CN111139009A - 低温油面润湿性能优异的车身结构胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温油面润湿性能优异的车身结构胶及其制备方法，该车身结构胶通过特定配比的缩水甘油醚类环氧树脂、增韧剂、增粘剂、双氰胺、促进剂和填料复配，整体上能够获得优异的低温油面润湿性能，满足低温油面粘接施工要求。

Description

低温油面润湿性能优异的车身结构胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及结构胶技术领域，尤其涉及一种低温油面润湿性能优异的车身结构胶及其制备方法。
背景技术
随着国民需求和行业能力升级，消费者和国内外汽车企业对汽车轻量化、舒适、低噪音等要求越来越强烈。采用车身结构胶可以满足钣金件粘接、增强车身结构、取代部分焊点、加强车身结构粘接韧性、满足碰撞要求、降低车身重量、降低综合成本等需求，已成为各大汽车主机厂应用的热点。
然而，常规车身结构胶在油面钢板上的润湿性能较差。尤其是低温寒冷天气，车身结构胶应用于车身侧围粘接，翻转时容易出现掉胶；应用于全景天窗连接内外板时，固化前的运输、前处理、过电泳等工序易导致钢板挠度变化、间距变化，出现结构胶被拉断或在油面钢板上脱粘等问题，不能完全满足低温寒冷天气下车身结构胶施工技术要求。
发明内容
基于此，有必要提供一种低温油面润湿性能优异的车身结构胶，满足低温条件下粘接施工技术要求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种低温油面润湿性能优异的车身结构胶，主要由如下重量百分比的各原料制备而成：
Figure BDA0002361790890000011
Figure BDA0002361790890000021
其中，所述缩水甘油醚类环氧树脂选自烷基/烷氧基二醇单/双缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、腰果酚缩水甘油醚和蓖麻油三缩水甘油醚中的至少两种；所述增韧剂选自ABS纳米橡胶颗粒、MBS纳米橡胶颗粒和封闭NCO的聚氨酯预聚物中的至少一种；所述增粘剂选自松香及其衍生物、酚醛树脂及其衍生物、萜烯树脂及其衍生物、C5以上的石油树脂、固体环氧树脂中的至少一种。
优选地，所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶主要由如下重量百分比的各原料制备而成：
Figure BDA0002361790890000022
更优选地，所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶主要由如下重量百分比的各原料制备而成：
Figure BDA0002361790890000023
Figure BDA0002361790890000031
在其中一个实施例中，所述缩水甘油醚类环氧树脂优选烷基/烷氧基二醇单/二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、腰果酚缩水甘油醚和蓖麻油三缩水甘油醚中的三种。
进一步地，所述缩水甘油醚类环氧树脂优选重量比为(40-50):(5-15)的主环氧树脂与辅环氧树脂。所述主环氧树脂选自双酚A环氧GELR 128或双酚A环氧BE-188EL，所述辅环氧树脂选自NC-513、NC-514S、聚丙二醇二缩水甘油醚GE-24和蓖麻油三缩水甘油醚GE-35中的至少一种。
其中，ABS纳米橡胶颗粒的主成分为聚苯乙烯-聚丁二烯-聚丙烯腈嵌段共聚物，MBS纳米橡胶颗粒的主成分为聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物，封闭NCO的聚氨酯预聚物是NCO封端的聚氨酯预聚物与羟基化合物、氨基化合物反应形成的预聚体。增韧剂优选ABS纳米橡胶颗粒、MBS纳米橡胶颗粒和封闭NCO的聚氨酯预聚物中的至少两种。
在其中一个实施例中，所述固体环氧树脂选自分子量在800-5000的双酚A二缩水甘油醚或双酚F二缩水甘油醚，更优选分子量在900-1500的双酚A二缩水甘油醚。
在其中一个实施例中，所述促进剂为有机脲及其衍生物，选自芳香族二脲、脂环族二脲、脂肪族二脲或其混合物，特别优选脂环族二脲。
在其中一个实施例中，所述填料选自氧化钙和碳酸钙中的至少一种。
本发明还提供一种低温油面润湿性能优异的车身结构胶的制备方法，包括如下步骤：
按照上述任一项所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶的组成称量各原料；
将缩水甘油醚类环氧树脂、增韧剂和增粘剂于50℃-60℃条件下搅拌至物料完全溶解，得液态混合物；
将所述液态混合物、双氰胺、促进剂和填料加入到动混机中，于30℃-40℃下搅拌反应，真空脱泡至仅保留少量微小气泡，即得。
优选地，所述搅拌反应的工艺参数为：公转频率15Hz，自转频率15Hz，搅拌反应时间为30min-40min。
优选地，所述真空脱泡的工艺参数为：真空压力-0.08MPa至-0.09MPa，搅拌时间30min-40min。
通过控制真空脱泡工艺参数，一方面保证脱除车身结构胶中的大量气泡，防止胶固化后形成缺陷；另一方面还控制仅保留少量微小气泡，降低结构胶固化前的内聚力，进一步提高胶在油面钢板上的附着效果。
本发明的有益效果是：
本发明低温油面润湿性能优异的车身结构胶通过筛选特定种类的缩水甘油醚类环氧树脂、增韧剂、增粘剂与双氰胺、促进剂和填料以特定比例复配反应，整体上可得到低温油面润湿性能优异的车身结构胶，在23℃和0℃的油面抗凹性均能达到恢复原位无断裂；钢片拉开后，在23℃和0℃的破坏型式均达到90％以上内聚破坏，具有优异的粘接性能。
附图说明
图1为抗凹性试验的形变示意图；
图2为破坏时两试片上结构胶的残留情况示意图；图(a)表示100％内聚破坏情况，图(b)表示部分粘附破坏情况。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
原料来源
双酚A环氧GELR 128(环氧当量：180-200)，购自宏昌化工。
双酚A环氧BE-188EL(环氧当量：180-200)，购自长春化工。
聚丙二醇二缩水甘油醚GE-24(环氧当量：300-340)、蓖麻油三缩水甘油醚GE-35(环氧当量：550-650)、有机脲U-52和有机脲U-35均购自美国CVC。
NC-513(环氧当量：425-575)、NC-514S(环氧当量：350-500)均购自卡德莱化工。
ABS纳米橡胶颗粒Blendex338(胶含量70％)，购自美国科聚亚。
MBS纳米橡胶颗粒M711(胶含量：60-70％)，购自日本钟渊。
封闭NCO的聚氨酯预聚物BI 7774(NCO当量1750-2000)，购自德国朗盛。
封闭NCO的聚氨酯预聚物QR 9466(NCO当量1200-1600))，购自日本ADEKE。
固体环氧NPES-901(分子量：900-1000)、固体环氧NPES-902(分子量：1200-1300)、固体环氧NPES-904(分子量：1500-1700)，购自南亚环氧。
松香甘油酯138(软化点：88-102℃)、萜烯酚树脂801(软化点：120-130℃)、C9石油树脂(软化点：90-140℃)，购自沙县立诚化工。
其余试剂均为常规市售。
实施例1
本实施例提供一种车身结构胶，其由如下表1所示的各原料制备而成：
表1实施例1车身结构胶的组成表
Figure BDA0002361790890000061
本实施例的车身结构胶的制备方法包括如下步骤：
S1，按照表1的车身结构胶的组成称量各原料。
S2，将缩水甘油醚类环氧树脂、增韧剂和增粘剂于55±5℃条件搅拌置物料完全溶解，得液态混合物。
S3，将液态混合物、双氰胺、促进剂和填料加入到动混机中，于35±5℃下搅拌反应4h，搅拌反应的工艺参数为：公转频率15Hz，自转频率15Hz，搅拌反应时间为35min。再进行真空脱泡至仅含少量微小气泡，真空脱泡的工艺参数为：真空压力-0.08MPa至-0.09MPa，搅拌时间35min，即得。
实施例2
本实施例提供一种车身结构胶，其由如下表2所示的各原料制备而成：
表2实施例2车身结构胶的组成表
Figure BDA0002361790890000071
本实施例的车身结构胶的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种车身结构胶，其由如下表3所示的各原料制备而成：
表3实施例3车身结构胶的组成表
Figure BDA0002361790890000072
Figure BDA0002361790890000081
本实施例的车身结构胶的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种车身结构胶，其由如下表4所示的各原料制备而成：
表4实施例4车身结构胶的组成表
Figure BDA0002361790890000082
本实施例的车身结构胶的制备方法与实施例1相同。
对比例1
本实施例提供一种车身结构胶，其由如下表5所示的各原料制备而成：
表5对比例1车身结构胶的组成表
Figure BDA0002361790890000091
本对比例的车身结构胶的制备方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种车身结构胶，其由如下表6所示的各原料制备而成：
表6对比例2车身结构胶的组成表
Figure BDA0002361790890000092
Figure BDA0002361790890000101
本对比例的车身结构胶的制备方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种结构胶，其由如下表7所示的各原料制备而成：
表7对比例3车身结构胶的组成表
Figure BDA0002361790890000102
本对比例的结构胶的制备方法包括如下步骤：
S1，按照表7的结构胶的组成称量各原料。
S2，将缩水甘油醚类环氧树脂和增韧剂于55±5℃条件搅拌置物料完全溶解，得液态混合物。
S3，将液态混合物、双氰胺、促进剂和填料加入到动混机中，于35±5℃下搅拌反应4h，搅拌反应的工艺参数为：公转频率15Hz，自转频率15Hz，搅拌反应时间为35min。再进行真空脱泡，真空脱泡的工艺参数为：真空压力大于-0.095MPa，搅拌时间60min，即得。
油面抗凹性测试及胶残留情况测试：
所用试片均为DC04碳钢试片(150mm*50mm*0.8mm)。将试片用丙酮(或丁酮)擦洗干净，晾干后在表面均匀涂上防锈油(QUAKER 6130N)，涂油量约2.5g/m2。
请结合图1，在23±2℃或者0±2℃恒温箱内，分别将3g结构胶施于一个试片中间，并垂直试片方向左右各放置1颗1mm的陶瓷球，在试片两端放置3mm的垫块，将另一个试片放置于顶部，将结构胶夹在两试片中间制成夹心结构。再用手按压顶钢板的中央部位，使其弯曲到距离底钢板1mm，保持5秒，松开手指，如此操作3次。钢板恢复后，从侧面观察结构胶是否出现断裂。若胶带无断裂，表面合格；若胶带断裂，表明不合格。
请进一步结合图2，将上述固定好的两试片(分别记为A试片和B试片)剥开，观察两个试片结构胶的残留情况。
分别采用实施例1至4以及对比例1至3的结构胶进行油面抗凹性测试及胶残留情况测试，统计结果见下表8：
表8性能测试结果统计表
Figure BDA0002361790890000111
由表8可以看出，与对比例1至3相比，实施例1至4的车身结构胶通过筛选特定种类的缩水甘油醚类环氧树脂、增韧剂、增粘剂与双氰胺、促进剂和填料以特定比例复配反应，在23℃和0℃的油面抗凹性均达到胶粘剂恢复原位无断裂；钢片拉开后，在23℃和0℃的破坏型式均达到90％以上内聚破坏，体现优异的油面初粘性能。尤其是，实施例1/2/4低温条件下粘接效果更优。
经大量探究表明，本发明的车身结构胶通过筛选特定种类的缩水甘油醚类环氧树脂、增韧剂、增粘剂与双氰胺、促进剂和填料以(40-70)：(10-30)：(2-10)：(2-10)：(0.1-1)：(10-30)复配反应，整体上均能满足低温油面施工条件，能够用于汽车天窗、侧围、地板、发动机舱总成等部位的结构粘接。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低温油面润湿性能优异的车身结构胶，其特征在于，主要由如下重量百分比的各原料制备而成：
Figure FDA0002361790880000011
其中，所述缩水甘油醚类环氧树脂选自烷基/烷氧基二醇单/双缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、腰果酚缩水甘油醚和蓖麻油三缩水甘油醚中的至少两种；所述增韧剂选自ABS纳米橡胶颗粒、MBS纳米橡胶颗粒和封闭NCO的聚氨酯预聚物中的至少一种，所述增粘剂选自松香及其衍生物、酚醛树脂及其衍生物、萜烯树脂及其衍生物、固体环氧树脂和含5个以上碳原子的石油树脂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶，其特征在于，主要由如下重量百分比的各原料制备而成：
Figure FDA0002361790880000012
3.根据权利要求2所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶，其特征在于，主要由如下重量百分比的各原料制备而成：
Figure FDA0002361790880000021
4.根据权利要求1至3任一项所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶，其特征在于，所述缩水甘油醚类环氧树脂中主环氧树脂与辅环氧树脂的重量比为(40-50):(5-15)。
5.根据权利要求1至3任一项所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶，其特征在于，所述固体环氧树脂选自分子量在800-5000的双酚A二缩水甘油醚或双酚F二缩水甘油醚。
6.根据权利要求1至3任一项所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶，其特征在于，所述促进剂为有机脲及其衍生物。
7.根据权利要求1至3任一项所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶，其特征在于，所述填料选自氧化钙和碳酸钙中的至少一种。
8.一种低温油面润湿性能优异的车身结构胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照权利要求1至7任一项所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶的组成称量各原料；
将缩水甘油醚类环氧树脂、增韧剂和增粘剂于50℃-60℃条件下搅拌至物料完全溶解，得液态混合物；
将所述液态混合物、双氰胺、促进剂和填料加入到动混机中，于30℃-40℃下搅拌反应，真空脱泡，即得。
9.根据权利要求8所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的工艺参数为：公转频率15Hz，自转频率15Hz，搅拌反应时间为30min-40min。
10.根据权利要求8或9所述的低温油面润湿性能优异的车身结构胶的制备方法，其特征在于，所述真空脱泡的工艺参数为：真空压力-0.08MPa至-0.09MPa，搅拌时间30min-40min。
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