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        高性能PVC焊縫密封膠的研制

        2013-04-29 00:44:03何兵薛紀(jì)東鐘漢榮
        粘接 2013年7期
        關(guān)鍵詞:環(huán)氧樹脂力學(xué)性能硬度

        何兵 薛紀(jì)東 鐘漢榮

        摘要:以聚氯乙烯(PVC)糊樹脂和鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)為主要原材料,以環(huán)氧樹脂為增粘劑制備一種高性能的PVC車身焊縫密封膠。介紹了制造工藝,并討論了環(huán)氧樹脂的加入對(duì)膠的粘接性、硬度、流變性能以及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,制得的PVC焊縫密封膠綜合性能良好。

        關(guān)鍵詞:PVC焊縫密封膠;環(huán)氧樹脂;硬度;流變性能;力學(xué)性能

        中圖分類號(hào):TQ436+.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-5922(2013)07-0058-03

        PVC焊縫密封膠是由乳液法或微懸浮法聚合的聚氯乙烯糊樹脂、鄰苯二甲酸酯類增塑劑、稀釋劑、增粘劑、觸變劑、填料和顏料等組成的一種均質(zhì)膏狀密封膠。在加熱塑化后成為具有一定粘接強(qiáng)度兼具耐磨性、耐撓曲性、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能的彈性體,目前被廣泛應(yīng)用于汽車制造中的內(nèi)、外焊縫的密封,是應(yīng)用最普及、研究最多的一種焊縫密封膠[1,2]。

        汽車工業(yè)所用PVC型焊縫密封膠要求較高。首先要求焊縫密封膠黏度適宜,能夠用涂膠機(jī)涂布或用手動(dòng)擠膠槍擠涂;要求具有良好的觸變性,在堆積一定的厚度時(shí)不流淌,加熱塑化后外觀細(xì)膩、平整,無(wú)裂紋及無(wú)起泡現(xiàn)象等。相比國(guó)外產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的PVC焊縫密封膠在實(shí)際應(yīng)用中通常存在加熱時(shí)膠體流淌,對(duì)基材粘接力不足等問(wèn)題。本文選取環(huán)氧樹脂作為增粘劑,考查其對(duì)密封膠性能的影響。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 主要原材料

        PVC糊樹脂,PSM-31,廣州市力本橡膠原料貿(mào)易有限公司;DIDP,工業(yè)級(jí),??松梨冢患{米碳酸鈣,800目,清遠(yuǎn)鑫鑫材料有限公司;氧化鈣,500目,恒豐灰業(yè)有限公司;環(huán)氧樹脂(E-44),6101,上海科凝新材料有限公司;雙氰胺,工業(yè)級(jí),鄭州億豪化工有限公司;有機(jī)脲,UR500,上海眾司實(shí)業(yè)有限公司 。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        基礎(chǔ)膠的制備:在動(dòng)力行星攪拌機(jī)中,投入計(jì)量好的PVC糊樹脂和DIDP,加速攪拌至PVC糊樹脂分散均勻,再加入納米碳酸鈣粉末和氧化鈣粉末,繼續(xù)攪拌至均勻膏狀。

        環(huán)氧樹脂增粘劑的制備:在環(huán)氧樹脂E-44中加入計(jì)量好的有機(jī)脲和雙氰胺攪拌均勻后,用三輥機(jī)壓延2次,使之均勻混合。

        成品膠的制備:將上述基礎(chǔ)膠和環(huán)氧樹脂增粘劑以不同比例混合均勻后,反復(fù)通過(guò)三輥機(jī)至膠體無(wú)顆粒,最后真空脫泡即得密封膠。

        測(cè)試樣品制備:PVC焊縫密封膠在40 ℃時(shí)PVC樹脂吸取增塑劑后產(chǎn)生膨潤(rùn);當(dāng)溫度達(dá)到80 ℃以上時(shí)急速膨潤(rùn);當(dāng)溫度達(dá)到140 ℃以上并保溫10 min,表面固化,保溫20 min,完全塑化。

        1.3 測(cè)試方法

        按GB/T 2411—2008《塑料和硬橡膠使用硬度計(jì)測(cè)定壓痕硬度(邵氏硬度)》測(cè)試硬度;按GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定》測(cè)試力學(xué)性能;按GB/T 7124—2008《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測(cè)定》測(cè)試粘接性能;使用流變儀(Rheolab QC Sn80247807,Z5/Q1-SN7420,美國(guó)An Ton Parr公司)測(cè)試流變性能。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 環(huán)氧樹脂對(duì)硬度的影響

        PVC焊縫膠的傳統(tǒng)填料是碳酸鈣,可為PVC塑溶膠體系提供很好的補(bǔ)強(qiáng)作用,基本能滿足硬度需求。但對(duì)有特殊性能要求的產(chǎn)品來(lái)說(shuō),碳酸鈣的單一填充則不能滿足要求。因?yàn)檫^(guò)多加入碳酸鈣粉,膠體黏度迅速增大,影響其施工性能。同時(shí),碳酸鈣的比例增大導(dǎo)致膠體對(duì)基材的粘接性降低,也會(huì)使膠體密度增大,涂布后容易產(chǎn)生墜膠、膠體龜裂等問(wèn)題[3]。用碳酸鈣粉體對(duì)PVC焊縫膠進(jìn)行填充同時(shí)加入環(huán)氧樹脂是提高膠體硬度的有效方法。

        由圖1可知,隨著環(huán)氧樹脂用量的增加,PVC焊縫膠硬度也隨之升高,當(dāng)添加量大于15%時(shí),膠體的邵A硬度已經(jīng)超過(guò)50。這是由于環(huán)氧樹脂自身固化后具有較高的硬度,當(dāng)其均勻分散到PVC體系后,產(chǎn)生了很好的補(bǔ)強(qiáng)效果。

        2.2 環(huán)氧樹脂對(duì)流變性能的影響

        碳酸鈣的加入,使體系中增塑劑被填料吸收,導(dǎo)致流動(dòng)性下降;環(huán)氧樹脂本身流動(dòng)性差,又加劇了體系流動(dòng)性的降低。

        從圖2可知,當(dāng)環(huán)氧樹脂添加量達(dá)到10%~15%時(shí),膠體施工性能良好。

        2.3 環(huán)氧樹脂對(duì)力學(xué)性能的影響

        PVC焊縫密封膠在40 ℃時(shí)聚氯乙烯樹脂吸取增塑劑后產(chǎn)生膨潤(rùn),溫度達(dá)到80 ℃以上時(shí)加速膨潤(rùn),當(dāng)溫度達(dá)到140 ℃以上時(shí),膠體表面固化,繼續(xù)加熱則完全塑化。由于PVC焊縫膠各組分之間并沒有化學(xué)鍵作用,使得膠體沒有突出的力學(xué)性能。目前市場(chǎng)通用型PVC焊縫密封膠固化后的一般伸長(zhǎng)率在120%,拉伸強(qiáng)度在0.8 MPa左右。

        由圖3可知,隨著環(huán)氧樹脂含量的增加,膠體的拉伸強(qiáng)度增高,伸長(zhǎng)率下降。當(dāng)環(huán)氧樹脂添加量在12%時(shí),膠體的綜合力學(xué)性能良好,此時(shí)膠體伸長(zhǎng)率為120%,拉伸強(qiáng)度達(dá)到1.7 MPa。

        2.4 環(huán)氧樹脂對(duì)粘接性能的影響

        45碳鋼片表面經(jīng)砂紙打磨、溶劑擦洗晾干后,常溫下進(jìn)行涂膠、搭接。80 ℃下預(yù)烘30 min,再置于140 ℃烘箱內(nèi)固化30 min。待試樣冷卻至室溫后進(jìn)行手工剝離,觀察膠斷面形態(tài)。

        實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,環(huán)氧樹脂的加入會(huì)使PVC焊縫膠體系對(duì)鋼基材的粘接性能提高[4],當(dāng)添加量達(dá)到12%時(shí),膠體分子的內(nèi)聚力要小于膠體和基材的粘接力,斷面完全呈現(xiàn)為凝集破壞。

        3 結(jié)論

        PVC糊樹脂和DIDP 添加以環(huán)氧樹脂E-44、雙氰胺和有機(jī)脲制取的環(huán)氧樹脂增粘劑可以制得綜合性能優(yōu)良的PVC焊縫密封膠。環(huán)氧樹脂的加入,使膠體硬度增大、流變性減弱、粘接性增強(qiáng)。當(dāng)添加量達(dá)到12%時(shí),其各性能比較平衡。膠體邵A硬度接近50,流動(dòng)性為6 mm,伸長(zhǎng)率為120%,拉伸強(qiáng)度達(dá)1.7 MPa,對(duì)鋼基材粘接性良好。

        參考文獻(xiàn)

        [1]劉海濤,薛紀(jì)東,鐘漢榮.車用密封膠和粘合劑概述[J].汽車工藝與材料,2009(6):61-64.

        [2]劉波.密封膠在汽車工業(yè)上的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程,2007(11):46-48.

        [3]張文琪.汽車用PVC密封膠的研發(fā)[J].汽車工程師,2011(11):55-57.

        [4]張卓民.PVC密封膠的研制[J].中國(guó)氯堿,2005,6(6):16-17.

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