水基预涂型锁固密封胶概况

刘伟塘，杨颖泰

(1，广州市坚红化工厂，广东 广州 510660；2，中国科学院广州化学研究所，已退休，广东 广州 510650)

水基预涂型锁固密封胶概况

刘伟塘1，杨颖泰2

(1，广州市坚红化工厂，广东 广州 510660；2，中国科学院广州化学研究所，已退休，广东 广州 510650)

国外从20世纪70年代就开展预涂型锁固密封胶的研究及应用工作，因其可部分代替液态型厌氧胶，提高汽车等机械行业生产自动化水平，国内也从上世纪80年代开展预涂型锁固密封胶的研究，并在东风汽车公司成功应用；预涂型锁固密封胶分溶剂型及水基型两大类，水基型具有安全环保等优势，本文概述了水基预涂型密封胶的国内外技术发展概况，主要对水基型预涂微胶囊厌氧锁固密封胶和单组分水基型预涂密封胶的研究、性能及应用情况作了简要的介绍和展望。

水基；预涂；锁固密封胶；微胶囊厌氧胶；干膜胶

前 言

液态厌氧胶自20世纪50年代问世以来，在航天、航空、汽车、机械和轻工等行业得到广泛的应用，随着装配自动化水平的不断提高，水基预涂型锁固密封胶（亦有称为预涂干膜螺纹锁固密封胶）以其独特的使用工艺，在机械工业生产中部分代替了液态厌氧胶，并呈现出逐年增长的态势，现在预涂型锁固密封胶已是国内汽车制造业比较熟悉的一类胶了。这类胶的特点是先把胶涂布于零件的指定区域后，零件在一定的温度下烘干，胶成干膜状附着于零件表面，这种预涂了胶的零件在装配线上应用时不用再涂胶，提高了生产效率，防止漏涂少涂，保证施胶和装配的质量，提高了涂布自动化和装配自动化的水平。近年，水基预涂型锁固密封胶的品种、型号和用量不断增加，得到了较快的发展。

水基预涂型密封胶从固化机理看分为反应固化型和非固化型两大类，而从组分上一般分为双组分与单组分两大类。例如反应固化型的双组分水基预涂型锁固密封胶，其中的水基预涂型微胶囊厌氧胶在机械装配应用时发生反应固化，能兼顾锁固和密封两种特性；而单组分水基预涂型密封胶属于非固化型，一般主要起填充和密封作用，并可数次重复使用。下面就它们的技术及应用作概述：

1 水基预涂型锁固密封胶的发展概况

1.1 国内外发展概况

国外从20世纪70年代就开始发展和应用机械工业用的预涂型锁固密封胶,特别是其中的预涂型微胶囊厌氧胶得到了汽车等机械制造业的重视。Loctite（乐泰）公司在20世纪70及80年代就发展了DRI-LOC牌号的数种水基的微胶囊型预涂胶，日本ThreeBond（三键）也开发了溶剂型的微胶囊型预涂胶，随后再发展了水基甲基丙烯酸酯微胶囊胶及环氧预涂胶，国外其他公司也进行了相似的开发工作。至近年，Loctite（现Henkel汉高）的预涂胶品种已相当多，其中主要有反应固化型DRI-LOC牌号（主要是属于甲基丙烯酸酯型）的200、201、202、203、204、2045、205、STS、2060UV 等 ，BRASS-LOC牌号的2020，以及非固化型预涂胶有VIBRA-SEAL牌 号 的 503、503HV、516、517，DRI-SEAL 牌 号 的513、513HV、5030等等品种[1]。三键和3M还开发了环氧型微胶囊预涂胶，如日本三键的反应固化型的预涂胶主要有丙烯酸酯类的溶剂型2411、2403、2471和水基型的 2457、2475，环氧类的溶剂型2430、2440和水基型的2446，以及非固化型的2360及其系列等产品[2]。我国也在20世纪80年代发展了微胶囊型预涂胶，有水基型的GY-540（广州化学研究所）和溶剂型的ZY-N1（浙江机电研究院），在90年代初作为化学工业部的国家重点项目而由中国科学院广州化学研究所和坚红化工厂（原广州粘合剂化工厂）联合研制了预涂型微胶囊厌氧胶GY-560[3]，随即又作为汽车工业总公司的重点项目与东风汽车公司合作开发应用并获得良好效果。以后，在技术不断进步和提高的背景下广州坚红化工厂又推广了改进型水基型预涂厌氧胶高强度GAY-560（机涂型和人工涂布型两种）、中强度GAY-540、低强度GAY-520等品种以及非固化型的GY-503和GY-516，其中GAY-560已是当前国内汽车制造业等应用较多的一个品种。近年，国内多个公司如天山、回天[4]等等都先后推出了相应的产品，国产预涂胶已得到较快的发展并推广应用[5～9]。

1.2 水基预涂型微胶囊厌氧胶为例的技术与组成简介

最早期的微胶囊厌氧胶是三组分的形式应用的，即包括含有厌氧胶液体的微胶囊、水基黏附剂（例如丙烯酸酯乳液）、固化促进剂，应用（零件涂布）前将三个组分混合，再涂于零件（螺栓）适当部位后烘干就形成覆盖了预涂厌氧胶层（又称干膜）可以室温存放的零件，在零件装配时由于挤压使胶层内的微胶囊破裂，在促进剂的作用下反应固化，而起到对零件的粘接和密封效果。后来，预涂胶又从三组分改变为双组分型，但原理是一样的。其主要关键技术是厌氧胶微胶囊的制造，一般方法是将厌氧胶微小液滴用有机聚合物包封成微胶囊，或是将厌氧胶液通过喷雾或滴入含有引发剂的介质（气体或液体）中，形成表层固化了而核心保持液态的微胶囊，例如专利介绍了用亚硫酸钠等等的水液引发分散在其中的厌氧胶液滴的表层固化而制造厌氧胶微胶囊[10]。在20世纪80年代，市场上又出现了新一代双组分型微胶囊厌氧胶，其特点是厌氧胶液不再需要制备成微胶囊，而是将厌氧胶液或甲基丙烯酸酯单体分散悬浮在（多是水基的）有机黏附剂中，形成浆状的预涂胶液（A组分），应用（涂布）前将固化引发剂的微胶囊粉（B组分）加入到浆状预涂胶液中混合，涂布到零件上后再烘干即形成可以储存随时备用的预涂了厌氧胶的螺纹件。这种方法至今已成为预涂型厌氧胶的主流制造方法，例如将厌氧胶单体等组成物分散悬浮在作为黏附剂的马来酸和乙烯共聚物的水溶液中，并加入其他促进剂和填料，形成预涂厌氧胶的A组分，应用时再加入指定量的B组分微胶囊化了的过氧化物混合，就可进行涂布。例如其一种A组分的代表性组成（质量份）为：水：47,马来酸-乙烯共聚物EMA31：4.3,马来酸-乙烯共聚物EMA91：1.4,二茂铁化合物：0.04,填料：5.8,颜料等：1.4,单体（羟乙基化双酚A双甲基丙烯酸酯）：40,B组分为过氧化物（如过氧化苯甲酰）微胶囊[11]。在这种技术的前提下，可对黏附剂进行多样化选择，许多水溶性的有机化合物都可作为水基黏附剂的主要组成，如从市场容易获得的聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐等商品，甚至是这些水液、乳液的市售商品都可能被采用[12]，这类水基黏附剂的应用在近年已得到国内外较多厂家的重视，此外，由于在这种生产工艺中，微胶囊化仅限于用量较少的固化剂和促进剂，因此简化了生产工艺，降低了成本且容易取得商品原料供应。例如其中涉及微胶囊化的固化剂过氧化物微胶囊，其制造方法早已有不少文献报道[13，14]，故小规模制备并不难，却由于技术要求和安全因素等原因，在国内像广州坚红化工厂那样有十多年批量生产的厂家或能较大规模批量的生产者还较少，国内过氧化物微胶囊产品也未在市场大量供应，而国外相关商品也不便购买，使国内一些生产厂家在微胶囊型预涂胶生产方面受到一些限制。现将一种典型的双组分反应型水基预涂型微胶囊厌氧胶主要组成介绍如下。以下全部是质量份A组分（浆状水剂，共100份重）：水55～60，厌氧性甲基丙烯酸酯单体（芳香族双甲基丙烯酸酯）30～60，黏附剂（丙烯酸酯聚合物或其他高聚物）1～10，石英粉1～5及其它成分。B组分（粉末，用量3～4份）：过氧化苯甲酰微胶囊。A与B组分在应用前先均匀混合，再进行螺纹零件的涂布和烘干，即获得可室温储存的已预涂厌氧胶（微胶囊）的螺纹零件，备用。

GAY-560是一个在国内较广泛应用的国产品，其早期技术（GY-540）是用界面聚合法制造厌氧胶微胶囊，随后即改进为将厌氧胶液（或单体）分散在水基黏附剂中的制造方法，在90年代初采用中国（1993年）专利的马来酸-苯乙烯为主的多元共聚物作为黏附剂的主组成物并研制出了（早期产品的）GY-560,近年，组成和制造技术又有了新的进展，改进了涂布工艺和微胶囊厌氧胶的机械性能、简化了制造工艺，例如其中的黏附剂为采用不止一种的不同化合物的水溶液（或乳液）复合而组成，并经多个汽车等生产厂广泛应用验证后而形成当前正在销售应用的GY-560和GAY-560系列品种。其典型性能见表1。

表1 GAY-560的主要典型性能Table 1 Typical performance of GAY-560

1.3 单组分非固化型预涂锁固密封胶的技术与组成简介

国内较熟悉的有乐泰（汉高）产品，例如VIBRA-SEAL和DRI-SEAL两种牌号的多个产品，特别是其中的VIBRA-SEAL503和516应用较多。表2为相近的国内产品坚红化工厂的金宝牌非固化型预涂胶的部分品种。

表2 广州坚红化工厂金宝牌非固化型预涂胶Table 2 Jinbao Brand non-curing pre-applied sealant made in Guangzhou Jianhong Chemical Factory

单组分非固化型预涂胶，由于是在螺纹件的填充密封时使用，所以其制造技术和工艺也相对简单一些，组成可基本或全部来源于商品，因此，国内较多的生产厂都具备其制造和生产的条件。其组成主要是由各种乳液加上各种填料，据国外资料介绍，其中一种单组分非固化型预涂胶的主要组成（质量分）大致为（全部总量共100份）：丙烯酸酯共聚合物10～30，云母粉 5～10，氧化铁粉 3～5，聚四氟乙烯粉1～5，钛白粉 1～5，石英粉 0.1～1，水及其他。应用前最好先搅拌均匀，在螺纹零件涂布后烘干即获得可室温储存随时应用的已预涂密封剂的零件。据国内广告的介绍，国内能生产单组分非固化型预涂胶的厂家也较水基预涂型微胶囊厌氧胶的生产厂要多。

2 水基预涂型锁固密封胶在国内应用方面的简介

汽车制造业是预涂密封胶的主要用户之一，并较早进行了有关的应用，本文仅列出其中几个方面的点滴进行简介。例如乐泰预涂胶是在中国较早和经多方应用的预涂胶，在90年代就已有多篇文章报道了相关的试验和应用情况[15～17]。

中国科学院广州化学研究所、广州市坚红化工厂、长春汽车材料研究所、东风汽车制造厂技术中心、东风汽车制造厂、东风汽车紧固件公司、上海市紧固件和焊接材料技术研究所、郑州工程机械制造厂等单位也早在90年代就对国产双组分水基型预涂微胶囊厌氧胶的性能和应用分别开展了研究，认为微胶囊厌氧胶的固化物可使接触界面达100%，效果比垫片、锁片、弹簧垫圈、双螺母、槽形螺母等的防松件更好，并可适当降低零件的加工精度，避免振动使螺丝松动，具有良好的防松、防漏、耐化学品性能，还能增加零件的防锈能力。

在货车方面，变速箱、后桥壳及差速器等处通孔锁紧螺柱和丝堵上应用，在防松、防漏方面获得良好效果。在汽车底盘后桥壳螺栓、发动机汽油泵螺栓、横油道螺塞、前后主油道螺塞、回油孔螺塞、变速箱、差速器等处通孔锁紧螺柱和丝堵上、粗滤器螺栓、前支点及前悬置部位的螺栓等处都得到了应用，甚至在洗衣机波轮紧固螺钉、除草机、运动器材等也得到了应用。

在国内，也有文章报道了单组分非固化型预涂密封胶的相关应用试验情况[18]，文中介绍了对EQ1092F车制动管路系统分装阀螺纹接头、EQ6100发动机放水龙头、东风康明斯发动机横油道螺堵、进气管盖螺塞、水温传感器接头、EQ153车制动电子阀、排气制动阀、发动机打气泵接头等部件进行的应用研究。

3 结束语

水基型预涂锁固密封胶（预涂干膜胶）从上世纪80年代开始在中国大陆研制和使用以来，其不仅可代替相当部分的传统锁固密封工艺及零件，还可代替相当部分的液态厌氧胶，其以水为介质，不含挥发性有机物、节能环保、显示出独特的使用性能和工艺的可靠性，在当前向分工精细化、装配高度自动化的社会环境发展中，具有广阔的发展前景。

目前双组分水基型预涂微胶囊厌氧胶已能基本满足汽车、工程机械和轻工机械锁固密封的一般需要，可代替相当部分的液态厌氧胶，但是与国外先进水平相比仍有一定差距，国内的品种不多，产品的机械和工艺性能还应继续提高，环氧类型的预涂微胶囊胶报道很少，有机硅型预涂微胶囊胶也未见实用报道。今后国内还需要发展耐高温，更高强度的品种，还要提高对非活性金属表面的粘合性，使之更接近液态厌氧胶的机械性能。至于单组分水基型预涂密封胶，国内还要加大对成膜剂合成与性能的研究，提高预涂胶的耐油性，特别是耐低沸点烷烃溶剂的性能，继续改善其对金属的黏着力和重复使用性能。

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Pre-applied Threadlocking Sealant and Their Application

LIU Wei-tang1and YANG Yingtai2
(1.Guangzhou Jianhong Chemical Factory,Guangzhou 510660,China;2.Guangzhou Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510650,China)

From the 70s of last century,other countries started to carry out the research and applications for pre-applied threadlocking sealant,because it could partially replace liquid anaerobic adhesive,improve the level of automation for automobile and other machinery industry.China started to do the research for pre-applied threadlocking sealant from the 80s of last century,which had been successful applied into Dongfeng Motor Corporation.There were two types of pre-applied threadlocking sealant,solvent and water-based.The water-based type had safety and environmental protection advantages.An overview of technology development in China and other countries of water based pre-applied sealants was given,it was a brief introduction and prospects on features and applications of water based pre-applied microencapsulated anaerobic threadlocking sealant and one component water based pre-applied sealant.

Water based;pre-applied;threadlocking sealant;microencapsulated anaerobic adhesive;film adhesive

TQ 436.6

A

1001-0017（2012）01-0068-04

2011-07-26

刘伟塘（1964-），男，广东潮阳人，高级工程师，主要从事胶黏剂的研究及技术管理工作。