一种耐候性优异的单组分聚氨酯密封胶的研制

一种耐候性优异的单组分聚氨酯密封胶的研制

以异氰酸酯封端聚氨酯预聚物为主，配合触变剂、增塑剂、碳酸钙、钛白粉、炭黑、耐候性助剂，制备了一种高耐候性单组分聚氨酯密封胶。研究结果表明，钛白粉的种类、炭黑及耐候性助剂对聚氨酯密封胶的耐候性有显著影响。通过在配方中加入3份炭黑、0.8份耐候性助剂，聚氨酯密封胶的耐候性得到显著提高，在长期使用中无龟裂现象，不流黑水。

标签：聚氨酯密封胶；耐候性助剂；耐候性；耐流黑水

从20世纪70年代中期开始，单组分湿气固化聚氨酯密封胶（简称PU）以其高弹性、抗震能力强、耐化学腐蚀、质量轻等优点广泛用于汽车制造业车身玻璃的密封。然而其存在以下缺点：在自然光的紫外线长期照射作用下，会出现光氧化老化现象，机械性能下降，胶体表面发生龟裂，白色密封胶短期会发生明显黄变和龟裂直至严重粉化，黑色密封胶经过雨水冲刷后会流黑水，影响车身外观，同时产品的力学性能显著衰减。本实验针对聚氨酯密封胶耐候性差的缺点，通过筛选合适的助剂，优化配方，制备出一款高耐候性单组分聚氨酯密封胶。

1 实验部分

1.1 实验原料

端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP（异氰酸酯含量2.0%～2.6%），自制；吸水稳定剂，工业级，杭州伊联化工；触变剂，自制；碳酸钙（1 000～2 000目），工业级，苏州良德化工；钛白粉，工业级，美国亨斯曼公司；邻苯类增塑剂，工业级，镇江联成化工；炭黑，工业级，天津卡博特公司；二月桂酸二丁基锡，试剂级，天津试剂厂；高效耐候性助剂，混配。

1.2 实验设备

高速行星分散机，XZH-6型，无锡双叶机械；拉力试验机，AG-1C型，日本岛津；紫外老化试验箱，A-UV型，江苏艾默生公司。

1.3 配胶工艺

在高速行星搅拌机中加入端异氰酸酯聚氨酯预聚物PP与增塑剂、吸水稳定剂，混合5～10 min后，加入干燥过的碳酸钙、钛白粉、炭黑，触变剂，抽真空高速搅拌20 min，再加入高效耐候性助剂，抽真空搅拌20 min后再加入二月桂酸二丁基锡，抽真空搅拌10 min后出料密封保存。

1.4 测试方法

测试样片制备：将胶挤出刮片成（2.0±0.2）mm厚，标准条件下固化7 d；

紫外老化：将固化后的胶片放置于紫外老化箱中进行老化；

拉伸强度及断裂伸长率：按GB/T 528 硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸性能的方法测定（I型，500 mm/min）进行；

胶片外观：用肉眼或50倍显微镜测试老化前后胶片的外观；

流黑水性：紫外老化规定的时间后，用脱脂棉蘸水，均匀擦拭试片表面3次，观察脱脂棉上的黑印程度。

2 结果与讨论

2.1 钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐黄变性的影响

钛白粉的微观结构主要分为金红石型和锐钛型。钛白粉的添加量为4份，在不添加耐候性助剂和炭黑的基础上进行试验，考查钛白粉的结构对聚氨酯密封胶耐候性的影响（见表1）。

从表1可以看出，PU-2较PU-1的耐候性好，表明在聚氨酯密封胶中，金红石性钛白粉的耐候性较锐钛型的好。

2.2 耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性能的影响

通过筛选和复配，合成出了适合聚氨酯密封胶的耐候性助剂。在不添加炭黑的前提下，加入复配的耐候性助剂对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表2。

从表2可以看出，耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性。

2.3 炭黑对聚氨酯密封胶耐候性的影响

炭黑可吸收紫外线，能提高聚氨酯密封胶的耐UV性能。炭黑用量对聚氨酯密封胶耐候性的影响见表3。

从表3可以看出，随着炭黑添加量的增加，胶层的耐候性明显提高。

2.4 聚氨酯密封胶耐流黑水性能的研究

虽然加入大量炭黑后，聚氨酯密封胶的耐候性明显提高，但在实际应用中（如客车玻璃接缝密封）发现，在长时间日晒雨淋后，车体上会有一层黑印，俗称密封胶流黑水。分析原因可能是密封胶经长期日晒雨淋后，胶体表面的聚氨酯树脂会轻微粉化，导致炭黑及填料等会随雨水流出从而产生流黑水现象。鉴于此，综合耐候性助剂和炭黑的优点进行试验，考查了2者对聚氨酯胶耐候性的影响，特别是对耐流黑水性能的影响（见表4）。

从表4可以看出，通过少量的炭黑和耐候性助剂的搭配，可实现聚氨酯密封胶长期老化无龟裂，同时不流黑水。

2.5 性能指标

耐候性单组分聚氨酯密封胶主要性能指标见表5。

该产品经某主机厂进行批量装车验证，以及在海南进行暴晒试验，均没有出现龟裂现象，同时车身无流黑水问题。

3 结论

1）金红石型钛白粉可明显提高聚氨酯密封胶的耐候性；

2）炭黑能提高聚氨酯密封胶的耐候性，但易造成流黑水现象；

3）复配的耐候性助剂能显著提高聚氨酯密封胶的耐候性；

4）通过炭黑和耐候性助剂的复配，制备的聚氨酯密封胶耐候性优异，同时不流黑水。