聚氨酯膠黏劑在汽車不同金屬件間粘接研究

徐明國 趙海英

摘 要：介紹了聚氨酯膠黏劑粘接特性，通過對幾種聚氨酯膠黏劑在汽車不同金屬間粘結性能進行試驗測試，確定聚氨酯膠黏劑在不同金屬間粘結的可行性，指出聚氨酯膠黏劑在汽車不同金屬件上的應用現狀及發展趨勢。

關鍵詞：聚氨酯；膠黏劑；金屬件

中圖分類號：U461 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著新型汽車結構中引入大量的輕金屬，不同金屬材料（鋼材、鋁合金、鎂合金）之間的連接，促進了汽車用膠黏劑和密封膠的快速增長，膠黏劑不僅起到實現汽車不同金屬件黏結，而且簡化了汽車制造工藝，在汽車輕量化、減振作用、節能減排方面發揮重要作用。

聚氨酯膠黏劑具有良好的粘接性能，耐水，耐鹽霧，耐燃油和清洗劑，抗沖擊性和振動性，使用壽命長，同時在室溫固化，可操作性強，粘接強度高，耐沖擊和耐化學品性能好，粘接材料范圍廣泛，目前在汽車制造被廣泛應用，成為汽車用主要膠種之一 。

2 聚氨酯膠的特性

聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團（-NHCOO-）或異氰酸酯基（-NCO）的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑分為多異氰酸酯和聚氨酯兩大類。多異氰酸酯分子鏈中含有異氰基（-NCO）和氨基甲酸酯基（-NH-COO-），故聚氨酯膠粘劑表現出高度的活性與極性。與含有活潑氫的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料，以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優良的化學粘接力。

聚氨酯膠粘劑具有以下特點：

2.1 在-40～100℃內具有良好的連接性能；

2.2 具有優異的抗剪切強度和抗沖擊特性，及優異的柔韌特性，特別是低溫韌性好，使用壽命長；

2.3 由于含有大量極性基團和活性反應基團，對汽車使用的各種基材，如玻璃、塑料、金屬等表面光潔的材料，均有極好的粘接性能；

2.4 可加熱固化，也可室溫固化，粘接工藝簡便，操作性能良好。固化過程沒有副反應產生，因此粘合層不易產生缺陷；

2.5 具有良好耐磨、耐油、耐溶劑、耐化學藥品、耐臭氧等性能。

2.6 具有優異的橡膠特性，能適應不同熱膨脹系數基材的粘合

2.7 具有優異的緩沖、減震功能。

3 幾種聚氨酯膠試驗對比分析

3.1 聚氨酯膠黏劑類型

聚氨酯膠包括單組分和雙組分兩種類型。單組分聚氨酯膠使用方便，依靠空中的水分固化，固化速度相對較慢。雙組分聚氨酯膠使用時將兩組分按一定比例混合均勻后使用，該種膠膠依靠膠體中攜帶的水分進行固化，固化速度較單組分快。

3.2 聚氨酯膠黏劑試驗選擇

聚氨酯膠黏劑的選擇：1）單組分聚氨酯膠黏劑，牌號為3M540和回天8960H；2）雙組分聚氨酯膠黏劑，牌號為3M6310和LORD7545。

3.3 試驗方法及測試結果

將兩片尺寸為150mm*25mm的金屬電泳板材（一片為鋼板，一片為鋁合金板）一端，涂覆相應的粘接膠，涂覆面積為25mm*25mm，室溫放置24h，然后用電子萬能試驗機測試相應粘接膠的剪切強度，得到剪切強度、最大剪切力和平均值。

其中：τ為剪切強度，P為最大剪切力，幾種聚氨酯膠的試驗樣片剪切強度、最大剪切力測試結果見表1、表2、表3、表4。

3.4 測試結果分析

從表1、表2、表3、表4中可以單組分聚氨酯膠黏劑對金屬粘接力低，且完全固化時間長，不能滿足不同金屬間粘接要求，雙組分聚氨酯膠黏劑對金屬粘接力很大，完全固化時間短，完成滿足不同金屬間粘接要求。幾種聚氨酯膠的試驗樣片測試后樣片見圖1、圖2、圖3、圖4。

4 汽車用聚氨酯不同金屬膠黏劑的現狀及發展趨勢

國內尚未建立聚氨酯不同金屬膠黏劑的性能標準和測試方法標準，對汽車用聚氨酯不同金屬膠黏劑沒有嚴格的環保法規，滿足一般要求的通用型汽車用膠很多，但高技術含量、高性能的產品較少。

我國已躍居汽車生產大國，產銷量逐年增加，汽車隨著新型汽車結構中引入大量的輕金屬，對車用聚氨酯不同金屬膠黏劑的需求量相應增加。隨著人們對環保理念的認同將促使汽車生產廠商更多的選擇環保的聚氨酯膠黏劑。因此高品質的綠色環保聚氨酯膠黏劑無疑是車用膠黏劑的最重要的發展方向。