一种耐候性优异的单组分聚氨酯密封胶的研制

唐礼道，韩胜利，赵祖培，王争业，赵勇刚

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 441057）

一种耐候性优异的单组分聚氨酯密封胶的研制

唐礼道，韩胜利，赵祖培，王争业，赵勇刚

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 441057）

以异氰酸酯封端聚氨酯预聚物为主，配合触变剂、增塑剂、碳酸钙、钛白粉、炭黑、耐候性助剂，制备了一种高耐候性单组分聚氨酯密封胶。研究结果表明，钛白粉的种类、炭黑及耐候性助剂对聚氨酯密封胶的耐候性有显著影响。通过在配方中加入3份炭黑、0.8份耐候性助剂，聚氨酯密封胶的耐候性得到显著提高，在长期使用中无龟裂现象，不流黑水。

聚氨酯密封胶；耐候性助剂；耐候性；耐流黑水

从20世纪70年代中期开始，单组分湿气固化聚氨酯密封胶（简称PU）以其高弹性、抗震能力强、耐化学腐蚀、质量轻等优点广泛用于汽车制造业车身玻璃的密封。然而其存在以下缺点：在自然光的紫外线长期照射作用下，会出现光氧化老化现象，机械性能下降，胶体表面发生龟裂，白色密封胶短期会发生明显黄变和龟裂直至严重粉化，黑色密封胶经过雨水冲刷后会流黑水，影响车身外观，同时产品的力学性能显著衰减。本实验针对聚氨酯密封胶耐候性差的缺点，通过筛选合适的助剂，优化配方，制备出一款高耐候性单组分聚氨酯密封胶。

1 实验部分

1.1 实验原料

端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP（异氰酸酯含量2.0%～2.6%），自制；吸水稳定剂，工业级，杭州伊联化工；触变剂，自制；碳酸钙（1 000～2 000目），工业级，苏州良德化工；钛白粉，工业级，美国亨斯曼公司；邻苯类增塑剂，工业级，镇江联成化工；炭黑，工业级，天津卡博特公司；二月桂酸二丁基锡，试剂级，天津试剂厂；高效耐候性助剂，混配。

1.2 实验设备

高速行星分散机，XZH-6型，无锡双叶机械；拉力试验机，AG-1C型，日本岛津；紫外老化试验箱，A-UV型，江苏艾默生公司。

1.3 配胶工艺

在高速行星搅拌机中加入端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP与增塑剂、吸水稳定剂，混合5～10 min后，加入干燥过的碳酸钙、钛白粉、炭黑，触变剂，抽真空高速搅拌20 min，再加入高效耐候性助剂，抽真空搅拌20 min后再加入二月桂酸二丁基锡，抽真空搅拌10 min后出料密封保存。

1.4 测试方法

测试样片制备：将胶挤出刮片成（2.0±0.2）mm厚，标准条件下固化7 d；

紫外老化：将固化后的胶片放置于紫外老化箱中进行老化；

拉伸强度及断裂伸长率：按GB/T 528 硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸性能的方法测定（I型，500 mm/min）进行；

胶片外观：用肉眼或50倍显微镜测试老化前后胶片的外观；

流黑水性：紫外老化规定的时间后，用脱脂棉蘸水，均匀擦拭试片表面3次，观察脱脂棉上的黑印程度。

2 结果与讨论

2.1 钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐黄变性的影响

钛白粉的微观结构主要分为金红石型和锐钛型。钛白粉的添加量为4份，在不添加耐候性助剂和炭黑的基础上进行试验，考查钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐候性的影响（见表1）。

从表1可以看出，PU-2较PU-1的耐候性好，表明在聚氨酯密封胶中，金红石性钛白粉的耐候性较锐钛型的好。

表1 钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐候性的影响Tab.1 Influence of titanium dioxide structure on weather resistance of polyurethane sealant

2.2 耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性能的影响

通过筛选和复配，合成出了适合聚氨酯密封胶的耐候性助剂。在不添加炭黑的前提下，加入复配的耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表2。

表2 耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性的影响Tab.2 Influence of weather resistant agent on weather resistance of polyurethane sealant

从表2可以看出，耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性。

2.3 炭黑对聚氨酯密封胶耐候性的影响

炭黑可吸收紫外线，能提高聚氨酯密封胶的耐UV性能。炭黑用量对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表3。

从表3可以看出，随着炭黑添加量的增加，胶层的耐候性明显提高。

2.4 聚氨酯密封胶耐流黑水性能的研究

虽然加入大量炭黑后，聚氨酯密封胶的耐候性明显提高，但在实际应用中（如客车玻璃接缝密封）发现，在长时间日晒雨淋后，车体上会有一层黑印，俗称密封胶流黑水。分析原因可能是密封胶经长期日晒雨淋后，胶体表面的聚氨酯树脂会轻微粉化，导致炭黑及填料等会随雨水流出从而产生流黑水现象。鉴于此，综合耐候性助剂和炭黑的优点进行试验，考查了2者对聚氨酯胶耐候性的影响，特别是对耐流黑水性能的影响（见表4）。

表4 炭黑和耐候性助剂对聚氨酯胶耐流黑水性能的影响Tab.4 Influence of carbon black and additives on weather resistance of polyurethane sealant

从表4可以看出，通过少量的炭黑和耐候性助剂的搭配，可实现聚氨酯密封胶长期老化无龟裂，同时不流黑水。

2.5 性能指标

耐候性单组分聚氨酯密封胶主要性能指标见表5。

表5 耐候性单组分聚氨酯密封胶的性能指标Tab.5 Performance of one-component polyurethane sealant with high weather resistance

该产品经某主机厂进行批量装车验证，以及在海南进行暴晒试验，均没有出现龟裂现象，同时车身无流黑水问题。

3 结论

1）金红石型钛白粉可明显提高聚氨酯密封胶的耐候性；

2）炭黑能提高聚氨酯密封胶的耐候性，但易造成流黑水现象；

3）复配的耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性；

4）通过炭黑和耐候性助剂的复配，制备的聚氨酯密封胶耐候性优异，同时不流黑水。

Preparation of a one-component polyurethane sealant with excellent weather resistance

TANG Li-Dao， HAN Sheng-Li， ZHAO Zu-Pei， WANG Zheng-ye， ZHAO Yong-gang （Huibei Huitian New Material Co.，Ltd.， Xiangyang， Hubei 441057， China）

A one-component polyurethane sealant with excellent weather resistance was prepared with isocyanate terminated polyurethane prepolymer as the basic material， thixotropic agent， plasticizer， calcium carbonate， titanium dioxide，carbon black and weather resistant additives. The results showed that the types of titanium dioxide， carbon black and weather resistance additives had significant effects on the weather resistance of polyurethane sealant. The weather resistance of the polyurethane sealant increased by adding 3 parts carbon black and 0.8 parts weather resistant additives. There was no crack and no blackwater flowing during using the polyurethane sealant for a long time.

polyurethane sealant； weather resistance additives； weather resistant； no blackwater flowing

TQ 436+.6

A

1001-5922（2015）11-0053-03

2015-04-20

唐礼道（1981-），男，硕士。主要从事单组分聚氨酯胶的研究及应用。E-mail：tangld2000@163.com。