底涂剂的配方与应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

聚氨酯（pu）密封胶具有优异的力学性能、柔弹性和介电性能，并且其耐化学腐蚀性、耐热性和耐低温性等俱佳，故其作为胶粘剂和弹性密封材料，已广泛用于汽车挡风玻璃的装配领域。然而，pu 密封胶黏度较高，对玻璃基材的润湿效果较差；同时，在湿固化过程中其分子结构中的端异氰酸酯基（-nco）与空气中水分子反应会释放出 co2， 致使密封胶内部产生泡孔甚至裂纹，故pu 密封胶与玻璃基材胶接件的粘接性能难以满足使用要求。 为改善玻璃和单组分湿固化 pu 胶粘剂之间的粘接性能，通常在涂敷密封胶之前，先在玻璃表面涂敷底涂剂（一方面可排出玻璃基材表面毛细孔中的空气和水分，避免弱边界层的形成；另一方面可修饰玻璃表面的极性，以提高密封胶对玻璃基材的附着力）。

底涂剂是在密封胶或胶粘剂施工过程中预先涂在基材表面上的溶液状物质，固化后在基材形成一牢固的膜，它与胶和基材都有很好的粘接力，从而能够增强胶与基材之间的粘接性能。对于密封胶来说，底涂剂是一个重要的辅助材料，某些情况下，甚至可以说它是完成密封胶粘接功能不可缺少的一部分。

底涂剂的对基材的作用主要有：（1）保护基材表面，防止腐蚀、污染；（2）润湿基材，调节基材表面自由能；（3）溶解了基材表面上的一些有机污染物；（4）排出基材表面残留的空气或水分；（5）促进密封胶和基材之间的化学连接；（6）作为中间层，提高接点的物性，改进粘接强度。对底涂的要求主要有两个方面：要具有良好的可操作性能，如易于施工的黏度，浸润性好，施胶前的凉置时间短；要有良好的物性，如较好的粘结性，收缩小，耐水、耐热等。通常使用的底涂剂是以聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氯乙烯溶液、聚硫化物以及其它低粘性聚合物树脂为基本物质的。一般来说，好的底涂剂，不仅要适合密封胶，也要适合基材。

2. 国内外研究现状分析

1.马玉春，郑水蓉等采用不同底涂剂对水泥基材进行表面涂覆，以增强pu密封剂/水泥基材胶接件的粘接性能。结果表明，pu底涂剂粘接强度较高，最大拉断力达到250/n,但其制备工艺复杂，可操作时间太短（反应活性过高所致），易产生气泡和涂层厚度不匀，最终导致粘接失效；ep(环氧树脂和二乙烯三胺混合均匀)工艺简单，无气泡等特点，但粘接性能较差，与pu密封剂的界面结合力太弱；用kh-560对ep进行改性，采用底涂剂未干时浇筑pu密封剂施工工艺，最大拉断力达到180/n,耐水性和耐热性均良好。

2.张键伟，杜厚俊等研制了一种用于促进汽车挡风玻璃与聚氨酯密封胶密封粘接的单组份底涂剂，通过添加低相对分子质量的聚酯多元醇与ipdi合成的预聚体，使其具有快速成膜的特性，且随着添加量的适当增加可以明显缩短表干时间；另外用hdi三聚体和kh-590混合制得一种同时含有硅甲氧基和异氰酸酯官能团的反应产物，适当改变用量可以提高底涂剂与玻璃的粘接力。

3.吴朝森，梁其正等以低分子量的聚醚三元醇、异氰酸酯三聚体合成预聚物，异氰酸根改性硅烷和硅烷偶联剂作为粘接促进剂，以及其他助剂为原料制备一种汽车挡风玻璃黑边用底涂剂。结果表明随着r值的不断增加，表干时间缩短，粘接强度呈先升后降的趋势；改性硅烷接入体系的分子链中，加强底涂剂对基材的粘接强度，但水解活性大大减弱，配合使用硅烷偶联剂会发生协同作用，可提高改性硅烷的水解能力。

3. 研究的基本内容与计划

预期成果

使用硅烷偶联剂与异氰酸酯封端的润湿性链段进行化学接枝反应，设计并合成了一种汽车挡风玻璃用聚氨酯底涂剂，从而有效改善底涂与密封胶的相容性，提高粘接界面的结合能，对基材（玻璃和铝板）具有良好的润湿和吸附，同时改善粘接界面的耐水性和耐温度交变性。

对市场上不同型号的几种聚氨酯密封胶和多种基材进行粘接测试，同时与市售的底涂剂作比较，最终达到密封胶对基材的粘接经过高温高湿处理后出现完全内聚破坏，并且性能超越市售的底涂剂。

4. 研究创新点

研究玻璃、金属、塑料等基材上适用的底涂剂，研究底涂剂的原料种类、用量、制备工艺、涂布量、涂布方法对产品性能的影响。以期得到性能较好的产品配方与工艺，给工业生产提供参考。

本文主要以硅烷改性聚氨酯合成底涂剂，讨论预聚体的种类，预聚体的添加量，底涂剂的固含，交联剂的添加量，涂覆的间隔时间对粘接性能的影响，分布以玻璃和铝板为基材，最终确定了最佳工艺条件。