汽車玻璃用單組份聚氨酯膠粘接機(jī)理及失效原因分析

周玉社 林雄強(qiáng)

衡陽(yáng)市盛亞化工科技有限公司 湖南衡陽(yáng) 421001

聚氨酯膠黏劑（Polyurethane Adhesive）是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)（-NHCOO-）和/或異氰酸酯基（-NCO）的膠黏劑，與之匹配的底涂、活化劑主要成分多為異氰酸酯、硅烷偶聯(lián)劑。聚氨酯膠黏劑具有優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于汽車裝配領(lǐng)域，如擋風(fēng)玻璃與車身粘接、汽車玻璃附屬件與汽車玻璃的粘接、天窗玻璃與框架的粘接等。由于其為反應(yīng)型膠，除表面處理外，底涂、膠的施工環(huán)境、固化環(huán)境與固化時(shí)間也非常重要[1]。

1 粘接接頭力學(xué)模型與常見(jiàn)失效模式

粘接接頭的結(jié)構(gòu)及力學(xué)模型見(jiàn)圖1；從各作用力的大小關(guān)系分析，常見(jiàn)的主要失效模有內(nèi)聚破壞、粘附破壞（見(jiàn)圖2），另有基材破壞、混合破壞。

圖1 粘接接頭結(jié)構(gòu)及力學(xué)模型

圖2 主要失效模式

圖2 四種方案的最終得分

2 粘接機(jī)理

汽車玻璃常用的聚氨酯膠為濕氣固化型單組份聚氨酯膠,所以不論是聚氨酯膠，還是與之匹配的異氰酸酯類底涂、硅烷類活化劑的反應(yīng)都有水的參與，具體反應(yīng)機(jī)理及過(guò)程見(jiàn)圖3。

圖3 濕氣固化型單組份聚氨酯膠反應(yīng)機(jī)理

3 常見(jiàn)失效模式原因分析

3.1 溫濕度

底涂固化溫濕度對(duì)粘接失效模式的影響見(jiàn)表1。

表1 溫濕度對(duì)失效模式的影響

3.2 底涂固化時(shí)間

底涂固化時(shí)間對(duì)粘接失效模式的影響見(jiàn)表2。

表2 底涂固化時(shí)間對(duì)失效模式的影響

4 結(jié)語(yǔ)

涂膠前，溫濕度能顯著影響底涂與水汽的反應(yīng),高溫高濕能明顯加快底涂與水汽的反應(yīng),減少底涂表面有效活化分子數(shù)，進(jìn)而降低底涂與聚氨酯膠間的作用力,從而出現(xiàn)底涂與聚氨酯膠的粘附破壞；涂膠前，底涂固化時(shí)間越長(zhǎng)，底涂表面有效活化分子越少，底涂與聚氨酯膠間的作用力越小，從而出現(xiàn)底涂與聚氨酯膠的粘附破壞[2]。