介紹了兩類常用的水基型汽車內(nèi)飾膠粘劑如水基聚氨酯膠粘劑、水基丙烯酸酯膠粘劑在汽車內(nèi)部裝飾上的應(yīng)用現(xiàn)狀及各自的研究進(jìn)展，展望了水基型汽車內(nèi)飾膠的發(fā)展前景。

引言

汽車內(nèi)飾件種類繁多，材料性質(zhì)各不相同。汽車內(nèi)部裝飾大多數(shù)使用人造革、聚氨酯泡沫塑料、塑料壁紙、乳膠海綿、人造地毯、布、絲絨和木材等多種非金屬材料。內(nèi)飾膠把內(nèi)飾件粘接到汽車內(nèi)部，例如頂蓬、地毯、門板、儀表盤等，增加車內(nèi)美觀。聚氨酯軟泡沫或其與PVC膜或纖維布復(fù)合的材料是國內(nèi)汽車中用量大的內(nèi)裝飾材料之一，特別是卡車、中巴車和大客車用的很普遍。目前，在國內(nèi)粘貼汽車內(nèi)飾件大多還是使用易燃、有毒、污染環(huán)境的溶劑型膠粘劑，以氯丁膠為主。溶劑型膠粘劑不僅造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)，對施工人員的健康造成很大威脅，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。另外，使用溶劑型膠粘劑裝飾的汽車，在裝飾后很長一段時間內(nèi)，夾在其中的有機(jī)溶劑將不斷地緩慢釋放出來，使司乘人員受到傷害，汽車質(zhì)量也受到影響。因此，世界各國都在大力研究、生產(chǎn)和推廣環(huán)保型的水基汽車內(nèi)飾膠粘劑。(文章來源本站)

1、水基膠粘劑與溶劑型膠粘劑的主要區(qū)別

膠粘劑類型主要有溶劑型、熱熔型和水基型等，水基膠粘劑分為水溶型和水分散型，本文提到的水基型膠粘劑是指水分散型膠粘劑。水基膠粘劑并不是簡單地用水作分散介質(zhì)代替溶劑型膠粘劑中的溶劑，兩者的差別主要在于：溶劑型膠粘劑是以苯、甲苯等有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的均相體系，物相是連續(xù)的。水基膠粘劑是以水作為分散介質(zhì)的非均相體系;溶劑型膠粘劑的分子質(zhì)量較低以保持可涂粘性，而水基膠粘劑的粘度與分子質(zhì)量無關(guān)，它的粘度不隨聚合物分子質(zhì)量的改變有明顯差異，可把聚合物的分子質(zhì)量做得較大以提高其內(nèi)聚強(qiáng)度;在相同的固含量下，水基膠粘劑的粘度一般比溶劑型的低，溶劑型膠粘劑的粘度隨固含量的增高而急劇上升;溶劑型膠粘劑的增粘劑主要是酚醛樹脂，使粘附力和耐熱性都得到提高;水基膠粘劑含表面活性劑、消泡劑和填充劑等;水基膠粘劑易于與其他樹脂或顏料混合以改進(jìn)性能、降低成本;而溶劑型膠粘劑因受到聚合物間的相容性或溶解性的影響，只能與數(shù)量有限的其它品種的樹脂共混;水基膠粘劑和溶劑型膠粘劑的粘合機(jī)理也不相同。

水基型膠粘劑按原料來源主要分為水基聚氨酯膠粘劑、水基聚丙烯酸酯膠粘劑、聚醋酸乙烯類乳液膠、氯丁乳膠、水基環(huán)氧樹脂膠等。其中用作汽車內(nèi)部裝飾的主要是水基聚氨酯膠粘劑和水基聚丙烯酸酯膠粘劑。(文章來源本站)

2、水基型汽車內(nèi)飾膠粘劑的研究進(jìn)展

2.1水基聚氨酯膠粘劑

本文所指的水基聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯分散于水中而形成的膠粘劑，它在國外其應(yīng)用和研究已非常普遍。歐洲早研究開發(fā)了聚氨酯水分散液體系，20世紀(jì)70年代后形成了幾種較為成熟的制備方法，如丙酮法、預(yù)聚體分散法、熔融分散法等。80年代有了應(yīng)用于皮革涂飾、織物整理、涂料的聚氨酯水分散液，直到90年代才逐漸在汽車內(nèi)飾件粘接上應(yīng)用。聚氨酯水分散體的一個重要優(yōu)點(diǎn)是分散體系的粘度與分子質(zhì)量無關(guān)，可制得高固態(tài)含量的產(chǎn)品。它具有無毒、無污染、不燃的特點(diǎn)，可以把分子質(zhì)量做到盡可能大，足夠高的分子質(zhì)量可以使它形成性能優(yōu)良的粘合膜，對多種材料有良好的粘接性能，缺點(diǎn)是聚氨酯的成本較高。

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水基膠的固含量可以在用戶要求下任意調(diào)整，粘度也能隨意調(diào)節(jié)。它可以常溫固化也可以加熱固化，幾乎可以做到VOC為0，因此水基膠在汽車上應(yīng)用增長速度很快。以日本汽車為例，1992年，水性膠只占汽車內(nèi)飾用膠的2%左右，而1996年就已達(dá)到12%，目前汽車內(nèi)飾膠幾乎全部實(shí)現(xiàn)水性化，可謂突飛猛進(jìn)。由于新型汽車塑料部件使用量增加及汽車內(nèi)飾用膠的增加，德國成為水基聚氨酯膠粘劑大的用戶，估計(jì)今后水基聚氨酯膠粘劑的年增長保持在8%～10%。荷蘭ZenecaResins估計(jì)，為滿足汽車工業(yè)新型塑料零部件膠接的需要，歐洲市場每年約需水基聚氨酯粘合劑6000多噸。

在汽車工業(yè)上，水基聚氨酯膠粘劑正在取代傳統(tǒng)的溶劑型粘合劑，開始用于汽車某些部件，如汽車內(nèi)飾件PVC人造革、儀表板、擋泥板、門板、地毯和頂棚上，汽車頂蓬有聚氨酯軟泡沫或其與PVC膜或纖維布復(fù)合的材料、塑料壁紙、乳膠海綿、布、絲絨和木材等，水基聚氨酯膠粘劑對這些材料都有較強(qiáng)的粘結(jié)性。在汽車內(nèi)飾用水基聚氨酯粘合劑研制方面，美國、日本和西歐走在前列。日本Sunstar、Sunnex公司開發(fā)了用于汽車內(nèi)飾的離子型水基聚氨酯粘合劑，具有良好的粘接性和貯存穩(wěn)定性，特別適合于PVC基材的粘接，他們研制的單組分和雙組分水基聚氨酯膠粘劑已用于汽車內(nèi)部裝飾上。美國Evode-Tanner公司開發(fā)了EVO-Tech385系列水基聚氨酯膠粘劑，所粘接的硬質(zhì)基材為ABS、聚丙烯纖維板等，粘接的軟質(zhì)基材包括織物、乙烯基塑料等，具有耐高溫、耐水、粘接強(qiáng)度高等性能，用于汽車的儀表板、前車門、后車門和雜物箱等部位。荷蘭ZenecaResins公司開發(fā)的NeoRez系列水基聚氨酯膠粘劑在低活化溫度下具有良好初粘性和終粘結(jié)強(qiáng)度，且能耐溫(50℃)，對ABS塑料有較好粘接性。

國內(nèi)水基聚氨酯粘合劑的應(yīng)用和研究尚處于起步階段，聚氨酯水分散液研究開發(fā)工作十分活躍，黎明化工研究院開發(fā)了外交聯(lián)型陽離子水分散液膠粘劑J-961，其pH值為3.7～4.2，固含量30%～40%，可用于ABS/尼龍、PVC/PE泡沫、帆布/金屬、玻璃鋼/PS泡沫等材料的粘接。化工部晨光研究所、安徽大學(xué)、山西化工研究所都相繼開展了這方面的研究工作，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，主要是乳液型，水溶性次之，原料多是聚醚型多元醇和TDI，制備方法一般是自乳化、羧酸型、陰離子體系。但水基聚氨酯粘合劑應(yīng)用水平不高，生產(chǎn)廠家不多，且品種單一，尚無大量商品上市，市場上仍以進(jìn)口產(chǎn)品為主。(文章來源本站)

2.2改性水基聚氨酯膠粘劑

為了降低水基聚氨酯膠粘劑的成本，或結(jié)合2種、2種以上聚合物的性能優(yōu)點(diǎn)，取長補(bǔ)短，可使聚氨酯乳液與許多其他類型的乳液膠如氯丁膠乳、丙烯酸酯類乳液、EVA乳液、環(huán)氧樹脂乳液等共混，組成新的高性能、低成本的水基聚氨酯膠粘劑。水基聚氨酯還可以在制備過程中進(jìn)行改性，一種常見的方法是以粒徑很微細(xì)的水基聚氨酯乳液為乳化劑，加入丙烯酸酯、丙烯腈、苯乙烯等不飽和單體及過硫酸鹽為引發(fā)劑，以聚氨酯微粒為種子進(jìn)行乳化聚合。(文章來源本站)

有關(guān)改性水基聚氨酯膠粘劑的研究，美國、日本、西歐也走在前列。美國已開發(fā)了水基聚氨酯—聚丙烯酸酯膠粘劑，其粘結(jié)強(qiáng)度和耐溶劑性等性能較優(yōu)，產(chǎn)品已投放歐美市場。國內(nèi)關(guān)于這方面的研究也有報道。如許戈文等用環(huán)氧樹脂改性聚氨酯陽離子乳液得到了水基聚氨酯膠粘劑，用于汽車內(nèi)部裝飾常用的聚丙烯絨毛的粘接，聚丙烯為非極性結(jié)構(gòu)，它的粘接一直較困難。

該膠粘劑室溫固化后對聚丙烯絨毛粘附力強(qiáng)，耐水性、耐溶劑性、手感優(yōu)異，已獲準(zhǔn)在大型客車的內(nèi)裝飾中應(yīng)用。楊冰等人以特制的含羥基聚丙烯酸酯自交聯(lián)乳液為主體，摻人一定量的多異氰酸酯(MDI或PAPl)溶液，經(jīng)有效的分散、均質(zhì)處理，制備了1種適合于硬質(zhì)聚氯乙烯(PVC-U)材料的水基型粘合體系。

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2.3水基丙烯酸酯膠粘劑

水基丙烯酸酯膠粘劑是以水為分散介質(zhì)，丙烯酸酯為單體經(jīng)聚合形成的膠粘劑。丙烯酸酯乳液成本低，但粘性比聚氨酯分散體和溶劑型產(chǎn)品小。

上世紀(jì)80年代初期，日本Sunstar化學(xué)公司研制成功噴涂混合型雙組分水基丙烯酸酯膠—水基頂棚膠企鵝1230A。這種膠粘劑是一種由聚丙烯酸酯乳液為主劑和能對該乳液起快速凝膠作用的有機(jī)金屬鹽水溶液為膠凝劑的雙組分水基膠。它噴涂時凝膠迅速，初粘強(qiáng)度高，但兩組分配比要求嚴(yán)格，需要專用涂膠設(shè)備。目前已在日本的汽車行業(yè)得到推廣應(yīng)用。

東風(fēng)汽車公司和北京航空材料研究院于90年代初合作開發(fā)研制了SPJ010雙組分水基頂棚膠，其各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到日本企鵝1230A雙組分水基膠的技術(shù)水平，并在東風(fēng)汽車公司的某些車型上獲得應(yīng)用。雙組分水基膠在使用中對主劑和膠凝劑的配比有較嚴(yán)格的要求，需要專用涂膠設(shè)備，使其應(yīng)用范圍受到一定的限制引。因此，眾多汽車廠家希望開發(fā)應(yīng)用單組分水基頂棚膠。(文章來源本站)

湖北大學(xué)化學(xué)系與東風(fēng)汽車公司工藝研究所共同開展了WH-906水基頂棚膠的研制與應(yīng)用工作。該膠是1種高固含量(66%～68%)的單組分丙烯酸酯共聚乳液。與其他單組分水基膠相比，該膠初粘性明顯提高，耐溫性、耐濕性更為優(yōu)越，對PU軟泡沫及其復(fù)合材料與漆涂裝鋼板等材料粘貼的工藝性能和效果可以滿足汽車內(nèi)飾使用要求。但由于膠液水分揮發(fā)受高濕和低溫環(huán)境影響較大，在此環(huán)境下使用，就沒有雙組分水基膠那么好的初粘效果。經(jīng)過幾年的試用與改進(jìn)，現(xiàn)發(fā)展為WH-906系列化產(chǎn)品，該系列化產(chǎn)品主要有WH-906A、WH-906B、WH-906C3種型號，適用于不同情況下的粘結(jié)。WH-906A玻璃化溫度較低，常溫下具有較好的壓敏性，主要適用于被粘接材料都不吸水也不透氣，且能在常溫條件下粘接的情況。WH-906B玻璃化穩(wěn)定較高，在60～90℃下有較好的熱熔壓敏性，它適用于粘接強(qiáng)度要求較高的情況。WH-906C是高頻熱合膠，可賦予幾乎任意材料以高頻熱合性能。上述3種型號的產(chǎn)品都已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)。(文章來源本站)

3、汽車內(nèi)飾用水基膠粘劑的發(fā)展前景

隨著環(huán)保法規(guī)的健全以及人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，溶劑型汽車膠粘劑將會逐漸被環(huán)保型膠粘劑如水基膠粘劑所取代，尤其是水基汽車內(nèi)飾膠的推廣應(yīng)用勢在必行。隨著新型汽車塑料部件的用量增加以及汽車內(nèi)飾膠的不斷水性化，水基膠粘劑在汽車上的用量將會不斷增加，西歐、日本等先進(jìn)的汽車生產(chǎn)國水基聚氨酯膠粘劑每年以8%～10%的速率增長，美國水基膠粘劑占總量的60%，日本的汽車內(nèi)飾膠幾乎全部實(shí)現(xiàn)水性化。我國目前已躍居為世界汽車生產(chǎn)大國，僅轎車年產(chǎn)量就超過100萬輛，位居世界第11位。汽車內(nèi)飾膠占到汽車膠總量的20%以上，如果內(nèi)飾膠全部實(shí)現(xiàn)水性化，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益將非常可觀。