單組分濕固化密封劑綜述
2006-10-16 08:25 來源:中國膠粘劑網 責編:中華印刷包裝網
單組分密封劑主要用于建筑連接處嵌縫和汽車玻璃直接安裝,此時使用速度至關重要,且應適應施工環境溫度和濕度。汽車制造業中主要使用中、高模量密封劑。汽車擋風玻璃需高模量密封劑,車體粘接密封用中模量,以提高抗扭曲性。建筑密封劑常常僅用作填縫而不起粘接作用,因此要求其具有低模量伴以高形變下抗破壞性能,以保證在冷熱交變時或在受外力沖擊時能適應位移變量而無損。發達國家幾乎90%現生產的汽車擋風玻璃采用直接安裝玻璃工藝,美、歐、日幾乎全部。該工藝不僅解決了安全問題,且因結構符合空氣動力學原理,可減少氣流阻力,使車速加快,節約能源。每扇玻璃窗平均需800-1000g聚氨酯膠粘密封劑,F該工藝已擴展到汽車后、側窗。又因性能/價格誘人,正拓寬到卡車、大轎車、火車客車廂以及城市輕軌車廂等方面應用。其用量正在快速增長。
汽車擋風玻璃用膠粘密封劑是由聚氨酯預聚物加有觸變劑、穩定劑、增塑劑、發泡抑制劑、催化劑等助劑以及填料、顏料等配伍而成。因其具有良好的粘接強度、耐老化、耐震動疲勞、耐水解、耐低溫和上色性等特征,近年發展迅速。據報道美國該類密封劑需求量8-10萬t/a。Essex Specialty Products、Sunstar和Sika等公司以生產經營汽車擋風玻璃直接裝配用單組分聚氨酯密封劑而著稱。
中國2000年汽車用聚氨酯膠粘劑和密封劑量估計約499t,以進口產品為主。山東化工廠、深圳奧博膠粘劑化工有限公司、北京龍苑化工機電技術公司、長春依多科化工公司、北京高盟化工有限公司等有產品生產,此外,湖北省2003年已立項新建一汽車用聚氨酯密封劑項目,欲投資2000萬元,建設能力為1000t/a單組分車用擋風玻璃粘接密封劑和1000t其他產品【18】。國產品性能質量普遍稍遜一籌。主要表現在固化遲緩,需對涂漆鋼板和玻璃分別用不同底涂劑處理,施工不便,聚氨酯密封劑老化性能欠佳;最大問題是產品批間穩定性差,F正在研究解決措施。
歐洲大約5%汽車擋風玻璃由于損壞而需替換。普通擋風玻璃聚氨酯密封劑在空氣中固化至少需幾天,使車輛修理擱置時間太長,不能滿足用戶要求。鑒此需開發固化、駛離時間均短的聚氨酯膠粘密封劑。也就是說,替換擋風玻璃后能安全行駛所需擱置時間短。全球各地氣候條件差異太大,低濕度和/或低溫對固化均不利,因此密封劑固化尚需考慮這一因素。Sika開發出一牌號為Sika Tack Move,專為修理用的新型單組分聚氨酯密封劑,其固化條件可從-10℃至40℃,相對濕度可從10%至約100%,固化時間1h【19】。產品符合聯邦動力車輛安全標準212 (FMVSS212),即在車速48km/h時,車頭撞擊堅硬障礙物時,粘接擋風玻璃必須保證不移動,否則會影響氣囊的功能,使擋風玻璃飛離車身。
山東北方現代化學工業有限公司(原山東化工廠)上世紀90年代從歐洲引進生產單組分濕氣固化型聚氨酯密封劑的技術和生產設備,推出AM-130多用途聚氨酯密封劑和AM-140聚氨酯擋風玻璃密封劑。在消化吸收的基礎上相繼開發出AM-120系列產品,在國內市場獲得廣泛應用。2003年又研制出新超強度聚氨酯粘接/密封劑,表干時間30-60min,固化速度4.0-4.7mm/24h,拉伸強度≥14.0MPa,剪切強度≥7.0MPa,斷裂伸長率≥500%,撕裂強度≥40.0N/mm(一般市場產品技術資料拉伸強度≤8.0MPa,撕裂強度≤30.0N/mm);產品已存7個月,無甚變化。
該公司在行星式攪拌專用制膠設備中制備密封劑?蛇x用兩種或兩種以上多異氰酸酯與不同多元醇反應制備幾種預聚物,在制備聚氨酯粘接/密封劑時調節使用才能得到高綜合性能的產品。預聚物用量適當多一些,一般產品拉伸強度和撕裂強度會高一些。填料如炭黑、白炭黑不同廠、不同牌號和指標對產品性能影響很大。不同增塑劑的增塑能力、粘度、酸值和水分以及與聚氨酯預聚物和填料等的相容性均需考慮,否則影響性能。作為汽車擋風玻璃密封劑,該公司測玻璃/碳鋼等金屬搭接剪切強度,為提高有時需加一些增粘改性材料。拉伸強度、剪切強度和撕裂強度需均衡考慮提高。影響硬度和斷裂伸長率的因素:增塑劑、填料和預聚物的品種和用量。影響表干時間和固化速度:催化劑體系及催化劑或助催化劑用量,預聚物體系、預聚物-NCO%、預聚物用量;施工環境溫度和相對濕度。
中國大陸上世紀70年代開始研發聚氨酯密封劑,90年代大連第二有機化工廠、黎明化工研究院、江蘇省化工研究所、重慶雙龍化工實業公司等單位均先后開發成功,并有小量產品。隨著汽車、建筑業的快速發展要求,不少合資、獨資和民營企業紛紛建廠生產,如北京西令膠粘密封材料公司、北京森聚柯高分子材料公司、長春漢高表面技術公司、上海依多柯化工公司、杭州之江有機硅公司、河北永興實業公司、北京高盟化工有限公司、淄博海特曼化工有限公司、吉林超隆化工有限公司、寧波特種機械修造廠、深圳市鴻三松實業有限公司等。由于生產工藝、設備裝置、包裝器材等尚不能完全滿足要求,高性能產品尚難形成規模能力。許多大專院校、研究院所正在積極研究解決目前存在的問題,如低模量高伸長、高模量高強度、觸干和固化時間短、環境適應性寬、貯存穩定性長等品類。預期將在不久將來會改變國內高檔聚氨酯密封劑依靠進口的局面。目前我國密封劑形成以聚硫、丙烯酸酯、硅酮和聚氨酯四大產品為支柱的新興產業。在《國家化學建材產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要》中提到“十五”發展目標,建筑密封材料以發展硅酮和聚氨酯密封劑為主。
近年高粘度多組分密封性優良的雙行星式或多軸攪拌器和密閉換罐式反應釜以及真空灌裝機等設備均有商品,為單組分濕固化聚氨酯密封劑制備提供了硬件。
為解決單組分濕固化聚氨酯密封劑固化速度慢問題,現采用雙組分單包裝,即以主劑和固化劑按體積比1;1,分別裝于兩個小管內,合裝于一個大包裝擠出管內。當活塞同速將主劑和固化劑擠出時,兩劑匯合進入一靜態混合器,混合后注入密封接縫。這樣,固化速度可由催化劑量、兩組分活性基團活性及其配比等來調節控制。受約因素比單組分濕固化型少得多。貯存穩定性也得到一定程度的改善。
目前用子彈筒包裝單組分密封劑,往往貯存期太短。原因是加工不均勻,公差大,不密封,筒材塑料屏蔽性差,加之結構復雜,需多層,成本高,F改用復合膜香腸式包裝,配以相應的擠出器具,效果不錯,成本也低。大多國內外企業均采用。(peter)
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