客车玻璃填缝胶流黑水问题分析

卢海德

银隆新能源股份有限公司 广东 珠海 519000

1 客车玻璃填缝胶

我司应用的玻璃填缝胶是单组分聚氨酯胶。聚氨酯胶黏剂因含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯基和氨酯基,它与含有活泼氢的材料,如客车地板革、竹地板、木地板、陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学胶接力。成品聚氨酯密封胶使用前隔绝空气存储,处于亚稳定状态。施工后,在一定的温度和湿度下,与空气中的湿气反应固化,形成永久的弹性体,固化机理具体如下：

2 黑水成分推理

根据厂家提供的MSDS报告,我司在用的玻璃填缝胶含有将近25-50%的填料,而在黑色聚氨酯密封胶的众多填料中,炭黑是一种必不可少的填充料。根据黑水的黑色特征,可以判定黑水中的黑色物质为炭黑。

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3 炭黑在聚氨酯中的作用

绝大部分的客车玻璃填缝胶都是使用黑色聚氨酯胶,所以炭黑是玻璃填缝胶中必不可少的原材料。炭黑在聚合物中形成三维网状结构达到了很好的补强作用。炭黑的作用机理一般认为有以下四个方面：

①炭黑的容积效应。炭黑的补强作用称为“容积放大效应”。这种现象是基于聚合物大分子链在炭黑粒子表面被吸附,呈现特殊的平面取向状态,增加了分子间的作用力,从而提高了橡胶的强力,能够承受较大的变形。

②主链的有限延伸。炭黑粒子间有很多的分子链,一条链断了,应力由其它链分担,故炭黑起着均匀应力的作用,减少整体的破裂。当伸长太大时,炭黑粒子也会移动,这种移动使应力松弛起着缓和应力的作用。

③分子链的滑动。当炭黑补强聚合物受外力作用时,被吸附的橡胶链段会在炭黑粒子表面滑动伸长,这些性质使聚合物具有承担一定的应力和模量的能力。

④表面吸附层。炭黑使与之相作用的分子链在空间上具有多相性结构。表现出聚氨酯具有高弹性和强度

4 流黑水原因分析

4.1 失效机理分析 高分子材料在加工、存储和使用过程中,由于受热、光照、高能辐射、化学介质、微生物、潮湿等环境因素的影响,逐步发生物理化学性质变化,使性能下降,以致于最后丧失使用价值的过程。聚氨酯材料光老化表现为变硬、变脆、发黏,白色胶发黄,黑色胶流黑水。

聚氨酯的光老化机理分析：

聚氨酯受到330nm～340nm 波长的光照射后,支链和侧基的键能降低,高分子的整体稳定性下降,进而降解产生黄变产物：

聚氨酯的另一种紫外光老化降解机理是氨基甲酸酯基键的断裂。

4.2 流黑水的影响因素

①聚氨酯胶本身的性能。原料的纯度、纳米炭黑的表面改性性能以及在聚合物中的分散性、胶粘剂的制造工艺都会影胶粘剂本身的质量。先进的制造工艺、前沿技术的应用可以减缓聚氨酯的老化进程。

②聚氨酯胶的使用环境。苛刻的使用条件(如阳光照射时间光、高湿高热的环境)下会加速聚氨酯的老化。

③施工工艺。使用酸性或碱性的抹胶液都会使异氰酸酯基首先与这些物质反应,从而破坏胶条表面的交联固 化,加速表面炭黑的析出。

综上所述,高聚氨酯密封胶作为一种高分子材料,长期在光照射(自然光、紫外光)条件下会发生分子链的断裂或基团的脱落。填缝胶在雨水冲刷、阳光暴晒、高热高湿等各种因素的综合作用下,分子链中与炭黑起作用的端链分解,导致胶体中的炭黑析出。经过时间推移,表面析出的炭黑越来越多,当外界下雨时,炭黑受雨水的冲刷就会顺着雨水留到车体上,就出现流黑水的现象。

5 聚氨酯老化的实验方法

目前,研究聚氨酯老化各主机厂没有完全统一的标准,采用较多的是自然气候老化和人加速老化这两种方法。

评价高聚物老化特性最真实的方法是自然气候老化(直接曝露、玻璃下的曝露、黑箱曝露)及自然加速老化等。因此,国内众多的主机厂就选择在海南汽车试验研究所进行零部件的老化实验。但自然气候老化实验也有缺点：试验周期过长,试验结果不可重复性,周边环境条件无法控制,无法进行单因素研究等。

我司目前主要采用人工加速老化试验方法进行聚氨酯胶的老化研究。主要采用UVA-340 紫外光测试、高低温循环测试,耐水测试、臭氧老化、高能辐射老化、电老化以及化学介质老化等方法进行研究。相对于自然气候老化,人工加速老化具有试验周期短,能够对环境条件进行有效控制,试验结果重复性好等优点。

6 结束

总而言之,聚氨酯的老化现象,既与这种材料本身的性质有关,又与产品制造工艺息息有关。目前,我司已着手优化改进密封胶的老化实验,开展各厂家密封胶的横向对比实验,同对开发引进行业内运用成熟、产品一致性更好的聚氨酯密封胶产品,提升产品竞争力!