聚氨酯胶黏剂在汽车上的应用及研究进展

代飞飞

摘 要：通过对汽车聚氨酯胶粘剂的特点、品种、优点和发展趋势等展开了进一步的分析和研究，并对单组分湿固化聚氨酯、双组分聚氨酯胶粘剂、水性聚氨酯胶粘合剂和聚氨酯反应性热熔胶等在汽车制造和汽车修理方面的应用现状进行研究，指出汽车用聚氨酯胶粘剂将进一步向环保和更高效能的方向发展。

关键词：聚氨酯；胶粘剂；汽车；应用

一、引言

随着时代的发展和科技的不断进步，汽车用胶粘剂和密封胶的市场需求也在持续增加。新型汽车结构中逐步引入了一些金属材质、复合材料或是一些塑料产品，导致汽车所用的胶粘剂和密封胶的用量持续有所增长，对于汽车的内部装饰而言，也会时常用到胶粘剂。[1]在一定意义上来说，国产的轿车平均每辆需要用胶粘剂达到20kg左右，胶粘剂的用量和车型之间具有较大的关系，一般中型车用量为16kg，一般重型车所需要用的胶粘剂数量约为22kg，根据相关数据统计，我国在汽车工业方面对品种多样的胶粘剂和密封胶的总需求量已经突破了10万吨，其中聚氨酯胶的数量达到了1480吨。如果将胶粘剂按照材质来进行分类的话，大致可分为聚氯乙烯胶、沥青底涂胶、环氧胶等多种类型。其中，聚氨酯胶粘剂在韧性上要强于环氧树脂胶粘剂，同时具有良好的室温固化性，具有强度较大的粘接性能。因此聚氨酯胶粘剂在美国、日本等国家都已经优先投入使用，并受到了较为良好的效果，成为当前汽车用主要的胶粘剂之一。

二、汽车用聚氨酯胶粘剂的特点和分类

聚氨酯胶粘剂是一种化学产物，它是由多元异氰酸酯和多元醇反应经过化学作用而产生的化合物，由于它的主体是树脂分子，在樹脂分子中又含有大量的极性基团和活性反应基团。[2]聚氨酯胶粘剂同时还具有较多的优点，例如耐油性、耐磨性和耐寒性等优良性能。除此之外，聚氨酯胶粘剂在汽车的挡风玻璃上也得到了广泛的应用，主要利用的原理是用单组分湿固化聚氨酯密封胶；粘接玻璃纤维增强塑料等多种材料。

三、汽车用聚氨酯胶粘剂所具有的优点

在汽车上常用的聚氨酯胶粘剂一般具有良好的粘接性能，其所适宜的温度在零下40摄氏度到零上100摄氏度。[3]由于聚氨酯胶粘剂具有较好的韧性，尤其是在低温的状态下具有良好的耐冲击振动性，使用寿命较长；另外，聚氨酯胶粘剂内部含有大量的极性和活性反应基团，不管是玻璃材质，还是金属等材料都具有较为优良的粘接性能。聚氨酯胶粘剂还具有良好的耐磨、耐油性能，同时还具有耐细菌的性能。

四、聚氨酯胶粘剂在汽车方面的应用

聚氨酯胶粘剂的组成上包括多异氰酸酯和聚酯或者聚醚。[4]从分子机构组成的角度来讲，是由多元异氰酸酯和多元醇化学作用后的综合性产物。聚氨酯胶粘剂最早兴起是在德国，大约可以追溯到40年代初期，半个多世纪以来人们开始大批量生产聚氨酯胶粘剂，在这个过程中，聚氨酯胶粘剂和密封胶在品种上也开始逐渐变得多种多样，其中包括多异氰酸酯溶剂胶，反应型单、双组分溶剂胶。卷帙胶粘剂由于其自身具有大量的树脂分子，因而对于多种金属材料和塑料制品等都具有良好的粘接作用。汽车的胶粘剂密封胶的种类较多，在分类上也具有多样性。如果按照密封胶的粘接强度来讲，可以分为高强度的结构密封胶、中等强度的密封胶和对强度上没有要求的密封胶。下面针对聚氨酯胶粘剂在汽车装配和维修的过程中各自具有的不同特点进行如下分类。

1.挡风玻璃用单组分湿固化聚氨酯密封胶

单组分湿固化聚氨酯密封胶作为一种反应型密封胶，其内部含有大量的端异氰酸酯集团，可以在室温下和空气中的水分子结合形成具有高强度的弹性体。在一定的意义上来说，[5]单组分湿固化聚氨酯挡风玻璃密封胶的使用效果受到了 广泛的认可，在当前的安装汽车玻璃的时候普遍应用这种密封胶。使用其的效果在于可以将其设计变成具有更为广阔的视野，同时具有增强车身刚性和抗扭曲的作用，从而还可以提高汽车的安全性能。[6]在以往对汽车的密封胶使用情况上，我国汽车制造业一直使用外国进口的聚氨酯挡风玻璃胶，一直到“八五”时期，我国才开始研究这种聚氨酯挡风玻璃胶。

自此以后，国内的相关单位才开始对对其进行积极研究工作，我国也取得了较为重大的突破，例如在长春汽车材料研究所便以聚醚多元醇和多异氰酸酯作为原料，其中也需要加入相应的改性剂PB，涉及到较为特殊的工艺手段，从而所制作出来的成本在指标上能够达到同类产品的水平。[7]但是，在一定的意义上来说，我国所制作出来的产品在技术和质量方面与国外依然存在较大的距离，一般用于高档客车。因此，为了能够进一步提高产品自身所具有的性能，开发单组分湿固化瞬时定位型聚氨酯挡风玻璃胶同样也是将来我国在研发和生产聚氨酯挡风玻璃胶的努力方向。

2.双组分聚氨酯胶粘剂

结构型胶粘剂指的是应用于受力结构件粘接，能够承受较大的负荷和静负荷，维持的使用时间也具有长期性。一般用于汽车结构部件的聚氨酯胶粘剂一般是无溶剂双组分聚氨酯胶粘剂。[8]在1967年，美国Goodyear公司最先成功将双组分聚氨酯胶用于载重汽车的SMC发动机罩的粘接。在近些年来，上海康达化工有限公司对双组分快速固化型聚氨酯密封胶进行了探索和研究，由于它具有能够快速固化的特点，因此我们可以对其提高生产率。对其设计和研制的过程中，它的强度和伸长率等力学性能可以按照用户的需求进行调解，从而满足更高的要求，我们不难想象，这类聚氨酯胶粘剂将会具有较好的应用前景。

五、结束语

随着时代的发展，在汽车制造业方面，对于汽车构件的要求也越来越呈现轻质化的态势，作为时代的青年人，更应该始终保持一种勤奋乐学的心态，对聚氨酯胶粘剂相关的各方面的知识，都应该做到有所了解，从而为我国的汽车产业发展贡献出自己的力量。

参考文献

[1]周一兵.汽车粘接剂密封胶应用手册[M].北京：中国石化出版社，2013.

[2]李绍雄，刘益军.聚氨酯胶粘剂[M].北京：化学工业出版社，2011.

[3]汽车胶粘/密封胶"十一五"专题编写组.我国汽车胶粘剂/密封胶的现状与发展[C].上海：2007年汽车胶行业年会会议文集，2015.

[4]翁汉元.聚氨酯胶粘剂行业现状和发展展望[J].化学推进剂与高分子材料，2011.

[5]闫华，董波.我国胶粘剂的现状及发展趋势[J].化学与黏合，2016.

[6]韩宝乐，等.聚氨酯在现代汽车行业中的应用[J].化学推进剂与高分子材料，2014.

[7]张郧生.汽车胶粘剂密封胶及其应用技术的发展[J].粘接，2012（增刊）.

[8]沈慧芳，等.聚氨酯胶粘剂在汽车上的应用及研究发展[J].化学与黏 合，2015.

（作者单位：长城汽车股份有限公司技术中心）