[发明专利]粘接纤维增强塑料的双组份聚氨酯胶粘剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘接纤维增强塑料的双组份聚氨酯胶粘剂，属于聚氨酯胶粘剂技术领域，该胶粘剂对玻璃纤维增强塑料具有良好的粘接效果。

背景技术

汽车工业发展的趋势要求汽车构件轻量化，使用高性能轻质材料是重要途径。近年来，汽车上用复合材料和塑料代替钢板的技术发展很快，特别是高强度的玻璃纤维增强塑料（FRP），例如片状模塑复合材料(SMC)、树脂转移模塑复合材料（RTM）等被广泛应用于汽车上。然而SMC和RTM材料不便使用传统的焊接技术与车身构架组装，这些零部件需要用聚氨酯胶粘剂进行粘接装配。

 早在1967年美国Goodyear公司就将双组分PU胶用于载重汽车的SMC发动机罩的粘接。随后美国通用汽车公司、福特汽车公司等相继用PU胶对大型载重卡车的SMC部件进行粘接，接着又推广到FRP部件的粘接。1977年福特汽车公司又采用聚氨酯系列胶粘剂用于轿车的发动机盖、驾驶室顶盖、车门板等零部件的粘接。日本20世纪70年代从美国引进聚氨酯胶粘剂技术，应用于丰田汽车公司轿车的生产中。

 目前，用于汽车零部件（SMC等基材）的粘接一般都是双组份PU胶粘剂，它能承受较大的动态负荷和静态负荷。在玻璃纤维增强复合材料的生产中，一般会加入少量脱模剂便于脱模成型，这类小分子的脱模剂容易渗析到基材表面，对粘接造成不利影响。国内厂家通常的粘接工艺是先对纤维增强塑料表面打磨，或者用等离子体/火焰处理，表面清洗干净后再进行粘接。然而，打磨会产生大量的粉尘，不利于车间生产环境，对作业工人造成健康危害；等离子体/火焰处理会消耗大量的能源，需要额外增加设备投资。

另一个经常遇到的问题是聚氨酯胶粘剂在常温下固化慢，为了满足生产节拍，一般会加温加速胶粘剂的固化；然而聚氨酯胶粘剂在高温下固化容易产生气泡，影响到粘接强度并且有可能导致界面破坏，而不是理想的胶粘剂内聚破坏或基材破坏。加温固化也会消耗大量的能源，需要额外增加设备投资。

国外已有专利报道双组份聚氨酯胶粘剂可用于纤维增强塑料的粘接。例如美国专利US3714127中介绍了一种双组份聚氨酯胶粘剂，配合底涂施工，对纤维增强塑料有很好的粘接效果。中国专利CN 103261252 A中介绍了一种双组份聚氨酯胶粘剂，在加热到65℃或更高时迅速固化，与纤维增强塑料（SMC），即使在无底涂漆应用中使用的情况下，粘接破坏倾向期望的纤维撕裂模式。

现有技术粘合剂具有下列缺点：需要对纤维增强塑料基材进行一定的表面处理（机械打磨、底涂、等离子、火焰等）后，才能确保有效粘结。即使无需表面处理，需要经过热处理固化来促进粘合贴合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于粘接纤维增强复合塑料的双组份聚氨酯胶粘剂，所述胶粘剂由异氰酸酯组成的树脂A组份和多元醇组成的固化剂B组份构成。A和B组份分开储存，使用时按照一定比例混合均匀施胶。

树脂A组份是包含多异氰酸酯化合物的混合物，包含40～70 wt.%的多异氰酸酯化合物、2～20 wt.%的聚氨酯预聚物，并具有14%～21 wt.%的平均NCO含量，还包含0～10 wt.%的除水剂、0～30 wt.%的填料、0～15 wt.%的增塑剂。所述异氰酸酯化合物的混合物平均NCO含量优选17～19 wt.%。

固化剂B组份是包含多元醇的混合物，所述多元醇包含5～40wt.%的至少一种聚醚多元醇、20～70 wt.%的至少一种疏水性多元醇、1～5 wt.%的至少一种硅烷偶联剂、2～15 wt.%的树脂、0.05～0.5 wt.%的催化剂、0～10 wt.%的分子筛、0～20 wt.%的填料。

所述胶粘剂A和B组份分开储存，具有优异的储存稳定性。A组分以及B组份中的NCO/OH比例均为1.05:1～1.5:1，过量的异氰酸酯在无底涂粘合体系中提供良好的粘接力。该胶粘剂对玻璃纤维增强塑料有良好的粘接，在无表面处理（打磨、底涂、等离子、火焰等）的条件下，对SMC基材的粘接能达到高度的（≥80%）纤维撕裂破坏。 本发明的双组份聚氨酯胶粘剂是可流动的，具有良好的触变性，在纤维增强塑料上有很好的粘接。该胶粘剂还具有几个理想的性质，在常温下A/B组份混合后可快速固化，快速生成一定的强度；施胶过程中压合的多余量残胶容易清除；A/B组份分开储存，具有良好的储存稳定性。

本发明提供所述双组份聚氨酯胶粘剂在粘接纤维增强塑料，特别适用于载重车/卡车等商用车SMC发动机罩、顶棚和车身板上复合材料的粘接应用，乘用车车身板件复合材料的粘结。