汽车用胶粘剂/密封胶按应用部位分类,可分为汽车车身用胶、汽车内饰用胶、汽车发动机底盘用胶、汽车零部件用胶、汽车制造工艺用胶5大类。
汽车用PU胶粘剂的优点是:
①在-40~+100℃内有良好的粘接性能;
②由于韧性好,特别是低温韧性好,具有优良的耐冲击振动性,使用寿命长;
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和各种内外饰材料及织物等,均有极好的粘接性能;
④调节PU胶的配方,可制成不同硬度和伸长率的胶粘剂,其粘合层从柔性到刚性均可任意调整,满足不同材料的粘接;
⑤PU胶可加热固化,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。
⑥PU胶具有良好的耐磨、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧以及耐细菌等性能。
汽车工业技术的发展要求汽车构件轻量化,因此大量采用塑料零部件,特别是高强度的FRP(玻璃纤维增强塑料)和SMC(板材模塑复合材料),这些零部件需用PU结构胶与密封胶进行粘接装配。随着现代汽车车速的不断提高,对车窗风挡玻璃的安全性提高了要求,采用了风挡玻璃的直接粘接工艺,大量使用单组分湿气固化PU胶粘剂。为了改善PU胶环保性能,开发了水基型PU胶粘剂和无溶剂PU结构胶及反应型PU热熔胶等等。
1.单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂
单组分湿气固化PU胶粘剂由于含有活泼的-NCO基团,能与被粘面上或空气中的微量水分发生反应而固化。单组分湿气固化PU风挡玻璃胶要求对湿气敏感,固化速度快,固化后又要保持优良的弹性,而且要求为单包装,贮存稳定性好。它是汽车用胶中技术含量较高的产品,也是目前我国汽车用PU胶类中用量较大的品种。
采用这种玻璃粘接密封工艺,能使风挡玻璃和车身紧密地结合成一个整体,增加了车体刚性及抗扭曲能力,又保证了密封效果。美国联邦汽车安全标准(FMVSS)第212项规定,汽车以50km/h速度与混凝土墙壁冲撞时,风挡玻璃的粘接完整率必须在75%以上。目前美、日、德、法等和我国在轿车风挡玻璃的安装中几乎全部采用此工艺,同时在客车的风挡和侧窗玻璃也大多采用了粘接方法。
单组分PU胶的其他应用例:如一汽的J5、J6等系列卡车的原设计为平顶钢板顶盖,为适应长途运输加装卧铺的需要改为高顶,并将顶盖改为SMC材料,选用了单组分PU胶粘剂进行粘接。还有小红旗轿车的行李箱备胎槽也采用同样粘接工艺。另外,一汽的小红旗轿车和一汽大众汽车公司生产“宝来”轿车等的顶棚均采用PU胶粘剂,使顶棚和顶盖粘成一体,在增强顶盖强度的同时,又达到了减震和降噪的目的。
单组分湿气固化型PU胶粘剂适用于多孔性表面粘接,对玻璃和金属等非孔性表面,通常需与玻璃活化剂、玻璃底胶、漆面底剂配合使用。为了确保风挡玻璃与车体粘接性能可靠,在玻璃表面涂布底胶是必要的,它可提高PU胶粘剂在玻璃层上的粘接强度。
为了提高施胶速度和质量,目前各大汽车公司均采用机械手自动涂布单组分湿气固化型PU胶粘剂。自动涂胶系统由涂胶泵、计量装置、机械手、涂胶枪和工作台组成。为了保证涂胶量的稳定性,通常采用带有加热系统的压盘和输胶管路。使用自动涂胶系统要保证每次更换胶桶时排出空气,防止出现气泡,还要确保枪嘴的清洁,保证涂胶量准确。
但由于这种单组分PU胶使用时需要配套玻璃活化剂和漆面、玻璃底剂,才能保证足够的粘接强度,而且固化速度较慢,装配工艺繁琐,为此又出现了不用涂活化剂、底剂和瞬时定位型风挡玻璃胶。如在风挡玻璃装配时通过配备加热涂布装置,使微热的胶料对被粘面立刻产生较高的初粘强度,保证了车窗玻璃的定位,然后逐步达到完全固化,从而解决了PU胶固化速度慢、需要夹具配合装配的不便。
单组分湿气固化PU风挡玻璃胶粘剂正在应用和开发的品种有:1)高模量型单组分PU玻璃胶粘剂;2)高接触粘性型单组分PU玻璃胶粘剂;3)预涂单组分PU胶粘剂及工艺;4)硅烷改性PU粘接密封剂;5)低导电性单组分PU胶粘剂,用于防止引起铝质车体的腐蚀和对天线接收效果的不良影响。
2.汽车内饰件用水基PU胶粘剂
水基PU胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点。
反应型PU热熔胶粘剂是在抑制化学反应的条件下,加热熔融成流体,以便于涂敷,冷却后胶凝起到粘接作用,之后借助于存在空气中或者被粘体表面的湿气与之反应、扩链,生成具有高内聚力的高分子聚合物,使粘合力、耐热性等进一步提高。这种反应型PU热熔胶是含有反应性基团的热塑性树脂胶粘剂,它的主体成分是端-NCO预聚体,配以与异氰酸酯基不反应的热塑性树脂和增粘树脂以及抗氧剂、催化剂、增塑剂、阻燃剂、防霉剂、填料等制成。反应型PU热熔胶主要在汽车顶棚、仪表板、行李箱盖、侧装饰条以及车灯中得到应用。此外,也可将其用于车门复合装饰件、PP、ABS、聚碳酸酯车灯罩粘接固定、货物箱箱板复合、车内装饰件粘接等。近年来,反应型PU热熔胶用于汽车风挡玻璃直接粘接也有报道,但要达到单组分湿气固化PU风挡胶的性能尚有许多研究工作要做。
