客車玻璃填縫膠流黑水問題分析

盧海德

銀隆新能源股份有限公司 廣東 珠海 519000

1 客車玻璃填縫膠

我司應用的玻璃填縫膠是單組分聚氨酯膠。聚氨酯膠黏劑因含有極性很強、化學活潑性很高的異氰酸酯基和氨酯基,它與含有活潑氫的材料,如客車地板革、竹地板、木地板、陶瓷等多孔材料和金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有著優良的化學膠接力。成品聚氨酯密封膠使用前隔絕空氣存儲,處于亞穩定狀態。施工后,在一定的溫度和濕度下,與空氣中的濕氣反應固化,形成永久的彈性體,固化機理具體如下：

2 黑水成分推理

根據廠家提供的MSDS報告,我司在用的玻璃填縫膠含有將近25-50%的填料,而在黑色聚氨酯密封膠的眾多填料中,炭黑是一種必不可少的填充料。根據黑水的黑色特征,可以判定黑水中的黑色物質為炭黑。

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3 炭黑在聚氨酯中的作用

絕大部分的客車玻璃填縫膠都是使用黑色聚氨酯膠,所以炭黑是玻璃填縫膠中必不可少的原材料。炭黑在聚合物中形成三維網狀結構達到了很好的補強作用。炭黑的作用機理一般認為有以下四個方面：

①炭黑的容積效應。炭黑的補強作用稱為“容積放大效應”。這種現象是基于聚合物大分子鏈在炭黑粒子表面被吸附,呈現特殊的平面取向狀態,增加了分子間的作用力,從而提高了橡膠的強力,能夠承受較大的變形。

②主鏈的有限延伸。炭黑粒子間有很多的分子鏈,一條鏈斷了,應力由其它鏈分擔,故炭黑起著均勻應力的作用,減少整體的破裂。當伸長太大時,炭黑粒子也會移動,這種移動使應力松弛起著緩和應力的作用。

③分子鏈的滑動。當炭黑補強聚合物受外力作用時,被吸附的橡膠鏈段會在炭黑粒子表面滑動伸長,這些性質使聚合物具有承擔一定的應力和模量的能力。

④表面吸附層。炭黑使與之相作用的分子鏈在空間上具有多相性結構。表現出聚氨酯具有高彈性和強度

4 流黑水原因分析

4.1 失效機理分析 高分子材料在加工、存儲和使用過程中,由于受熱、光照、高能輻射、化學介質、微生物、潮濕等環境因素的影響,逐步發生物理化學性質變化,使性能下降,以致于最后喪失使用價值的過程。聚氨酯材料光老化表現為變硬、變脆、發黏,白色膠發黃,黑色膠流黑水。

聚氨酯的光老化機理分析：

聚氨酯受到330nm～340nm 波長的光照射后,支鏈和側基的鍵能降低,高分子的整體穩定性下降,進而降解產生黃變產物：

聚氨酯的另一種紫外光老化降解機理是氨基甲酸酯基鍵的斷裂。

4.2 流黑水的影響因素

①聚氨酯膠本身的性能。原料的純度、納米炭黑的表面改性性能以及在聚合物中的分散性、膠粘劑的制造工藝都會影膠粘劑本身的質量。先進的制造工藝、前沿技術的應用可以減緩聚氨酯的老化進程。

②聚氨酯膠的使用環境?？量痰氖褂脳l件(如陽光照射時間光、高濕高熱的環境)下會加速聚氨酯的老化。

③施工工藝。使用酸性或堿性的抹膠液都會使異氰酸酯基首先與這些物質反應,從而破壞膠條表面的交聯固 化,加速表面炭黑的析出。

綜上所述,高聚氨酯密封膠作為一種高分子材料,長期在光照射(自然光、紫外光)條件下會發生分子鏈的斷裂或基團的脫落。填縫膠在雨水沖刷、陽光暴曬、高熱高濕等各種因素的綜合作用下,分子鏈中與炭黑起作用的端鏈分解,導致膠體中的炭黑析出。經過時間推移,表面析出的炭黑越來越多,當外界下雨時,炭黑受雨水的沖刷就會順著雨水留到車體上,就出現流黑水的現象。

5 聚氨酯老化的實驗方法

目前,研究聚氨酯老化各主機廠沒有完全統一的標準,采用較多的是自然氣候老化和人加速老化這兩種方法。

評價高聚物老化特性最真實的方法是自然氣候老化(直接曝露、玻璃下的曝露、黑箱曝露)及自然加速老化等。因此,國內眾多的主機廠就選擇在海南汽車試驗研究所進行零部件的老化實驗。但自然氣候老化實驗也有缺點：試驗周期過長,試驗結果不可重復性,周邊環境條件無法控制,無法進行單因素研究等。

我司目前主要采用人工加速老化試驗方法進行聚氨酯膠的老化研究。主要采用UVA-340 紫外光測試、高低溫循環測試,耐水測試、臭氧老化、高能輻射老化、電老化以及化學介質老化等方法進行研究。相對于自然氣候老化,人工加速老化具有試驗周期短,能夠對環境條件進行有效控制,試驗結果重復性好等優點。

6 結束

總而言之,聚氨酯的老化現象,既與這種材料本身的性質有關,又與產品制造工藝息息有關。目前,我司已著手優化改進密封膠的老化實驗,開展各廠家密封膠的橫向對比實驗,同對開發引進行業內運用成熟、產品一致性更好的聚氨酯密封膠產品,提升產品競爭力!