基于聚氯乙烯树脂的车用耐湿密封胶的制备及其性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:litiemei101
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聚氯乙烯(PVC)密封胶是由PVC树脂、增塑剂、溶剂和增粘剂等组成的稠状膏体,经过涂胶设备喷涂或挤涂于车身焊缝、焊点以及结构件之间,起到密封、减震、防腐和隔音的作用。然而,在施胶过程中,暴露于湿热环境下的未固化密封胶会吸收空气中的水分,在加热固化阶段出现气泡,并伴随有流淌现象的发生,同时密封胶对基材的附着力也会降低。因此,制备具有较好耐吸湿性能的PVC密封胶就具有非常重要的实际意义。本课题的目的是研究和制备具有耐吸湿性能、抗流挂和滑落性能优异以及对基材具有较好附着力的新型车用PVC密封胶。本论文中,作者分别采取了硅烷偶联剂体系、疏水剂体系和酸酐-环氧体系,对所制备的密封胶进行了吸湿起泡、流挂和滑落、附着力、粘度、压流、傅里叶红外(FTIR)、热重(TG)、差示扫描量热(DSC)、拉伸和搭接剪切测试,研究和分析了不同体系制备的密封胶的耐吸湿性能、流挂和滑落性能以及附着力性能等。结果如下:(1)在含有聚酰胺(PA)和异氰酸酯(Iso)类增粘剂的商用PVC密封胶(LOT)中,利用不同硅烷偶联剂作为助剂制备了PVC密封胶(KH-Sealant),研究了其耐吸湿性能、流挂和滑落性能以及附着力性能。研究发现,1%KH-1170-Sealant耐吸湿性能以及抗流挂和滑落性能较好,附着力提升10.69%。研究了硅烷偶联剂替代LOT中的聚酰胺(PA)增粘剂所制备的密封胶(0%PA-2%KH-Sealant)的性能,研究发现0%PA-2%KH-187-Sealant、0%PA-2%KH-189-Sealant和0%PA-2%KH-1170-Sealant耐吸湿性较好,0%PA-2%KH-1100-Sealant和0%PA-2%KH-1872-Sealant的抗流挂和滑落性能较好。与LOT相比,0%PA-2%KH-189-Sealant的附着力提升16.79%。另外,研究了硅烷偶联剂替代LOT中的异氰酸酯(Iso)类增粘剂所制备的密封胶(0%Iso-2%KH-Sealant)的性能,研究发现0%Iso-2%KH-1100-Sealant、0%Iso-2%KH-189-Sealant和0%Iso-2%KH-1170-Sealant耐吸湿性能以及抗流挂和滑落性能较好。与LOT相比,0%Iso-2%KH-1170-Sealant的附着力提升12.21%。对耐吸湿性较好的密封胶进行了应用性能测试,粘度测试表明LOT粘度大于170000 m Pa·S,而0%PA-2%KH-187-Sealant、0%PA-2%KH-189-Sealant和0%Iso-2%KH-189-Sealant的粘度范围在(120000~150000)m Pa·S之间,符合密封胶生产厂家的要求。压流测试表明,LOT的压流测试时间在43 s以上,而0%PA-2%KH-189-Sealant和0%Iso-2%KH-189-Sealant的压流时间在30 s左右,符合密封胶生产厂家的要求。TG测试和分析表明,所制备的PVC密封胶的初始分解温度和最大分解温度与LOT相差不大。DSC测试和分析表明,采用硅烷偶联剂替代增粘剂所制备的PVC密封胶,固化前后玻璃化转变温度(Tg)与LOT相差不大。拉伸测试表明,0%PA-2%KH-189-Sealant整体拉伸测试结果和LOT接近。搭接剪切测试表明,0%PA-2%KH-189-Sealant的剪切强度相比LOT提升7.08%。综合来看,0%PA-2%KH-189-Sealant的耐吸湿性能最好,符合实际使用要求。(2)在商用PVC密封胶的基础上,利用蓖麻油改性衍生物(疏水剂CA220)、改性聚脲化合物(疏水剂CA227)和聚硅氧烷疏水剂(疏水剂SH-Q)制备了PVC密封胶,研究了其耐吸湿性能、流挂与滑落性能以及附着力性能。研究发现,在LOT中添加疏水剂SH-Q所制备的PVC密封胶(LOT-SH-Q-Sealant)中,LOT-4%SH-Q-Sealant耐吸湿性以及抗流挂和滑落性能较好,附着力提升24.43%。对LOT-4%SH-Q-Sealant进行了应用性能测试,粘度测试表明密封胶粘度较大。压流测试表明,密封胶的压流测试时间较长。TG测试和分析表明,未固化的密封胶在低于300°C时,其热性能与LOT接近;在高于300°C时,热性能略微下降。固化后的密封胶在低于300°C时,其热性能与LOT接近,在高于300°C时,热性能大幅度下降。DSC测试和分析表明,密封胶的Tg在固化前比LOT高3°C左右,在固化后比LOT低10°C左右。拉伸测试表明,密封胶的整体拉伸测试结果为LOT的50%左右,性能不好。搭接剪切测试表明,密封胶的剪切强度为LOT的42.14%,性能也不好,但是其与基材之间出现内聚破坏。接触角测试表明,密封胶表面的水接触角从LOT的83.3°增加到88.7°,表面疏水性增强。(3)利用酸酐-环氧替代LOT中的氧化钙制备了PVC密封胶,研究发现,甲基四氢苯酐和环氧大豆油所制备的PVC密封胶(MTHPA/ESO密封胶,MT-E-Sealant)以及甲基六氢苯酐和环氧大豆油所制备的PVC密封胶(Mc H-HPA/ESO密封胶,Mc-ESealant),其耐吸湿性能不好。虽然酸酐-环氧体系所制备的密封胶的抗流挂和滑落性能较好,但附着力性能不甚理想。另外,对于添加硅烷偶联剂复配MT-E-Sealant或Mc-ESealant所制备的PVC密封胶(1%MT-3%E-KH-Sealant和1%Mc-3%E-KH-Sealant),1%MT-3%E-3%KH-1170-Sealant的气泡数目较少,但是出现开裂;1%MT-3%E-1%KH-1872-Sealant气泡数目虽然较多,但是表面相对较平整,整体耐吸湿性能较好。1%Mc-3%E-3%KH-1170-Sealant抗流挂和滑落性能较好,附着力有所提升,但是表面出现开裂,耐吸湿效果较差;1%Mc-3%E-3%KH-187-Sealant气泡数目虽然较多,但是表面相对较平整,整体耐吸湿性能较好。对于疏水剂SH-Q复配MT-E-Sealant或Mc-E-Sealant所制备的PVC密封胶(MT-E-SH-Sealant和Mc-E-SH-Sealant),其中1%MT-3%E-2%SH-Sealant的耐吸湿性能以及抗流挂和滑落性能较好,附着力有所提升。对耐吸湿性能较好的密封胶进行了应用性能测试,粘度测试表明1%Mc-3%E-3%KH-187-Sealant的粘度在(120000~150000)m Pa·S之间。压流测试表明,1%Mc-3%E-3%KH-187-Sealant的压流时间在21 s左右。TG测试和分析表明,未固化PVC密封胶在200°C以前的热性能与LOT接近,高于200°C时,热性能相较LOT明显下降。固化后PVC密封胶在200°C以前的热性能与LOT接近,高于200°C时,热性能相较LOT下降更加明显。DSC测试和分析表明,所制备的PVC密封胶在固化前后的Tg比LOT提高2°C以上,这是因为半互穿网络结构的形成增加了PVC分子链的运动阻力。拉伸测试表明,所制备的PVC密封胶的抗张强度和断裂伸长率相较LOT下降。搭接剪切测试表明,所制备的PVC密封胶的剪切强度相较LOT下降,整体力学性能较差。
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