轨道客车用胶粘剂环保性能研究

钱秀敏，张兰兰

（1.长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130062；2.光电计量检测股份有限公司，广东 广州 510656）

近年来，随着物质生活水平的不断提高，人们对衣食住行的环保和安全性越来越重视，环保法规也越来越严格。为了适应这种趋势的要求，我国轨道客车行业十分重视轨道客车内空气质量及环保性能。由于轨道客车对高速、减震、降噪、轻量化等方面的需求，车身结构常用胶粘剂粘接和密封，所用胶粘剂的种类较多，例如：双组分环氧胶、单组分聚氨酯密封胶、双组分聚氨酯结构胶、氯丁胶、硅烷改性胶、硅酮胶、瞬干胶、螺纹锁固胶、甲基丙烯酸酯胶、防火密封胶、醋酸乙烯水性胶、导电胶、导热胶等，胶粘剂中的有毒有害物及有机挥发物会影响轨道客车室内的空气质量。为此，参照轨道车辆环保标准TB/T 3139对车辆制造过程中用到的各种胶粘剂有毒有害物及总VOC进行测试，根据测试的结果，指导新的轨道客车制造时，能针对性地选择合适的胶粘剂，控制有毒有害物及总VOC的释放。

1 实验部分

1.1 主要原料

测试选用轨道客车车内组装应用数量大、有代表性的8类胶粘剂及配套产品，每类胶粘剂选了不同品牌型号的几个样品，具体见表1。

表1 供测试的胶粘剂种类及样品型号Tab.1 Type of adhesives and their specification number for testing

1.2 仪器与设备

分光光度计，岛津（中国）；气相色谱质谱联用仪（GC/MS），安捷伦科技有限公司。

1.3 性能测试

1）按照TB/T 3139的要求测试胶体初始的有毒有害物质含量及总VOC。

2）将胶粘剂按照施工工艺制成胶膜，分别测试固化后胶膜7 d和21 d释放的总VOC（车辆从使用胶粘剂开始到最终车辆出厂前环保测试通常大于21 d，车辆整体环保监控是出厂前监测整车的甲醛和总VOC）。

2 结果与讨论

2.1 轨道客车胶粘剂环保标准要求

2.1.1 轨道客车胶粘剂单体有毒有害物质铁道行业标准

国内的轨道客车用胶粘剂有毒有害物质需要满足铁标TB/T 3139（机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量）的要求，标准中将胶粘剂分为溶剂型和水基型2类，溶剂型胶粘剂有害物质限制要求见表2，水基型胶粘剂有害物质限制要求见表3。

表2 溶剂型胶粘剂有害物质限制要求Tab.2 Limit requirements of harmful substance for solvent based adhesives

表3 水基型胶粘剂有害物质限量要求Tab.3 Limit requirements of harmful substance for water-based adhesives

2.1.2 轨道客车室内环保要求

车辆完工出厂前需要对客车室内甲醛及总VOC进行布点采样测试：

1）室内空气中甲醛的含量不应大于0.10 mg/m3；2）室 内 空 气 的 总VOC应 小于0.60 mg/m3。

2.2 各种胶粘剂有毒有害物质及总VOC含量测试

表4列出了10种产品有毒有害物质及总VOC的测试结果。

表4 各种胶粘剂有害物质及总VOC测试结果Tab.4 Test results of harmful substances and total organic volatiles

9 3 4双组分聚氨酯胶单组分聚氨酯胶5 6甲基丙烯酸胶12 49 7 562 562 551改性硅烷结构密封胶N.D.N.D.N.D.N.D.1.03 0.96 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.0.51 0.38 1.4 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.18.4 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.18.4 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.9 9 1 1 7 8 9 1 0聚醋酸乙烯酯水性胶硅树脂防火密封胶胶粘剂配套清洁剂胶粘剂配套底涂N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.12 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.35.3 N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.8.2 N.D.35.3 N.D.8.2 805 820 632 616

表4对甲苯和二甲苯的含量进行了单独测试，以便观察分析；甲苯+二甲苯的数值等于甲苯的数值与二甲苯数值之和。

根据表4测试结果选取总VOC较多的几类产品固化7 d和21 d后，测试胶膜的总VOC。胶膜的测试参考ISO 12219-2[2]袋子法，将固化后的胶膜放入PVC采样袋中，在25℃的恒温测试舱中保持16 h，抽取袋子中的气体，用气相色谱质谱联用仪分析气体中含有的挥发性有机物的含量。

从表4可见，所测的样品总VOC含量都低于TB/T 3139机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量的要求，但是有的类别胶粘剂总VOC比较高，接近标准上限要求。从表5可以看出，不同胶粘剂形成的胶膜释放的总挥发有机物有较大差异；随着固化时间延长，胶膜释放的总挥发性有机物明显减少。具体分析如下：

表5 固化7 d和21 d后胶膜的总VOC测试结果Tab.5 Test results of total organic volatiles of film after curing for 7 days and 21 days

1）氯丁胶总VOC相对较高，样品均大于 560 g/L以上。5个样品中有3个样品含有游离甲醛，3个样品含有苯，3个样品含有甲苯，1个样品含有二甲苯。氯丁胶成膜固化后从7 d到21 d总VOC含量降低很多，最小的变化率是49%，最大的变化率为81.1%。

2）甲基丙烯酸类胶粘剂总VOC也相对较高，3个样品全部超过550 g/L以上，并且都含有游离甲醛和苯。甲基丙烯酸胶制成胶膜后从7 d到21 d总VOC也降低很多，达到55%。

3）双组分环氧胶总VOC相对低，但是不同品牌差别较大，最小的是7 g/L，最大的达到161 g/L，基本都不含有游离甲醛和苯。

4）聚氨酯类产品总VOC也比较低，样品中最大的不超过50 g/L。聚氨酯类胶粘剂中的甲苯二异氰酸酯为其活性组分，固化反应最终形成脲基，本次未进行测试研究。

5）改性硅烷类产品环保性能非常好，样品最大的总VOC只有11 g/L，不含有游离甲醛及苯等物质。胶膜固化后7 d到21 d，样品最小的变化率是69%，最大的变化率达到97%。

6）硅树脂类防火密封胶总VOC也比较低，而且不含有游离甲醛和苯。

7）水性聚醋酸乙烯酯胶环保性能非常好，不含有有毒有害物质及有机挥发物。

3 结论

通过对胶粘剂环保性能的测定，发现氯丁胶、甲基丙烯酸类胶粘剂总VOC含量较高，在粘接密封方案选择时尽量少选用或不用这些胶粘剂，多用势必会影响整车环保测试结果，其他类别的胶粘剂环保性能相对较好。胶粘剂配套的清洁剂和底涂总VOC都比较高，使用时要加强通风，减少对车厢的污染。环保的高要求也促使胶粘剂制造企业尽快研制出不仅粘接性能优良而且环保性能也优异的产品以满足轨道客车行业的发展需求。