽车胶粘剂的使用性能和工艺 性能提出了越来越高的要求 。现重点介绍几种主 要汽车胶粘剂的国内外研究和应用情况 。 311 汽车折边胶 折边胶作为一种车用结构胶 ,主要用于车门 、 发动机罩盖和行李箱盖板的内外折边部的粘接 , 取代原有的点焊结构 。 折边胶主要品种有环氧树脂类 、 聚氯乙烯类 、 聚丙烯酸酯类 3 种类型 。环氧树脂类折边胶粘接 强度高 ,受热分解时无腐蚀性气体放出 ,综合性能 好 ,是目前国内外汽车厂家应用 最多 , 也是人们 对其进行性能改进研究最多的一类结构胶 。 环氧树脂类折边胶国产化品种较多 , 这些品 种基本上都是按照相关汽车厂家引进车型的技术 要求进行开发研制的 。为了制得适用于南汽依维 柯车型要求的半结构型折边胶 , 晨光化工研究院 采用聚氨酯改性环氧树脂的技术路线 , 将制取的 互穿网络聚合物 EPU 作为胶料的基材 ,按不同配 比制得不同粘接强度和伸长率的汽车用半结构 新世纪论坛 汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展 胶 。同时还研制了既能对预聚体的 NCO 基起作 用 ,又能降低双氰胺固化剂分解温度 ,配胶后作双 氰胺促进剂 , 在常温下可长期贮存 , 而在 150 ~ 180 ℃ 又能迅速固化的固化促进剂 ICN , 研制的 CA - 3 、 - 4 半结构胶的性能达到意大利油漆 CA 公司的同类产品水平 [ 3 ] 。 东风汽车公司在 EQ1030 轻型车车门折边胶 的开发应用中 , 采用端羧基丁腈橡胶改性环氧树 脂的方法 ,合成具有较高活性的嵌段共聚物预聚 体并以此为基材成分 ,调整其他配合剂 ,研制出具 有良好触变性 、 油面附着性 、 低温流动性和高强度 ( 剪切强度 20 M Pa ) 及较高韧性 ( T 形剥离强 度 30 N ? - 1 ) 的折边胶 , 其综合性能与美国 cm PP G 公司的同类产品 Corabond HC7707 折边胶 相当 [ 4 ] 。 为提高工件折边部位胶粘剂的填充率和降低 胶料的预固化温度 ,日本人芦田正研制出 “模拟固 化” “假固化” 或 的环氧折边胶 [ 5 ] 。其方法是在环 氧树脂中加入具有一定形状的固体丙烯酸酯粉 末 ,这种固体粉末在 112~115 ℃ 的较低温度下膨 胀形成胶化薄膜 ,在环氧树脂还未反应时形成 “假 固化” 。 为了减轻汽车质量 , 汽车用钢板在尽可能地 减薄 。传统的感应加热固化折边胶在较高的预固 化温度下可能会导致薄钢板组件变形 , 而能在较 低感应加热温度下固化的单组分环氧树脂类折边 胶又存在贮存期较短的问题 。由美国 U niseal 公 司最新开发的一种低温感应固化环氧树脂折边胶 成功地解决了上述问题[ 6 ] 。其特点是在环氧树 脂基材中加入一种改性胺固化剂 , 这种改性胺的 活化温度远低于标准的双氰胺/ 脲固化体系 ,在较 低的感应加热温度下 ( 此温度远低于导致钢板发 生形变的温度) 胶料便可实现预固化 ,并呈现出对 电镀锌钢板 、 热浸镀锌钢板和铝合金钢板等材料 的良好粘接特性 。 312 顶棚胶粘剂 顶棚胶粘剂是指车身内饰软质或硬质顶棚材 料粘接用胶 。软质顶棚由 PVC 表皮材料或织物 与 PU 软泡塑料复合而成 , 硬质顶棚由瓦楞纸与 毛毡等材料制做 。长期以来 , 车身软质顶棚的粘 接用 胶 是 溶 剂 型 氯 丁 橡 胶 类 胶 粘 剂 ( 如 FN 303 、 - 401 等) ,这类胶粘剂初粘性好 , 胶层柔 XY 韧 , 常态粘接强度较高 , 适合汽车流水线生产使 用 ,但胶中有毒溶剂 ( 如甲苯) 污染环境 、 损害工人 健康且存在火灾隐患 ,溶剂对 PVC 表皮内增塑剂 的抽提易引起 PVC 折皱或变色而影响美观 ; 另 外 ,胶层耐热性差易引起顶棚脱落 。开发能克服 这些弊端的水基顶棚胶为汽车制造厂所期望 。 80 年代初期 , 日本 Sunstar 化学公司研制成 功喷涂混合型水基顶棚胶企鹅 1230A , 并在日本 汽车行业得到推广应用 [ 7 ] 。 这种胶粘剂是一种由聚丙烯酸酯乳液为主剂 和能对该乳液起快速凝胶作用的有机金属盐水溶 液为胶凝剂的双组分水基胶 。使用中 2 组分按一 定比例经双口喷枪高压喷出后雾化混合并在被粘 材料 PU 软泡上面瞬时凝胶 , 生成的胶膜便具有 粘接性能 。 按照 80 年代引进的日产八平柴车身生产技 术要求 ,东风汽车公司和北京航空材料研究院于 90 年代初合作开发研制了 SPJ 010 双组分水基顶 棚胶 ,其各项性能指标达到日本企鹅 1230A 双组 分水 基 胶 的 技 术 水 平 , 并 在 东 风 汽 车 公 司 EQ1141 G 车型上获得应用 [ 8 ] 。 双组分水基胶在使用中对主剂和胶凝剂的配 比有较严格的要求 , 需要配置具有一定压缩比的 主剂泵 、 组分比例调配的控制系统和双口喷枪 2 的喷胶设备 ,使其应用范围受到一定限制 。为此 , 单组份水基顶棚胶的开发应用就更为汽车厂家所 希望 。 近年来湖北大学化学系与东风汽车公司工艺 研究所共同开展了 WH - 906 水基顶棚胶的研制 与应用工作 [ 9 ] 。该胶是一种高固含量 ( 66 % ~ 68 %) 的单组分丙烯酸酯共聚乳液 。与其他单组 分水基胶相比 , 该胶初粘性明显提高 , 耐温性 、 耐 湿性更为优越 , 但由于胶液水分挥发受高湿和低 温环境影响较大 ,在此环境下使用 ,就没有双组分 水基胶那样好的初粘效果 。 日本 Sunstat 、 Sunnex 公司最新研制的单组分 和双组分水基聚氨酯胶粘剂用于汽车内饰已有文 章介绍 [ 10 ] ,国内在此方面的研究和应用尚未见报 道。 313 挡风玻璃粘接密封胶 采用 “直接粘接法” 进行轿车和高档客车风挡 玻璃的装配 ,是现今国内汽车厂家已普遍采用的 一种先进技术 。与传统的橡胶密封条固定风挡玻 璃的装配工艺相比 ,它具有固定强度高 、 密封性能 《粘接》 增刊 1999 69 新世纪论坛 汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展 好、 装配工艺简单 、 外观美观等突出特点 。 单组分湿气固化型聚氨酯粘接密封胶是 “直 接粘接法” 最理想的胶粘剂 。这种胶粘剂由美国 Essex 化学公司于 70 年代初期最先开发研制成 功 ,并作为聚硫橡胶胶粘剂的替代产品最早在美 国通用汽车公司得到应用 。 单组分聚氨酯风挡玻璃胶通常需与玻璃底剂 和漆面底剂配套使用 ,经湿气固化后的胶料 ,要求 其粘 接 剪 切 强 度 大 于 3. 5 M Pa , 拉 伸 强 度 大 于 5. 0 M Pa ,断裂伸长率达 350 %以上 ; 另要求在室 温下能快速固化 ,操作堆积性要好 ,通常条件下贮 存期要在 6 个月以上 。由于这些独特性能和工艺 性能的苛刻要求 ,加之国内原料和设备的缺乏 ,研 制和生产这种产品非常困难 。因此 , 国内一些引 进车型风挡玻璃的粘接装配所用单组分聚氨酯胶 均靠进口 。 为适应国内汽车工业发展的需要 , 单组分湿 固化聚氨酯风挡玻璃胶被列为 “八五” 国家重点科 技攻关胶粘剂新品种开发项目之一 。为此 , 国内 相关研究单位积极开发研制 ,相关厂家 ,如山东化 工厂 ,也从国外引进了该胶的生产技术 。 一汽集团工艺研究所与吉林省华祥实业公司 合作研制的聚氨酯胶粘剂/ 密封胶于 1993 年秋通 过省级中试鉴定 。该研制工作立足国内原料和设 备条件 ,以聚醚多元醇和多异氰酸酯为原料 ,加入 高聚物弹性体 PIB , 并引入齐格勒 - 纳塔催化剂 合成工艺 ,使中试产品与瑞士产品性能相当 ,达到 奥迪轿车用 AMV169051 风挡玻璃胶粘剂/ 密封 胶技术要求 [ 11 ] 。 近年来 ,单组分湿固型聚氨酯风挡玻璃胶的 开发研究又有新进展 , 国内奥博公司研制的该类 产品于 1998 年夏通过部级鉴定 。该产品的研制 同样采用国产原料 ,采取独特的合成配方和工艺 , 如采用了异氰酸酯的复合体系和聚醚多元醇的复 合体系 ; 引入嵌段 、 接枝共聚改性体和聚合歧化改 性体 ; 调入可形成互穿网络的 B IB 高聚物及二元 醇扩链剂等 。同时研制成功适用于金属 、 、 玻璃 漆 面等 4 种底胶 。其产品的物理机械性能和工艺性 能达到德国大众 ( TL - VW52280 ) 标准[ 12 ] 。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 。 单组分聚氨酯风挡玻璃胶的最新发展是无底 胶型 产 品 , 瑞 士 EMS - TO GO 公 司 的 Togo2 collf502 风挡玻璃胶已取消漆面底胶 ,使用中只需 70 《ZHANJ IE》 ZENGKAN 1999 配备玻璃底胶 [ 13 ] 。 最近 ,美国 Detlef Symiety 等人对直接粘接法 装配风挡玻璃用胶的最新发展作了更详细的描 述 ,单组分湿固型聚氨酯风挡玻璃胶的改进和完 善将体现在 3 个方面 , 即能大大提高车身刚度的 高模数胶 ,改善铝结构车身乘坐舒适性和使用耐 久性的低导电性胶和更容易在生产线进行安装操 作的瞬时定位胶 。而对于瞬时定位型聚氨酯风挡 玻璃胶 ,Detlef Symiety 等人又将其分为流变法和 热熔法使用的 2 种类型 , 后者使用需配备加热涂 布装置 ,微热涂布的胶料对风挡玻璃立刻产生很 高的初粘强度使其固定 ,这样就不需要装配夹具 , 其后固化过程仍按湿固原理进行 , 慢慢达到完全 固化 。单组分湿固化瞬时定位型聚氨酯风挡玻璃 胶被 认 为 是 90 年 代 后 期 最 先 进 的 风 挡 玻 璃 胶 [ 14 ] 。 314 可预涂微胶囊厌氧胶 可预涂微胶囊厌氧胶是厌氧胶系列的新品 种 。由于预涂胶可节省生产装配线的涂胶设备 , 简化现场操作 , 提高生产效率并能有效地确保粘 接密封质量而被国内外汽车制造厂家广泛采用 。 70 年代初 ,美国乐泰公司开发出系列微胶囊 厌氧胶产品及相应涂布工具 , 其 5 种预涂胶分别 适用于不同强度和使用温度要求 , 技术水平居世 界领先地位 。80 年代 , 国内开发出水基型的 GY - 540 中强度胶和溶剂型的 ZY - N1 中强度胶 , 由于外观和性能与乐泰公司同类产品相比差距较 大 ,不适合机械涂布以致应用受到限制 。 为实现可预涂高强度微胶囊厌氧胶的国产 化 ,中科院广州化学研究所和东风汽车公司合作 研制成功了高强度微胶囊厌氧 GY - 560 胶 。 该胶属于高强度级锁固密封用可预涂水基型 双组分胶 , 适合于钢 、 镀锌 、 磷化螺纹件等金属螺 栓的预涂锁固密封 , 可机械涂布或手工涂布 。产 品综合性能达到美国乐泰公司 Dri - Loc204 胶技 术水平 ,且产品价格较国外同类产品有着明显的 优势 [ 15 ,16 ] 。东风汽车公司自 1996 年已开始批量 应用此胶 ,现今 ,每年有 400 多万个预涂螺栓采用 此胶用于多种车型生产 。 4 国内汽车胶粘剂发展前景展望 411 汽车用胶品种发展趋势 ( 1) 无毒不燃 、 无环境污染且具有良好初粘 新世纪论坛 汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展 性的水基胶 ( 如内饰用单组分水基胶 ) 和热熔胶 (如车身硬质顶棚胶和车身顶盖外焊缝用热熔胶 带) 。 ( 2) 降低制造成本 、 减轻车身质量和具有较 宽工艺适应性的塑溶胶 ( 如低密度或低温塑化 PVC 类焊缝胶和抗石击涂料) 。 ( 3) 适应特定工艺要求或产品使用要求的 汽车专用胶 ( 如瞬时定位单组分湿固化型聚氨酯 挡风玻璃胶 、 平面密封用可剥性更好的耐油硅酮 密封胶 、 耐高温刹车蹄片胶等) 。 412 汽车用胶需求市场预测 根据 《汽车工业 “九五” 规划纲要 ( 讨论稿) 》 和 近期业内权威机构组织专家市场调查以及各种资 料综合分析预测 ,2000 年我国的汽车保有量将达 到 2 000 万辆 ,汽车年产量将达 270 万辆 ,到 2010 年汽车保有量达 4 750 万辆 ,汽车年产量将达 600 万 。如此高的增长速度必然带动汽车相关胶粘剂 行业的发展 。 参照国外先进工业国家不同车型单车用胶量 进行估算 ,即轿车每车用胶约 20 kg 、 微型车约 5 kg 、 中型车约 16 kg 、 重型车约 22 kg 。2000 年汽 车工业胶粘剂密封胶需求量为 4162 万 t 。2010 年汽车工业胶粘剂密封胶需求量将达 1018 万 t [ 17 ,18 ] 。 参考文献 1 周一兵 , 李福 , 韩庆国 , 等 . 汽车粘接剂密封胶应用手 2 张小虞 ,苗圩 ,等 . 汽车相关工业中长期发展战略研究 用 . 技术资料 ,1999. 5 芦田正 . 汽车胶粘剂的发展方向 . 日本接着协会志 ( 日 文) ,1989 ,25 ( 12) :25 6 Tim Ferguson , Pranav Shah. 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High2Medulus/ 研制及其在汽车上的应用 1 技术资料 ,1996111 17 长春汽车材料研究所 1 机械工业汽车领域 ( 非金属 ) 材料应用技术发展战略研究 1 长春 ,199915 《粘接》 增刊 1999 15 杨颖泰 , 匡志祥 , 杨锦新 , 等 1 高强度可预涂微胶囊 厌氧胶 GY - 5601 粘接 ,1995 ,16 ( 4) :9 16 东风汽车公司工艺研究所 1 高强度微胶囊厌氧胶的 18 朱德源 、 孙克杰 1 中国汽车工业用胶粘剂现状与市 场预测 1 中国胶粘剂 ,1998 ,7 ( 6) :40 The vista of automotive adhesives is also described. Keywords Automobile Adhesive Sealant Adhesion technology 接剂 1 接着 ( 日文) ,1983 ,27 ( 1) :10 料 ,1993110 Low2conductivity Windshield Adhesives for Better Body neers , Inc. Warrendale , Pennsylvania USA , February Stiffness , Comfort and Durabilily. SA E International Congress and Exposition , Society of Automotive Engi2 71