汽車玻璃用單組份聚氨酯膠粘接機理及失效原因分析

周玉社 林雄強

衡陽市盛亞化工科技有限公司 湖南衡陽 421001

聚氨酯膠黏劑（Polyurethane Adhesive）是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團（-NHCOO-）和/或異氰酸酯基（-NCO）的膠黏劑，與之匹配的底涂、活化劑主要成分多為異氰酸酯、硅烷偶聯劑。聚氨酯膠黏劑具有優異的性能，廣泛應用于汽車裝配領域，如擋風玻璃與車身粘接、汽車玻璃附屬件與汽車玻璃的粘接、天窗玻璃與框架的粘接等。由于其為反應型膠，除表面處理外，底涂、膠的施工環境、固化環境與固化時間也非常重要[1]。

1 粘接接頭力學模型與常見失效模式

粘接接頭的結構及力學模型見圖1；從各作用力的大小關系分析，常見的主要失效模有內聚破壞、粘附破壞（見圖2），另有基材破壞、混合破壞。

圖1 粘接接頭結構及力學模型

圖2 主要失效模式

圖2 四種方案的最終得分

2 粘接機理

汽車玻璃常用的聚氨酯膠為濕氣固化型單組份聚氨酯膠,所以不論是聚氨酯膠，還是與之匹配的異氰酸酯類底涂、硅烷類活化劑的反應都有水的參與，具體反應機理及過程見圖3。

圖3 濕氣固化型單組份聚氨酯膠反應機理

3 常見失效模式原因分析

3.1 溫濕度

底涂固化溫濕度對粘接失效模式的影響見表1。

表1 溫濕度對失效模式的影響

3.2 底涂固化時間

底涂固化時間對粘接失效模式的影響見表2。

表2 底涂固化時間對失效模式的影響

4 結語

涂膠前，溫濕度能顯著影響底涂與水汽的反應,高溫高濕能明顯加快底涂與水汽的反應,減少底涂表面有效活化分子數，進而降低底涂與聚氨酯膠間的作用力,從而出現底涂與聚氨酯膠的粘附破壞；涂膠前，底涂固化時間越長，底涂表面有效活化分子越少，底涂與聚氨酯膠間的作用力越小，從而出現底涂與聚氨酯膠的粘附破壞[2]。