一種耐候性優異的單組分聚氨酯密封膠的研制

唐禮道，韓勝利，趙祖培，王爭業，趙勇剛

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄陽 441057）

一種耐候性優異的單組分聚氨酯密封膠的研制

唐禮道，韓勝利，趙祖培，王爭業，趙勇剛

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄陽 441057）

以異氰酸酯封端聚氨酯預聚物為主，配合觸變劑、增塑劑、碳酸鈣、鈦白粉、炭黑、耐候性助劑，制備了一種高耐候性單組分聚氨酯密封膠。研究結果表明，鈦白粉的種類、炭黑及耐候性助劑對聚氨酯密封膠的耐候性有顯著影響。通過在配方中加入3份炭黑、0.8份耐候性助劑，聚氨酯密封膠的耐候性得到顯著提高，在長期使用中無龜裂現象，不流黑水。

聚氨酯密封膠；耐候性助劑；耐候性；耐流黑水

從20世紀70年代中期開始，單組分濕氣固化聚氨酯密封膠（簡稱PU）以其高彈性、抗震能力強、耐化學腐蝕、質量輕等優點廣泛用于汽車制造業車身玻璃的密封。然而其存在以下缺點：在自然光的紫外線長期照射作用下，會出現光氧化老化現象，機械性能下降，膠體表面發生龜裂，白色密封膠短期會發生明顯黃變和龜裂直至嚴重粉化，黑色密封膠經過雨水沖刷后會流黑水，影響車身外觀，同時產品的力學性能顯著衰減。本實驗針對聚氨酯密封膠耐候性差的缺點，通過篩選合適的助劑，優化配方，制備出一款高耐候性單組分聚氨酯密封膠。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

端異氰酸酯聚氨酯預聚物PP（異氰酸酯含量2.0%～2.6%），自制；吸水穩定劑，工業級，杭州伊聯化工；觸變劑，自制；碳酸鈣（1 000～2 000目），工業級，蘇州良德化工；鈦白粉，工業級，美國亨斯曼公司；鄰苯類增塑劑，工業級，鎮江聯成化工；炭黑，工業級，天津卡博特公司；二月桂酸二丁基錫，試劑級，天津試劑廠；高效耐候性助劑，混配。

1.2 實驗設備

高速行星分散機，XZH-6型，無錫雙葉機械；拉力試驗機，AG-1C型，日本島津；紫外老化試驗箱，A-UV型，江蘇艾默生公司。

1.3 配膠工藝

在高速行星攪拌機中加入端異氰酸酯聚氨酯預聚物PP與增塑劑、吸水穩定劑，混合5～10 min后，加入干燥過的碳酸鈣、鈦白粉、炭黑，觸變劑，抽真空高速攪拌20 min，再加入高效耐候性助劑，抽真空攪拌20 min后再加入二月桂酸二丁基錫，抽真空攪拌10 min后出料密封保存。

1.4 測試方法

測試樣片制備：將膠擠出刮片成（2.0±0.2）mm厚，標準條件下固化7 d；

紫外老化：將固化后的膠片放置于紫外老化箱中進行老化；

拉伸強度及斷裂伸長率：按GB/T 528 硫化橡膠和熱塑性橡膠拉伸性能的方法測定（I型，500 mm/min）進行；

膠片外觀：用肉眼或50倍顯微鏡測試老化前后膠片的外觀；

流黑水性：紫外老化規定的時間后，用脫脂棉蘸水，均勻擦拭試片表面3次，觀察脫脂棉上的黑印程度。

2 結果與討論

2.1 鈦白粉的結構對聚氨酯密封膠耐黃變性的影響

鈦白粉的微觀結構主要分為金紅石型和銳鈦型。鈦白粉的添加量為4份，在不添加耐候性助劑和炭黑的基礎上進行試驗，考查鈦白粉的結構對聚氨酯密封膠耐候性的影響（見表1）。

從表1可以看出，PU-2較PU-1的耐候性好，表明在聚氨酯密封膠中，金紅石性鈦白粉的耐候性較銳鈦型的好。

表1 鈦白粉的結構對聚氨酯密封膠耐候性的影響Tab.1 Influence of titanium dioxide structure on weather resistance of polyurethane sealant

2.2 耐候性助劑對聚氨酯密封膠耐候性能的影響

通過篩選和復配，合成出了適合聚氨酯密封膠的耐候性助劑。在不添加炭黑的前提下，加入復配的耐候性助劑對聚氨酯密封膠耐候性的影響見表2。

表2 耐候性助劑對聚氨酯密封膠耐候性的影響Tab.2 Influence of weather resistant agent on weather resistance of polyurethane sealant

從表2可以看出，耐候性助劑能顯著提高聚氨酯密封膠的耐候性。

2.3 炭黑對聚氨酯密封膠耐候性的影響

炭黑可吸收紫外線，能提高聚氨酯密封膠的耐UV性能。炭黑用量對聚氨酯密封膠耐候性的影響見表3。

從表3可以看出，隨著炭黑添加量的增加，膠層的耐候性明顯提高。

2.4 聚氨酯密封膠耐流黑水性能的研究

雖然加入大量炭黑后，聚氨酯密封膠的耐候性明顯提高，但在實際應用中（如客車玻璃接縫密封）發現，在長時間日曬雨淋后，車體上會有一層黑印，俗稱密封膠流黑水。分析原因可能是密封膠經長期日曬雨淋后，膠體表面的聚氨酯樹脂會輕微粉化，導致炭黑及填料等會隨雨水流出從而產生流黑水現象。鑒于此，綜合耐候性助劑和炭黑的優點進行試驗，考查了2者對聚氨酯膠耐候性的影響，特別是對耐流黑水性能的影響（見表4）。

表4 炭黑和耐候性助劑對聚氨酯膠耐流黑水性能的影響Tab.4 Influence of carbon black and additives on weather resistance of polyurethane sealant

從表4可以看出，通過少量的炭黑和耐候性助劑的搭配，可實現聚氨酯密封膠長期老化無龜裂，同時不流黑水。

2.5 性能指標

耐候性單組分聚氨酯密封膠主要性能指標見表5。

表5 耐候性單組分聚氨酯密封膠的性能指標Tab.5 Performance of one-component polyurethane sealant with high weather resistance

該產品經某主機廠進行批量裝車驗證，以及在海南進行暴曬試驗，均沒有出現龜裂現象，同時車身無流黑水問題。

3 結論

1）金紅石型鈦白粉可明顯提高聚氨酯密封膠的耐候性；

2）炭黑能提高聚氨酯密封膠的耐候性，但易造成流黑水現象；

3）復配的耐候性助劑能顯著提高聚氨酯密封膠的耐候性；

4）通過炭黑和耐候性助劑的復配，制備的聚氨酯密封膠耐候性優異，同時不流黑水。

Preparation of a one-component polyurethane sealant with excellent weather resistance

TANG Li-Dao， HAN Sheng-Li， ZHAO Zu-Pei， WANG Zheng-ye， ZHAO Yong-gang （Huibei Huitian New Material Co.，Ltd.， Xiangyang， Hubei 441057， China）

A one-component polyurethane sealant with excellent weather resistance was prepared with isocyanate terminated polyurethane prepolymer as the basic material， thixotropic agent， plasticizer， calcium carbonate， titanium dioxide，carbon black and weather resistant additives. The results showed that the types of titanium dioxide， carbon black and weather resistance additives had significant effects on the weather resistance of polyurethane sealant. The weather resistance of the polyurethane sealant increased by adding 3 parts carbon black and 0.8 parts weather resistant additives. There was no crack and no blackwater flowing during using the polyurethane sealant for a long time.

polyurethane sealant； weather resistance additives； weather resistant； no blackwater flowing

TQ 436+.6

A

1001-5922（2015）11-0053-03

2015-04-20

唐禮道（1981-），男，碩士。主要從事單組分聚氨酯膠的研究及應用。E-mail：tangld2000@163.com。