CN107236515A - 一种汽车折边胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种汽车折边胶的制备方法。本发明将竹纤维与乙酸溶液混合静置，再加入马来酸酐、桐油等搅拌反应，经喷雾干燥得喷雾干燥物备用，再取苯酚、乙酸乙酯等搅拌溶解，并滴加硫酸溶液反应后，经冷藏、过滤、洗涤、干燥得干燥物，与环氧氯丙烷、备用喷雾干燥物等混合搅拌，再经蒸馏得蒸馏剩余物，与聚丁二烯橡胶等物质搅拌，冷却得出料物，再与碳化硅、氮化镁等物质混合搅拌制得汽车折边胶。本发明制备步骤简单，所得汽车折边胶具有较好的耐湿热性，使用后具有较高的剪切强度保持率及较好的破坏形式，可延长基体使用寿命2～3年。

Description

一种汽车折边胶的制备方法
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种汽车折边胶的制备方法。
背景技术
随着汽车制造技术的发展和不断提高的性能要求，胶粘剂的应用越来越广泛，品种已日益齐全，汽车折边胶便是其中应用在汽车焊装工艺上的一类重要胶种。该胶主要用于车门、发动机罩盖、行李箱盖等折边部位的粘接，不仅起到取代点焊、消除凹坑、保证车身平滑美观的作用，还能够增强结构、密封车体，并防止粘接部位因无法涂到油漆而过早锈蚀的发生。汽车经常户外使用，湿热老化是影响汽车使用寿命，特别是折边胶使用寿命的重要因素。折边胶通过加热固化成型，返修困难，要求有较长的使用寿命，因此其耐湿热性能十分重要。
目前外汽车生产中使用的折边胶有环氧树脂类粘接剂、聚氯乙烯类粘接剂、合成橡胶类胶粘剂、聚丙烯酸酯类粘接剂等。其中，聚氯乙烯类折边胶强度不高、受热时有腐蚀性气体放出；聚丙烯酸酯类折边胶通常为双组份，使用时需混合，有明显刺激性气味；由于聚氯乙烯类粘接剂和聚丙烯酸酯类折边胶存在环保问题，已经被渐渐淘汰。合成橡胶类胶粘剂是以合成橡胶为基料制得的合成胶粘剂，具有优异的弹性，使用方便、初粘力强，但粘接强度不高，耐热性也差，属于非结构胶粘剂。而环氧树脂类胶粘剂是这几类折边胶中使用较好的，其强度高，受热分解时无腐蚀性气体放出，抗腐蚀性好。环氧树脂类折边胶中使用最广的是双氰胺-环氧树脂体系折边胶，它具有贮存稳定性和粘接性能优异、原料来源广泛、成本低等优点，但由于双氰胺-环氧树脂体系折边胶在使用过程中，湿汽或水经常与之接触，并渗透到环氧胶体系中，导致其耐湿热性差，剪切强度保持率低，影响其应用。
因此，亟待开发一种耐湿热性好、剪切强度保持率高的折边胶具有必要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统汽车折边胶在使用过程中，湿汽、水经常与之接触，并渗透到环氧胶体系中，导致其耐湿热性差，剪切强度保持率低，影响其应用的弊端，提供了一种汽车折边胶的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）将竹纤维和质量分数为3％乙酸溶液放入容器中搅拌均匀，静置，再加入马来酸酐，在70～90℃下搅拌40～50min，分别向容器中加入N,N-二甲基甲酰胺及桐油，升高温度至92～98℃，反应2～4h，冷却至室温后，对容器中的物质进行喷雾干燥，收集喷雾干燥物，备用；
（2）按重量份数计，取60～80份苯酚、16～22份乙酸乙酯、20～26份甲苯及3～5份甜菜碱，搅拌溶解，再置于32～36℃中，加入75％硫酸溶液，搅拌反应3～4h，降温至2℃，静置3～6h后进行过滤，收集滤液；
（3）按重量份数计，取60～70份滤液、40～45份环氧氯丙烷、70～90份蒸馏水和110～160份苯及22～26份备用的喷雾干燥物加入反应器中，加热至60～65℃，再加入30～35份1.8mol/L氢氧化钠溶液，搅拌4～6h，将反应器中的物质进行蒸馏，去除蒸馏水和苯，收集蒸馏剩余物；
（4）按重量份数计，取300～400份蒸馏剩余物、110～130份聚丁二烯橡胶、40～46份六亚甲基二异氰酸酯及7～9份过硫酸铵放入反应釜中，设定温度为110～130℃，压力为0.6～0.8MPa，搅拌4～6h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）再按重量份数计，取400～500份上述出料物、60～65份碳化硅、110～115份氮化镁、80～85份氧化铝、53～58份二氧化硅、13～19份二乙烯三胺、20～23份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、12～15份三甲基硅烷及14～18份己二酸二酰肼放入混合机中混合，收集混合物，即可。
所述步骤（1）中竹纤维和质量分数为3％乙酸溶液质量比为8～10:22～25。
所述步骤（1）中马来酸酐的加入量为竹纤维质量的30～35％的。
所述步骤（1）N,N-二甲基甲酰胺及桐油的质量比为2:5，N,N-二甲基甲酰胺的加入量与马来酸酐的加入量相等。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明通过马来酸酐接枝改性竹纤维，再利用桐油对竹纤维进行表面改性，增加疏水性能，通过改性的竹纤维对以环氧氯丙烷等原料形成环氧树脂进行改性，增加疏水性能，同时提高力学性能；
（2）将含有改性后的环氧树脂的蒸馏剩余物与聚丁二烯橡胶，在高温高压，六亚甲基二异氰酸酯及过硫酸铵作用下，聚丁二烯橡胶上的端羧基与改性后的环氧树脂发生化学键合作用，形成含有柔性链段的嵌段物，提高其韧性，增加耐湿热性；
（3）本发明通过添加碳化硅等作为填料，进一步增加了汽车折边胶耐湿热性。
具体实施方式
喷雾干燥物的制备：按质量比8～10:22～25，取80～90g竹纤维和220～250g质量分数为3％乙酸溶液放入容器中，静置10～15min，再向容器中加入竹纤维质量30～35％的马来酸酐，并将容器置于水浴锅中，设定温度为70～90℃，以200r/min搅拌40～50min；在搅拌结束后，分别向容器中加入N,N-二甲基甲酰胺及桐油，升高温度至92～98℃，以110r/min搅拌反应2～4h，再自然冷却至室温后，对容器中的物质进行喷雾干燥，收集喷雾干燥物。所述N,N-二甲基甲酰胺及桐油的质量比为2:5，N,N-二甲基甲酰胺的加入量为马来酸酐等质量。
蒸馏剩余物的制备：
（1）按重量份数计，取60～80份苯酚、16～22份乙酸乙酯、20～26份甲苯及3～5份甜菜碱，搅拌溶解，再置于32～36℃中，带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，以180r/min搅拌溶解20～30min，设定温度为32～36℃，使用滴液漏斗将32～36mL质量分数为75％硫酸溶液以1滴/s速率滴加至三口烧瓶中，待质量分数为75％硫酸溶液滴加完成后，搅拌反应3～4h，将三口烧瓶置于2℃冷藏室中静置3～6h后进行过滤，收集滤液；
（2）按重量份数计，取60～70份滤液、40～45份环氧氯丙烷、70～90份蒸馏水和110～160份苯及22～26份备用的喷雾干燥物加入反应器中，加热至60～65℃，再加入30～35份1.8mol/L氢氧化钠溶液，搅拌4～6h，将反应器中的物质进行蒸馏，去除蒸馏水和苯，收集蒸馏剩余物。
汽车折边胶的制备：
（1）按重量份数计，取300～400份蒸馏剩余物、110～130份聚丁二烯橡胶、40～46份六亚甲基二异氰酸酯及7～9份过硫酸铵放入反应釜中，设定温度为110～130℃，压力为0.6～0.8MPa，搅拌4～6h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（2）再按重量份数计，取400～500份上述出料物、60～65份碳化硅、110～115份氮化镁、80～85份氧化铝、53～58份二氧化硅、13～19份二乙烯三胺、20～23份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、12～15份三甲基硅烷及14～18份己二酸二酰肼放入混合机中以150r/min混合30～40min，收集混合物，即可。
实例1
喷雾干燥物的制备：按质量比8:22，取80g竹纤维和220g质量分数为3％乙酸溶液放入容器中，静置10min，再向容器中加入竹纤维质量30％的马来酸酐，并将容器置于水浴锅中，设定温度为70℃，以200r/min搅拌40min；在搅拌结束后，分别向容器中加入N,N-二甲基甲酰胺及桐油，升高温度至92℃，以110r/min搅拌反应2h，再自然冷却至室温后，对容器中的物质进行喷雾干燥，收集喷雾干燥物。所述N,N-二甲基甲酰胺及桐油的质量比为2:5，N,N-二甲基甲酰胺的加入量为马来酸酐等质量。
蒸馏剩余物的制备：
（1）按重量份数计，取60份苯酚、16份乙酸乙酯、20份甲苯及3份甜菜碱，搅拌溶解，再置于32℃中，带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，以180r/min搅拌溶解20min，设定温度为32℃，使用滴液漏斗将32mL质量分数为75％硫酸溶液以1滴/s速率滴加至三口烧瓶中，待质量分数为75％硫酸溶液滴加完成后，搅拌反应3h，将三口烧瓶置于2℃冷藏室中静置3h后进行过滤，收集滤液；
（2）按重量份数计，取60份滤液、40份环氧氯丙烷、70份蒸馏水和110份苯及22份备用的喷雾干燥物加入反应器中，加热至60℃，再加入30份1.8mol/L氢氧化钠溶液，搅拌4h，将反应器中的物质进行蒸馏，去除蒸馏水和苯，收集蒸馏剩余物。
汽车折边胶的制备：
（1）按重量份数计，取300份蒸馏剩余物、110份聚丁二烯橡胶、40份六亚甲基二异氰酸酯及7份过硫酸铵放入反应釜中，设定温度为110℃，压力为0.6MPa，搅拌4h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（2）再按重量份数计，取400份上述出料物、60份碳化硅、110份氮化镁、80份氧化铝、53份二氧化硅、13份二乙烯三胺、20份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、12份三甲基硅烷及14份己二酸二酰肼放入混合机中以150r/min混合30min，收集混合物，即可。
将需涂胶的折边基体表面灰尘、污渍清理干净，再将本发明制得的汽车折边胶装入涂胶枪中，控制压力为0.3MPa，胶条直径为0.8mm，将折边胶均匀涂覆于清理干净后的折边基面上，待涂覆结束，于170℃下固化28min即可。本发明汽车折边胶具有较好的耐湿热性和较高的剪切强度保持率，可有效延长折边基体的使用寿命，与使用传统汽车折边胶相比，使用本发明汽车折边胶的折边基体使用寿命延长了2年。
实例2
喷雾干燥物的制备：按质量比9:23，取85g竹纤维和235g质量分数为3％乙酸溶液放入容器中，静置13min，再向容器中加入竹纤维质量33％的马来酸酐，并将容器置于水浴锅中，设定温度为80℃，以200r/min搅拌45min；在搅拌结束后，分别向容器中加入N,N-二甲基甲酰胺及桐油，升高温度至95℃，以110r/min搅拌反应3h，再自然冷却至室温后，对容器中的物质进行喷雾干燥，收集喷雾干燥物。所述N,N-二甲基甲酰胺及桐油的质量比为2:5，N,N-二甲基甲酰胺的加入量为马来酸酐等质量。
蒸馏剩余物的制备：
（1）按重量份数计，取70份苯酚、19份乙酸乙酯、23份甲苯及4份甜菜碱，搅拌溶解，再置于34℃中，带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，以180r/min搅拌溶解25min，设定温度为34℃，使用滴液漏斗将34mL质量分数为75％硫酸溶液以1滴/s速率滴加至三口烧瓶中，待质量分数为75％硫酸溶液滴加完成后，搅拌反应4h，将三口烧瓶置于2℃冷藏室中静置5h后进行过滤，收集滤液；
（2）按重量份数计，取65份滤液、43份环氧氯丙烷、80份蒸馏水和135份苯及24份备用的喷雾干燥物加入反应器中，加热至63℃，再加入33份1.8mol/L氢氧化钠溶液，搅拌5h，将反应器中的物质进行蒸馏，去除蒸馏水和苯，收集蒸馏剩余物。
汽车折边胶的制备：
（1）按重量份数计，取350份蒸馏剩余物、120份聚丁二烯橡胶、43份六亚甲基二异氰酸酯及8份过硫酸铵放入反应釜中，设定温度为120℃，压力为0.7MPa，搅拌5h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（2）再按重量份数计，取450份上述出料物、63份碳化硅、113份氮化镁、83份氧化铝、55份二氧化硅、16份二乙烯三胺、21份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、14份三甲基硅烷及16份己二酸二酰肼放入混合机中以150r/min混合35min，收集混合物，即可。
将需涂胶的折边基体表面灰尘、污渍清理干净，再将本发明制得的汽车折边胶装入涂胶枪中，控制压力为0.4MPa，胶条直径为0.9mm，将折边胶均匀涂覆于清理干净后的折边基面上，待涂覆结束，于175℃下固化30min即可。本发明汽车折边胶具有较好的耐湿热性和较高的剪切强度保持率，可有效延长折边基体的使用寿命，与使用传统汽车折边胶相比，使用本发明汽车折边胶的折边基体使用寿命延长了3年。
实例3
喷雾干燥物的制备：按质量比10:25，取90g竹纤维和250g质量分数为3％乙酸溶液放入容器中，静置15min，再向容器中加入竹纤维质量35％的马来酸酐，并将容器置于水浴锅中，设定温度为90℃，以200r/min搅拌50min；在搅拌结束后，分别向容器中加入N,N-二甲基甲酰胺及桐油，升高温度至98℃，以110r/min搅拌反应4h，再自然冷却至室温后，对容器中的物质进行喷雾干燥，收集喷雾干燥物。所述N,N-二甲基甲酰胺及桐油的质量比为2:5，N,N-二甲基甲酰胺的加入量为马来酸酐等质量。
蒸馏剩余物的制备：
（1）按重量份数计，取80份苯酚、22份乙酸乙酯、26份甲苯及5份甜菜碱，搅拌溶解，再置于36℃中，带有搅拌器、温度计及滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶置于水浴锅中，以180r/min搅拌溶解30min，设定温度为36℃，使用滴液漏斗将36mL质量分数为75％硫酸溶液以1滴/s速率滴加至三口烧瓶中，待质量分数为75％硫酸溶液滴加完成后，搅拌反应4h，将三口烧瓶置于2℃冷藏室中静置6h后进行过滤，收集滤液；
（2）按重量份数计，取70份滤液、45份环氧氯丙烷、90份蒸馏水和160份苯及26份备用的喷雾干燥物加入反应器中，加热至65℃，再加入35份1.8mol/L氢氧化钠溶液，搅拌6h，将反应器中的物质进行蒸馏，去除蒸馏水和苯，收集蒸馏剩余物。
汽车折边胶的制备：
（1）按重量份数计，取400份蒸馏剩余物、130份聚丁二烯橡胶、46份六亚甲基二异氰酸酯及9份过硫酸铵放入反应釜中，设定温度为130℃，压力为0.8MPa，搅拌6h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（2）再按重量份数计，取500份上述出料物、65份碳化硅、115份氮化镁、85份氧化铝、58份二氧化硅、19份二乙烯三胺、23份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、15份三甲基硅烷及18份己二酸二酰肼放入混合机中以150r/min混合40min，收集混合物，即可。
将需涂胶的折边基体表面灰尘、污渍清理干净，再将本发明制得的汽车折边胶装入涂胶枪中，控制压力为0.4MPa，胶条直径为1.0mm，将折边胶均匀涂覆于清理干净后的折边基面上，待涂覆结束，于180℃下固化32min即可。本发明汽车折边胶具有较好的耐湿热性和较高的剪切强度保持率，可有效延长折边基体的使用寿命，与使用传统汽车折边胶相比，使用本发明汽车折边胶的折边基体使用寿命延长了3年。
将上述实施例所得汽车折边胶与常规的汽车折边胶性能进行检测，并进行对比，结果如表一所示。
表一：
例子 拉伸剪切强度保持率（%） 固化后的剪切强度（MPa） 破坏形式
1# <94.5 <29.5 粘附破坏
实例1 95.1 30.6 内聚破坏
实例2 96.9 32.9 内聚破坏
实例3 98.6 35.1 内聚破坏
备注：1#为常规的汽车折边胶；上表中的拉伸剪切强度保持率为本发明汽车折边胶与常规的汽车折边胶在75℃下放置22天，再在-22℃下放置4天后检测得到的。
由上表可知，本发明汽车折边胶具有较好的耐湿热性，使用后具有较高的剪切强度保持率及较好的破坏形式。

Claims (4)

1.一种汽车折边胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将竹纤维和质量分数为3％乙酸溶液放入容器中搅拌均匀，静置，再加入马来酸酐，在70～90℃下搅拌40～50min，分别向容器中加入N,N-二甲基甲酰胺及桐油，升高温度至92～98℃，反应2～4h，冷却至室温后，对容器中的物质进行喷雾干燥，收集喷雾干燥物，备用；
（2）按重量份数计，取60～80份苯酚、16～22份乙酸乙酯、20～26份甲苯及3～5份甜菜碱，搅拌溶解，再置于32～36℃中，加入75％硫酸溶液，搅拌反应3～4h，降温至2℃，静置3～6h后进行过滤，收集滤液；
（3）按重量份数计，取60～70份滤液、40～45份环氧氯丙烷、70～90份蒸馏水和110～160份苯及22～26份备用的喷雾干燥物加入反应器中，加热至60～65℃，再加入30～35份1.8mol/L氢氧化钠溶液，搅拌4～6h，将反应器中的物质进行蒸馏，去除蒸馏水和苯，收集蒸馏剩余物；
（4）按重量份数计，取300～400份蒸馏剩余物、110～130份聚丁二烯橡胶、40～46份六亚甲基二异氰酸酯及7～9份过硫酸铵放入反应釜中，设定温度为110～130℃，压力为0.6～0.8MPa，搅拌4～6h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）再按重量份数计，取400～500份上述出料物、60～65份碳化硅、110～115份氮化镁、80～85份氧化铝、53～58份二氧化硅、13～19份二乙烯三胺、20～23份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、12～15份三甲基硅烷及14～18份己二酸二酰肼放入混合机中混合，收集混合物，即可。
2.根据权利要求1所述的一种汽车折边胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中竹纤维和质量分数为3％乙酸溶液质量比为8～10:22～25。
3.根据权利要求1所述的一种汽车折边胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中马来酸酐的加入量为竹纤维质量的30～35％的。
4.根据权利要求1所述的一种汽车折边胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）N,N-二甲基甲酰胺及桐油的质量比为2:5，N,N-二甲基甲酰胺的加入量与马来酸酐的加入量相等。
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