双组分聚氨酯汽车风挡玻璃密封胶的研究

岳丽清 ， 刘亚琼 ， 陈　淼 ， 尹业琳 ， 龚洪洋 ， 孔军仕

(郑州中原应用技术研究开发有限公司 ， 河南 郑州　450001)



双组分聚氨酯汽车风挡玻璃密封胶的研究

岳丽清 ， 刘亚琼 ， 陈淼 ， 尹业琳 ， 龚洪洋 ， 孔军仕*

(郑州中原应用技术研究开发有限公司 ， 河南 郑州450001)

介绍了一种双组分聚氨酯汽车风挡玻璃密封胶，以预聚体为主要考察对象，总结了聚醚种类、增塑剂及填料所占总配方的比例对预聚体性能的影响；经优化分析选择力学性能好的预聚体用于密封胶配方的设计，测定其力学性能，测试结果参考HB/T 4363-2012Ⅰ类单组分聚氨酯密封胶技术指标进行判定。实验结果表明，所研发的双组分聚氨酯密封胶能够满足相关技术指标。

双组分 ； 聚氨酯密封胶 ； 预聚体

0　前言

聚氨酯是大分子主链上含有重复氨基甲酸酯链段的一类聚合物，机械强度大、黏接性好，对多种材质如混凝土、金属、玻璃等都有很好的黏接性，用于制备涂料、胶黏剂和密封胶、汽车制造等，如汽车风挡玻璃的黏接主要是用聚氨酯类产品[3-5]。聚氨酯密封胶有很多种分类方法，其中按包装方式分为单组分聚氨酯密封胶和双组分聚氨酯密封胶[6]。单组分聚氨酯密封胶使用方便，但固化速度受环境影响较大，尤其是在冬季，空气湿度低、环境温度低的情况下，单组分密封胶固化速度明显降低，严重影响施工进度。双组分聚氨酯密封胶在性能上与单组分相当，但固化速度受环境影响较小且快慢可调，这给施工上带来了极大的方便[7]。

大多数双组分聚氨酯密封胶由主剂和固化剂组成，其中主剂主要是由端—NCO预聚体、填料和小分子助剂组成，端—NCO聚醚型聚氨酯预聚体是由聚醚多元醇和异氰酸酯在加热的条件下进行反应合成制得；固化剂由低相对分子质量聚醚多元醇、多元胺等活性氢化合物、填料触变剂、抗氧剂、催化剂等组成。另有少量的双组分聚氨酯密封胶以羟基组分(或聚醚填料混合物、或端羟基预聚体)为主剂，多异氰酸酯为固化剂。

双组分聚氨酯密封胶的A组分是由以预聚体为基料与填料进行机械混合制得的，工艺流程图如图1所示。

图1　A组分工艺流程图

B组分固化剂的配制是以聚醚为基料，与无机填料机械混合制得，其工艺流程图如图2所示。

图2　B组分工艺流程图

聚氨酯双组分密封胶在使用时可根据基材性质和期望效果调节主剂与固化剂的质量比，为了使密封胶固化完全，通常设置NCO/OH值为1.1～1.4，使用过程中由于没有溶剂挥发，不会对空气产生污染，因此聚氨酯双组分密封胶具有很高的开发价值。

1　实验部分

1.1主要原料及设备

1.1.1主要原料

聚醚多元醇330N(f=3，羟值34)，工业级，山东蓝星东大化工有限责任公司；聚醚多元醇1021(f=2，羟值56)，工业级，拜耳材料科技贸易有限公司；聚醚多元醇1048(f=3，羟值350)，工业级，拜耳材料科技贸易有限公司；锡类催化剂101；增塑剂，德国朗盛公司。

1.2.5 Western blot 取100 μL外泌体裂解液加入25 μL 5×Loadingbuffer，100 ℃煮沸10 min，冷却，经8%SDSPAGE 150 V恒压电泳2 h，15 V恒压转至PVDF膜，5%脱脂牛奶室温封闭1 h后，加入CD9、CD63、Piwil2抗体（均1∶1000稀释）4℃孵育过夜。二抗（1∶5000稀释）室温孵育1 h，ECL法显色并拍照。

1.1.2主要设备

双行星搅拌釜，四川永通机械设备有限公司；电子万能试验机，深圳新三思材料检测有限公司；电热炉，四口烧瓶等。

1.2实验内容

1.2.1预聚体合成

将聚醚多元醇加入装有温度计和搅拌器的三口烧瓶中，在110 ℃下真空脱水2 h后，加入计量好的MDI，在70～80 ℃条件下，继续反应3 h，得到聚氨酯预聚体。

1.2.2各组分工艺

A组分为黑色均质膏状物，主要由MDI预聚体、碳酸钙、炭黑、增塑剂等机械混合制定；B组分为白色均质膏状物，主要由聚醚、碳酸钙、偶联剂、气相二氧化硅等机械混合制得。

1.3测定方法

拉伸强度：GB/T 528-1998硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力弯性能的测定；撕裂强度：GB/T 529-1999硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定；硬度：GB/T 531-1999橡胶袖珍硬度计压入式硬度试验方法；NCO含量测定按二正丁胺法。

2　实验结果与讨论

为了提高双组分聚氨酯密封胶的施工性能，控制A组分的黏度至关重要，A组分主要是由聚氨酯预聚体与无机填料组成，因此必须控制好预聚体的黏度，以两官能度和三官能度聚醚相对分子质量、比例、NCO含量等为主要考察因素，设计预聚体的配方，合成不同分子结构的预聚物，分析各因素对预聚体黏度的影响。

表1　聚醚种类及NCO含量对预聚体黏度的影响

由表1可以看出，三官能度聚醚相对分子质量越小，相同NCO含量、相同聚醚质量配比时，合成得到的预聚体黏度越大，如Y3的黏度要明显大于Y2的黏度；相同聚醚配比条件下，NCO含量越大，黏度越小，如Y1的黏度小于Y3的黏度；当两官能度聚醚相对分子质量增加时，NCO含量不变的情况下，不加增塑剂合成制得的预聚体黏度小于相对分子质量较小的两官能度聚醚得到的预聚体。将合成好的预聚体制作厚度为2 mm的试片，完全固化后按GB/T 528-1998测定其力学性能。测定结果如表2所示。

表2　不同预聚体的力学性能

由表2可以看出，三官能度聚醚的相对分子质量增大有助于提高预聚体的硬度及拉伸强度。两官能度聚醚的相对分子质量增大有助于提高预聚体的伸长率。选择黏度适中，力学性能较好的预聚体Y5进行下一步的实验。保持填料种类及用量不变，制备多组A组分，固定B组分配方不变，测定机械混合后胶样的拉伸强度及各项性能，由此分析预聚物对密封胶全面性能的影响。将A、B组分混合均匀后抽真空除泡，制作胶片后按GB/T 528-1998方法测定试片性能。测定结果如表3所示。

表3　双组分聚氨酯密封胶物理性能测定

由表3可以看出，表干时间、硬度、适用期等性能均能够达到技术指标。

表4　双组分聚氨酯密封胶力学性能测定

由表4可以看出，通过优化，双组分聚氨酯密封胶的拉伸强度、伸长率以及撕裂强度均能够达到行业标准中黏接类用胶的要求，且重复实验后产品性能稳定，密封胶的耐老化性能有待进一步检测。

3　结论

通过控制预聚体的黏度及力学性能，经优化分析，选择合适的预聚体配方制备A组分，制备了满足相关行业标准的双组分汽车风挡玻璃密封胶。为双组分汽车风挡玻璃密封胶的开发提供了基础。实验结果表明，NCO百分含量和聚醚多元醇质量比不变的情况下，三官能度聚醚醇的相对分子质量越小，预聚体黏度越大；聚醚多元醇种类及质量比不变的情况下，NCO百分含量越大，预聚体黏度越小。

[1]李丽娟. 国内聚氨酯密封胶研究进展[J].中国胶黏剂, 2003,13(1):45-49.

[2]周一兵.汽车黏接密封胶应用手册[M].北京:中国石化出版社, 2003.

[3]邓超.聚氨酯在建筑工程中的应用与发展[J].聚氨酯工业，1993(2):3-7.

[4]黄应昌,吕正芸.弹性密封胶与胶黏剂[M].北京:化学工业出版社,2003.

[5]刘益军.聚氨酯密封胶及其进展[J].聚氨酯工业,1997,12(2):6-10.

[6]袁晓玲. 无溶剂型双组分聚氨酯胶黏剂的制备与研究[D].柳州：广西工学院, 2010.

[7]李厚堂,攀利东.新型双组分聚氨酯胶黏剂的研制与应用[J].中国胶黏剂,2013,14(2):35-36.

Research of Two-component Polyurethane Sealants for Automotive Windscreen

YUE Liqing , LIU Yaqiong , CHEN Miao , YIN Yelin , GONG Hongyang , KONG Junshi*

(Zhengzhou Zhongyuan Application Technology Research and Development Co.Ltd , Zhengzhou450001 , China)

Two-component polyurethane sealants for automotive windscreen are introduced,prepolymer are investigated as the main research object,and the effects of polyether types,plasticizer and filling on the performance of prepolymer are summarized.Mechanical properties of prepolymer is optimized and tested.The sealant formula is analyzed and optimized through testing mechanical property.Test results reference HB/T4363-2012 Ⅰ single component polyurethane sealant,experimental results show that,two-component polyurethane sealants can satisfy the requirement of the technical indicators of HB/T4363-2012 I.

two-component ; polyurethane sealants ; prepolymer

2016-06-25

岳丽清(1985-)，女，硕士，从事聚氨酯密封胶系列产品的研究开发工作，联系人：孔军仕，E-mail：kjszyhn@sina.com。

TQ323.8

A

1003-3467(2016)09-0023-03