聚氨酯胶黏剂在汽车不同金属件间粘接研究
2018-10-21徐明国赵海英
徐明国 赵海英
摘 要：介绍了聚氨酯胶黏剂粘接特性，通过对几种聚氨酯胶黏剂在汽车不同金属间粘结性能进行试验测试，确定聚氨酯胶黏剂在不同金属间粘结的可行性，指出聚氨酯胶黏剂在汽车不同金属件上的应用现状及发展趋势。
关键词：聚氨酯；胶黏剂；金属件
中图分类号：U461 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2018）17-301-02
Abstract： the adhesion properties of polyurethane adhesive were introduced， and the feasibility of polyurethane adhesive bonding between different metals was determined by testing the adhesion properties of several polyurethane adhesive between different metals， and the application status and development trend of polyurethane adhesive in different automobile metal parts were pointed out.
Keywords： polyurethane； adhesive； metal parts
CLC NO.： U461 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）17-301-02
1 引言
随着新型汽车结构中引入大量的轻金属，不同金属材料（钢材、铝合金、镁合金）之间的连接，促进了汽车用胶黏剂和密封胶的快速增长，胶黏剂不仅起到实现汽车不同金属件黏结，而且简化了汽车制造工艺，在汽车轻量化、减振作用、节能减排方面发挥重要作用。
聚氨酯胶黏剂具有良好的粘接性能，耐水，耐盐雾，耐燃油和清洗剂，抗冲击性和振动性，使用寿命长，同时在室温固化，可操作性强，粘接强度高，耐冲击和耐化学品性能好，粘接材料范围广泛，目前在汽车制造被广泛应用，成为汽车用主要胶种之一 。
2 聚氨酯胶的特性
聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）或异氰酸酯基（-NCO）的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基（-NCO）和氨基甲酸酯基（-NH-COO-），故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。
聚氨酯胶粘剂具有以下特点：
2.1 在-40～100℃内具有良好的连接性能；
2.2 具有优异的抗剪切强度和抗冲击特性，及优异的柔韧特性，特别是低温韧性好，使用寿命长；
2.3 由于含有大量极性基团和活性反应基团，对汽车使用的各种基材，如玻璃、塑料、金属等表面光洁的材料，均有极好的粘接性能；
2.4 可加热固化，也可室温固化，粘接工艺简便，操作性能良好。固化过程没有副反应产生，因此粘合层不易产生缺陷；
2.5 具有良好耐磨、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧等性能。
2.6 具有优异的橡胶特性，能适应不同热膨胀系数基材的粘合
2.7 具有优异的缓冲、减震功能。
3 几种聚氨酯胶试验对比分析
3.1 聚氨酯胶黏剂类型
聚氨酯胶包括单组分和双组分两种类型。单组分聚氨酯胶使用方便，依靠空中的水分固化，固化速度相对较慢。双组分聚氨酯膠使用时将两组分按一定比例混合均匀后使用，该种胶胶依靠胶体中携带的水分进行固化，固化速度较单组分快。
3.2 聚氨酯胶黏剂试验选择
聚氨酯胶黏剂的选择：1）单组分聚氨酯胶黏剂，牌号为3M540和回天8960H；2）双组分聚氨酯胶黏剂，牌号为3M6310和LORD7545。
3.3 试验方法及测试结果
将两片尺寸为150mm*25mm的金属电泳板材（一片为钢板，一片为铝合金板）一端，涂覆相应的粘接胶，涂覆面积为25mm*25mm，室温放置24h，然后用电子万能试验机测试相应粘接胶的剪切强度，得到剪切强度、最大剪切力和平均值。
其中：τ为剪切强度，P为最大剪切力，几种聚氨酯胶的试验样片剪切强度、最大剪切力测试结果见表1、表2、表3、表4。
3.4 测试结果分析
从表1、表2、表3、表4中可以单组分聚氨酯胶黏剂对金属粘接力低，且完全固化时间长，不能满足不同金属间粘接要求，双组分聚氨酯胶黏剂对金属粘接力很大，完全固化时间短，完成满足不同金属间粘接要求。几种聚氨酯胶的试验样片测试后样片见图1、图2、图3、图4。
4 汽车用聚氨酯不同金属胶黏剂的现状及发展趋势
国内尚未建立聚氨酯不同金属胶黏剂的性能标准和测试方法标准，对汽车用聚氨酯不同金属胶黏剂没有严格的环保法规，满足一般要求的通用型汽车用胶很多，但高技术含量、高性能的产品较少。
我国已跃居汽车生产大国，产销量逐年增加，汽车随着新型汽车结构中引入大量的轻金属，对车用聚氨酯不同金属胶黏剂的需求量相应增加。随着人们对环保理念的认同将促使汽车生产厂商更多的选择环保的聚氨酯胶黏剂。因此高品质的绿色环保聚氨酯胶黏剂无疑是车用胶黏剂的最重要的发展方向。
