汽车玻璃用单组份聚氨酯胶粘接机理及失效原因分析

周玉社 林雄强

衡阳市盛亚化工科技有限公司 湖南衡阳 421001

聚氨酯胶黏剂（Polyurethane Adhesive）是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）和/或异氰酸酯基（-NCO）的胶黏剂，与之匹配的底涂、活化剂主要成分多为异氰酸酯、硅烷偶联剂。聚氨酯胶黏剂具有优异的性能，广泛应用于汽车装配领域，如挡风玻璃与车身粘接、汽车玻璃附属件与汽车玻璃的粘接、天窗玻璃与框架的粘接等。由于其为反应型胶，除表面处理外，底涂、胶的施工环境、固化环境与固化时间也非常重要[1]。

1 粘接接头力学模型与常见失效模式

粘接接头的结构及力学模型见图1；从各作用力的大小关系分析，常见的主要失效模有内聚破坏、粘附破坏（见图2），另有基材破坏、混合破坏。

图1 粘接接头结构及力学模型

图2 主要失效模式

图2 四种方案的最终得分

2 粘接机理

汽车玻璃常用的聚氨酯胶为湿气固化型单组份聚氨酯胶,所以不论是聚氨酯胶，还是与之匹配的异氰酸酯类底涂、硅烷类活化剂的反应都有水的参与，具体反应机理及过程见图3。

图3 湿气固化型单组份聚氨酯胶反应机理

3 常见失效模式原因分析

3.1 温湿度

底涂固化温湿度对粘接失效模式的影响见表1。

表1 温湿度对失效模式的影响

3.2 底涂固化时间

底涂固化时间对粘接失效模式的影响见表2。

表2 底涂固化时间对失效模式的影响

4 结语

涂胶前，温湿度能显著影响底涂与水汽的反应,高温高湿能明显加快底涂与水汽的反应,减少底涂表面有效活化分子数，进而降低底涂与聚氨酯胶间的作用力,从而出现底涂与聚氨酯胶的粘附破坏；涂胶前，底涂固化时间越长，底涂表面有效活化分子越少，底涂与聚氨酯胶间的作用力越小，从而出现底涂与聚氨酯胶的粘附破坏[2]。