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摘要:以异氰酸酯封端聚氨酯预聚物为主,配合触变剂、增塑剂、碳酸钙、钛白粉、炭黑、耐候性助剂,制备了一种高耐候性单组分聚氨酯密封胶。研究结果表明,钛白粉的种类、炭黑及耐候性助剂对聚氨酯密封胶的耐候性有显著影响。通过在配方中加入3份炭黑、0.8份耐候性助剂,聚氨酯密封胶的耐候性得到显著提高,在长期使用中无龟裂现象,不流黑水。
关键词:聚氨酯密封胶;耐候性助剂;耐候性;耐流黑水
中图分类号:TQ 436+.6 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2015)11-0053-03
从20世纪70年代中期开始,单组分湿气固化聚氨酯密封胶(简称PU)以其高弹性、抗震能力强、耐化学腐蚀、质量轻等优点广泛用于汽车制造业车身玻璃的密封。然而其存在以下缺点:在自然光的紫外线长期照射作用下,会出现光氧化老化现象,机械性能下降,胶体表面发生龟裂,白色密封胶短期会发生明显黄变和龟裂直至严重粉化,黑色密封胶经过雨水冲刷后会流黑水,影响车身外观,同时产品的力学性能显著衰减。本实验针对聚氨酯密封胶耐候性差的缺点,通过筛选合适的助剂,优化配方,制备出一款高耐候性单组分聚氨酯密封胶。
1 实验部分
1.1 实验原料
端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP(异氰酸酯含量2.0%~2.6%),自制;吸水稳定剂,工业级,杭州伊联化工;触变剂,自制;碳酸钙(1 000~2 000目),工业级,苏州良德化工;钛白粉,工业级,美国亨斯曼公司;邻苯类增塑剂,工业级,镇江联成化工;炭黑,工业级,天津卡博特公司;二月桂酸二丁基锡,试剂级,天津试剂厂;高效耐候性助剂,混配。
1.2 实验设备
高速行星分散机,XZH-6型,无锡双叶机械;拉力试验机,AG-1C型,日本岛津;紫外老化试验箱,A-UV型,江苏艾默生公司。
1.3 配胶工艺
在高速行星搅拌机中加入端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP与增塑剂、吸水稳定剂,混合5~10 min后,加入干燥过的碳酸钙、钛白粉、炭黑,触变剂,抽真空高速搅拌20 min,再加入高效耐候性助剂,抽真空搅拌20 min后再加入二月桂酸二丁基锡,抽真空搅拌10 min后出料密封保存。
1.4 测试方法
测试样片制备:将胶挤出刮片成(2.0±0.2)mm厚,标准条件下固化7 d;
紫外老化:将固化后的胶片放置于紫外老化箱中进行老化;
拉伸强度及断裂伸长率:按GB/T 528 硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸性能的方法测定(I型,500 mm/min)进行;
胶片外观:用肉眼或50倍显微镜测试老化前后胶片的外观;
流黑水性:紫外老化规定的时间后,用脱脂棉蘸水,均匀擦拭试片表面3次,观察脱脂棉上的黑印程度。
2 结果与讨论
2.1 钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐黄变性的影响
钛白粉的微观结构主要分为金红石型和锐钛型。钛白粉的添加量为4份,在不添加耐候性助剂和炭黑的基础上进行试验,考查钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐候性的影响(见表1)。
从表1可以看出,PU-2较PU-1的耐候性好,表明在聚氨酯密封胶中,金红石性钛白粉的耐候性较锐钛型的好。
2.2 耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性能的影响
通过筛选和复配,合成出了适合聚氨酯密封胶的耐候性助剂。在不添加炭黑的前提下,加入复配的耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表2。
从表2可以看出,耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性。
2.3 炭黑对聚氨酯密封胶耐候性的影响
炭黑可吸收紫外线,能提高聚氨酯密封胶的耐UV性能。炭黑用量对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表3。
从表3可以看出,随着炭黑添加量的增加,胶层的耐候性明显提高。
2.4 聚氨酯密封胶耐流黑水性能的研究
虽然加入大量炭黑后,聚氨酯密封胶的耐候性明显提高,但在实际应用中(如客车玻璃接缝密封)发现,在长时间日晒雨淋后,车体上会有一层黑印,俗称密封胶流黑水。分析原因可能是密封胶经长期日晒雨淋后,胶体表面的聚氨酯树脂会轻微粉化,导致炭黑及填料等会随雨水流出从而产生流黑水现象。鉴于此,综合耐候性助剂和炭黑的优点进行试验,考查了2者对聚氨酯胶耐候性的影响,特别是对耐流黑水性能的影响(见表4)。
从表4可以看出,通过少量的炭黑和耐候性助剂的搭配,可实现聚氨酯密封胶长期老化无龟裂,同时不流黑水。
2.5 性能指标
耐候性单组分聚氨酯密封胶主要性能指标见表5。
该产品经某主机厂进行批量装车验证,以及在海南进行暴晒试验,均没有出现龟裂现象,同时车身无流黑水问题。
3 结论
1)金红石型钛白粉可明显提高聚氨酯密封胶的耐候性;
2)炭黑能提高聚氨酯密封胶的耐候性,但易造成流黑水现象;
3)复配的耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性;
4)通过炭黑和耐候性助剂的复配,制备的聚氨酯密封胶耐候性优异,同时不流黑水。
关键词:聚氨酯密封胶;耐候性助剂;耐候性;耐流黑水
中图分类号:TQ 436+.6 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2015)11-0053-03
从20世纪70年代中期开始,单组分湿气固化聚氨酯密封胶(简称PU)以其高弹性、抗震能力强、耐化学腐蚀、质量轻等优点广泛用于汽车制造业车身玻璃的密封。然而其存在以下缺点:在自然光的紫外线长期照射作用下,会出现光氧化老化现象,机械性能下降,胶体表面发生龟裂,白色密封胶短期会发生明显黄变和龟裂直至严重粉化,黑色密封胶经过雨水冲刷后会流黑水,影响车身外观,同时产品的力学性能显著衰减。本实验针对聚氨酯密封胶耐候性差的缺点,通过筛选合适的助剂,优化配方,制备出一款高耐候性单组分聚氨酯密封胶。
1 实验部分
1.1 实验原料
端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP(异氰酸酯含量2.0%~2.6%),自制;吸水稳定剂,工业级,杭州伊联化工;触变剂,自制;碳酸钙(1 000~2 000目),工业级,苏州良德化工;钛白粉,工业级,美国亨斯曼公司;邻苯类增塑剂,工业级,镇江联成化工;炭黑,工业级,天津卡博特公司;二月桂酸二丁基锡,试剂级,天津试剂厂;高效耐候性助剂,混配。
1.2 实验设备
高速行星分散机,XZH-6型,无锡双叶机械;拉力试验机,AG-1C型,日本岛津;紫外老化试验箱,A-UV型,江苏艾默生公司。
1.3 配胶工艺
在高速行星搅拌机中加入端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP与增塑剂、吸水稳定剂,混合5~10 min后,加入干燥过的碳酸钙、钛白粉、炭黑,触变剂,抽真空高速搅拌20 min,再加入高效耐候性助剂,抽真空搅拌20 min后再加入二月桂酸二丁基锡,抽真空搅拌10 min后出料密封保存。
1.4 测试方法
测试样片制备:将胶挤出刮片成(2.0±0.2)mm厚,标准条件下固化7 d;
紫外老化:将固化后的胶片放置于紫外老化箱中进行老化;
拉伸强度及断裂伸长率:按GB/T 528 硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸性能的方法测定(I型,500 mm/min)进行;
胶片外观:用肉眼或50倍显微镜测试老化前后胶片的外观;
流黑水性:紫外老化规定的时间后,用脱脂棉蘸水,均匀擦拭试片表面3次,观察脱脂棉上的黑印程度。
2 结果与讨论
2.1 钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐黄变性的影响
钛白粉的微观结构主要分为金红石型和锐钛型。钛白粉的添加量为4份,在不添加耐候性助剂和炭黑的基础上进行试验,考查钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐候性的影响(见表1)。
从表1可以看出,PU-2较PU-1的耐候性好,表明在聚氨酯密封胶中,金红石性钛白粉的耐候性较锐钛型的好。
2.2 耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性能的影响
通过筛选和复配,合成出了适合聚氨酯密封胶的耐候性助剂。在不添加炭黑的前提下,加入复配的耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表2。
从表2可以看出,耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性。
2.3 炭黑对聚氨酯密封胶耐候性的影响
炭黑可吸收紫外线,能提高聚氨酯密封胶的耐UV性能。炭黑用量对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表3。
从表3可以看出,随着炭黑添加量的增加,胶层的耐候性明显提高。
2.4 聚氨酯密封胶耐流黑水性能的研究
虽然加入大量炭黑后,聚氨酯密封胶的耐候性明显提高,但在实际应用中(如客车玻璃接缝密封)发现,在长时间日晒雨淋后,车体上会有一层黑印,俗称密封胶流黑水。分析原因可能是密封胶经长期日晒雨淋后,胶体表面的聚氨酯树脂会轻微粉化,导致炭黑及填料等会随雨水流出从而产生流黑水现象。鉴于此,综合耐候性助剂和炭黑的优点进行试验,考查了2者对聚氨酯胶耐候性的影响,特别是对耐流黑水性能的影响(见表4)。
从表4可以看出,通过少量的炭黑和耐候性助剂的搭配,可实现聚氨酯密封胶长期老化无龟裂,同时不流黑水。
2.5 性能指标
耐候性单组分聚氨酯密封胶主要性能指标见表5。
该产品经某主机厂进行批量装车验证,以及在海南进行暴晒试验,均没有出现龟裂现象,同时车身无流黑水问题。
3 结论
1)金红石型钛白粉可明显提高聚氨酯密封胶的耐候性;
2)炭黑能提高聚氨酯密封胶的耐候性,但易造成流黑水现象;
3)复配的耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性;
4)通过炭黑和耐候性助剂的复配,制备的聚氨酯密封胶耐候性优异,同时不流黑水。