高性能PVC焊缝密封胶的研制

何兵　薛纪东　钟汉荣

摘要：以聚氯乙烯（PVC）糊树脂和邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）为主要原材料，以环氧树脂为增粘剂制备一种高性能的PVC车身焊缝密封胶。介绍了制造工艺，并讨论了环氧树脂的加入对胶的粘接性、硬度、流变性能以及力学性能的影响。结果表明，制得的PVC焊缝密封胶综合性能良好。

关键词：PVC焊缝密封胶；环氧树脂；硬度；流变性能；力学性能

中图分类号：TQ436+.6 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2013）07-0058-03

PVC焊缝密封胶是由乳液法或微悬浮法聚合的聚氯乙烯糊树脂、邻苯二甲酸酯类增塑剂、稀释剂、增粘剂、触变剂、填料和颜料等组成的一种均质膏状密封胶。在加热塑化后成为具有一定粘接强度兼具耐磨性、耐挠曲性、耐化学介质等优异性能的弹性体，目前被广泛应用于汽车制造中的内、外焊缝的密封，是应用最普及、研究最多的一种焊缝密封胶[1，2]。

汽车工业所用PVC型焊缝密封胶要求较高。首先要求焊缝密封胶黏度适宜，能够用涂胶机涂布或用手动挤胶枪挤涂；要求具有良好的触变性，在堆积一定的厚度时不流淌，加热塑化后外观细腻、平整，无裂纹及无起泡现象等。相比国外产品，国内生产的PVC焊缝密封胶在实际应用中通常存在加热时胶体流淌，对基材粘接力不足等问题。本文选取环氧树脂作为增粘剂，考查其对密封胶性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原材料

PVC糊树脂，PSM-31，广州市力本橡胶原料贸易有限公司；DIDP，工业级，埃克森美孚；纳米碳酸钙，800目，清远鑫鑫材料有限公司；氧化钙，500目，恒丰灰业有限公司；环氧树脂（E-44），6101，上海科凝新材料有限公司；双氰胺，工业级，郑州亿豪化工有限公司；有机脲，UR500，上海众司实业有限公司 。

1.2 实验方法

基础胶的制备：在动力行星搅拌机中，投入计量好的PVC糊树脂和DIDP，加速搅拌至PVC糊树脂分散均匀，再加入纳米碳酸钙粉末和氧化钙粉末，继续搅拌至均匀膏状。

环氧树脂增粘剂的制备：在环氧树脂E-44中加入计量好的有机脲和双氰胺搅拌均匀后，用三辊机压延2次，使之均匀混合。

成品胶的制备：将上述基础胶和环氧树脂增粘剂以不同比例混合均匀后，反复通过三辊机至胶体无颗粒，最后真空脱泡即得密封胶。

测试样品制备：PVC焊缝密封胶在40 ℃时PVC树脂吸取增塑剂后产生膨润；当温度达到80 ℃以上时急速膨润；当温度达到140 ℃以上并保温10 min，表面固化，保温20 min，完全塑化。

1.3 测试方法

按GB/T 2411—2008《塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度（邵氏硬度）》测试硬度；按GB/T 528—2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》测试力学性能；按GB/T 7124—2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定》测试粘接性能；使用流变仪（Rheolab QC Sn80247807，Z5/Q1-SN7420，美国An Ton Parr公司）测试流变性能。

2 结果与讨论

2.1 环氧树脂对硬度的影响

PVC焊缝胶的传统填料是碳酸钙，可为PVC塑溶胶体系提供很好的补强作用，基本能满足硬度需求。但对有特殊性能要求的产品来说，碳酸钙的单一填充则不能满足要求。因为过多加入碳酸钙粉，胶体黏度迅速增大，影响其施工性能。同时，碳酸钙的比例增大导致胶体对基材的粘接性降低，也会使胶体密度增大，涂布后容易产生坠胶、胶体龟裂等问题[3]。用碳酸钙粉体对PVC焊缝胶进行填充同时加入环氧树脂是提高胶体硬度的有效方法。

由图1可知，随着环氧树脂用量的增加，PVC焊缝胶硬度也随之升高，当添加量大于15%时，胶体的邵A硬度已经超过50。这是由于环氧树脂自身固化后具有较高的硬度，当其均匀分散到PVC体系后，产生了很好的补强效果。

2.2 环氧树脂对流变性能的影响

碳酸钙的加入，使体系中增塑剂被填料吸收，导致流动性下降；环氧树脂本身流动性差，又加剧了体系流动性的降低。

从图2可知，当环氧树脂添加量达到10%～15%时，胶体施工性能良好。

2.3 环氧树脂对力学性能的影响

PVC焊缝密封胶在40 ℃时聚氯乙烯树脂吸取增塑剂后产生膨润，温度达到80 ℃以上时加速膨润，当温度达到140 ℃以上时，胶体表面固化，继续加热则完全塑化。由于PVC焊缝胶各组分之间并没有化学键作用，使得胶体没有突出的力学性能。目前市场通用型PVC焊缝密封胶固化后的一般伸长率在120%，拉伸强度在0.8 MPa左右。

由图3可知，随着环氧树脂含量的增加，胶体的拉伸强度增高，伸长率下降。当环氧树脂添加量在12%时，胶体的综合力学性能良好，此时胶体伸长率为120%，拉伸强度达到1.7 MPa。

2.4 环氧树脂对粘接性能的影响

45碳钢片表面经砂纸打磨、溶剂擦洗晾干后，常温下进行涂胶、搭接。80 ℃下预烘30 min，再置于140 ℃烘箱内固化30 min。待试样冷却至室温后进行手工剥离，观察胶断面形态。

实验结果表明，环氧树脂的加入会使PVC焊缝胶体系对钢基材的粘接性能提高[4]，当添加量达到12%时，胶体分子的内聚力要小于胶体和基材的粘接力，断面完全呈现为凝集破坏。

3 结论

PVC糊树脂和DIDP 添加以环氧树脂E-44、双氰胺和有机脲制取的环氧树脂增粘剂可以制得综合性能优良的PVC焊缝密封胶。环氧树脂的加入，使胶体硬度增大、流变性减弱、粘接性增强。当添加量达到12%时，其各性能比较平衡。胶体邵A硬度接近50，流动性为6 mm，伸长率为120%，拉伸强度达1.7 MPa，对钢基材粘接性良好。

参考文献

[1]刘海涛，薛纪东，钟汉荣.车用密封胶和粘合剂概述[J].汽车工艺与材料，2009（6）：61-64.

[2]刘波.密封胶在汽车工业上的应用[J].中国设备工程，2007（11）：46-48.

[3]张文琪.汽车用PVC密封胶的研发[J].汽车工程师，2011（11）：55-57.

[4]张卓民.PVC密封胶的研制[J].中国氯碱，2005，6（6）：16-17.