折边胶粘接性能的改性研究
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摘要：旨在研究单组分橡胶硫化体系折边胶在多板材粘接中的应用。使用液体聚丁二烯为主体，马来酸酐改性聚丁二烯为增粘剂，聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂为改性剂，添加一定量的硫化剂、促进剂和填料制备出一种对冷轧钢板、镀锌钢板及铝板均有良好粘接效果的汽车折边胶。结果表明，当马来酸酐改性聚丁二烯（MLPB）用量为10%，聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂添加量为6%，固化温度在160～200℃之间，折边胶在3种板材上的剪切强度均大于10MPa，断裂形式均为内聚破坏，耐湿热性较好，性能较优。
关键词：单组分橡胶硫化体系;多板材粘接;折边胶
中图分类号：TQ437文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）05-0036-03
近年来，汽车制造业迅猛发展，不仅对外观有越来越高的要求，同时对舒适度、驾驶感都有新的追求。折边胶，顾名思义，主要用于车身钣金件折边部位的粘接，被广泛应用在车门、发动机罩盖和行李箱盖板折边区域，不仅能够美观车身，而且可以增强结构，并对车体进行有效的密封。
科技的不断进步带来了汽车制造业新材料、新工艺的技术革新，也促使汽车工业向轻量化发展，因此，对汽车制造过程中多板材粘接提出了新的要求。现有汽车制造中使用的高端折边胶主要为环氧树脂与合成橡胶两大体系，而环氧树脂体系折边胶由于其本体树脂的极性原因，在耐湿热性能方面存在一定的缺陷，为此，在使用过程中受到了一定的制约。本研究旨在研究单组分橡胶硫化体系折边胶在多板材粘接中的应用，通过引入一定量的马来酸酐改性聚丁二烯为增黏剂，聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂为改性剂，改善单组分橡胶硫化体系折边胶在多板材粘接的应用性能。
1实验部分
1.1主要原料
液体聚丁二烯、马来酸酐改性聚丁二烯（MLPB），赢创工业公司;硫磺粉（工业级），临沂星泰化工公司;聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂，国都化工公司;氧化锌（分析纯）、氧化铁（分析纯），上海国药集团化学试剂有限公司;纳米活性碳酸钙（工业级），上海卓越纳米新材料股份有限公司;重质碳酸钙（工业级），江阴市广源超源粉有限公司;促进剂，自制。
冷轧钢板DC-06，宝钢集团;镀锌钢板DX51D+Z，宝钢集团;铝板5182，西南铝业。
1.2仪器与设备
AG-IC电子万能试验机，日本岛津公司;HTM 5020型高速拉伸试验机，Zwick公司;UFE500型烘箱，美尔特公司。SHK双行星动力混合机，广州红运机械厂。
1.3折边胶的制备
将液体聚丁二烯、MLPB和聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂按比例加入到动力混合机中，搅拌30min，再加入聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂、氧化铁、氧化锌、促进剂、重质碳酸钙和纳米活性碳酸钙，在25-50℃、搅拌40min并刮壁后，真空压力为-0.09MPa以上时抽真空搅拌脱泡60min，出料，備用，基础配方组成如表1所示。
1.4试样测试
（1）剪切强度：按照GB/T 7124-2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）》标准，采用电子万能试验机进行测试（试验中所用的冷轧钢板及镀锌钢板均经脱脂或酒精清洗后在防锈油中浸泡10s以上，擦去浮油，在标准状态下垂直放置24h后进行制样测试。选择3种粘接材料进行同材粘接，铝-铝、冷轧钢-冷轧钢和镀锌钢-镀锌钢，在160℃、170℃、180℃、190℃和200℃这5种烘烤条件下固化30min后室温放置24h，再进行测试）。
2结果与讨论
2.1马来酸酐改性聚丁二烯对粘接性能的影响
马来酸酐改性聚丁二烯由于酸酐的存在，对金属板材的粘接起到一定的增强作用。通过调整其用量来探究其对金属板材粘接性能的影响。测试结果如表1所示。
由表1可知：随着MLPB用量的增加，铝板与冷轧钢板的剪切强度与胶层断裂形式均没有明显的变化;而在MLPB用量为0时，镀锌钢板的剪切强度较低，且胶层断裂形式均为界面破坏，表现出较差的界面粘接力;随着MLPB用量的增加，镀锌钢板的剪切强度随之上升，断裂形式也逐渐改善，由界面破坏转变为胶层内聚破坏，由此表明，界面粘接力随着MLPB含量的增加而逐渐增强;当MLPB用量超过10%时，剪切强度基本保持不变，表明此时MLPB对体系粘接性能的影响已达较优效果，无法通过再提高其比例来改善粘接效果。
2.2聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂对粘接性能的影响
有机硅对非铁金属有着良好的粘接效果，有机硅链段也由于其优异的稳定性及更弱的极性，进而对产品的耐候性、耐水性都有较大幅度的提升。环氧树脂对钢板有着较好的粘接效果，但由于其极性较强，故在橡胶体系中的相容性较差;聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂极性相对较弱，与橡胶体系有一定的相容性，引入橡胶体系后对冷轧板的粘接会有较为明显的提升。通过调整聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂用量来研究其对金属板材的粘接效果，结果如表2所示。
由表2可知，在体系引入聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂后，对于镀锌钢板的粘接并没有明显改善，整体表现为界面破坏;对于铝板粘接有一定的提升，但提升效果有限;对于冷轧板粘接有明显的改善，特别是当其用量超过6%后，破坏形式由有一定比例的界面破坏全部变为内聚破坏，且剪切强度也有了明显的提升，再增加其用量后，改善效果达到最优不再变化。
2.3MLPB与聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂对湿热性能的影响
以MLPB添加量为10%，聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂添加量为6%，配制折边胶，在160℃与200℃下固化后，以70℃、100%RH湿度的条件进行湿热老化，对比老化前后的剪切强度及破坏形式，考察其对折边胶湿热性能的影响，结果如表3所示。
由表3可知：当MLPB添加量为10%、聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂添加量为6%以及固化温度在160～200℃时，在铝板、冷轧钢板和镀锌钢板上的剪切强度均大于10MPa，且断裂形式均为内聚破坏，体现出良好的粘接性能;在70℃、100%RH湿热条件下处理7d后，剪切强度下降率<10%，且断裂形式均为内聚破坏;湿热处理14d后，剪切强度下降率<10%，铝板均为内聚破坏，冷轧板及镀锌钢板界面破坏面积<5%，体现出了良好的耐湿热性能。
3结语
（1）MLPB对铝板与冷轧钢板的剪切强度影响较小;随着MLPB含量的增加，镀锌钢板的剪切强度随之上升，断裂形式也逐渐改善;当MLPB用量超过10%时，剪切强度基本保持不变，对体系粘接性能的影响已达相对最优效果。
（2）聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂对于镀锌钢板的粘接并没有明显改善;对于铝板粘接性有一定的提升，但提升效果有限;随着其用量的增加，冷战钢板的剪切强度随之上升，断裂形式也逐渐改善;当其用量超过6%时，改善效果达到相对最优效果。
（3）当MLPB添加量为10%，聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂添加量为6%，在铝板、冷轧钢板和镀锌钢板上剪切强度均大于10MPa，体现出良好的粘接性能;在70%、100%RH湿热条件下处理14d后，剪切强度下降率<10%，界面破坏面积<5%，表现出了良好的耐湿热性能。
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