轨道交通车辆用胶黏剂TVOC试验研究.pdf

文章编号:():./.轨道交通车辆用胶黏剂 试验研究于全蕾荣 幸刁 朔(中车青岛四方车辆研究所有限公司山东 青岛)摘 要:轨道车辆零部件大量使用胶黏剂进行密封和连接这些胶黏剂含有大量的有机溶剂选取 种常用胶黏剂采用采样袋法研究胶黏剂挥发到空气中的有机挥发物含量探讨如何促使胶黏剂中的有机溶剂尽快挥发干净减少并抑制挥发性有机化合物的释放从而满足司乘人员的舒适性需求关键词:轨道车辆胶黏剂有机挥发物中图分类号:.文献标识码:参考文献引用格式:于全蕾荣幸刁朔.轨道交通车辆用胶黏剂 试验研究.轨道交通材料():.收稿日期:作者简介:于全蕾()男本科正高级工程师从事轨道交通车辆用非金属材料技术研究 高铁车辆车窗、地板、螺纹管件等大量采用胶黏剂密封和连接胶黏剂主要由主剂和助剂组成主剂又称为主料、基料或粘料助剂有固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、改性剂等 固化剂促使粘接物质通过化学反应加快固化直接或通过催化剂与主体聚合物进行反应使原来的热塑性的线性主体聚合物变成坚韧和坚硬的体形网状结构 稀释剂主要是为了降低胶黏剂黏度增加胶黏剂的浸润性能改善工艺性能常用的稀释剂有丙酮、苯和甲苯等 增塑剂主要是为了改善粘接层的韧性提高其抗冲击强度和抗剥离性常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯等 改性剂是为了改善胶黏剂的某一方面性能以满足特殊要求而加入的一些组分如防腐剂、防霉剂、阻燃剂和稳定剂等 这些胶黏剂含有大量的有机溶剂挥发期漫长为满足司乘人员的舒适性需求需要优化轨道交通车辆内部环境减少并抑制挥发性有机化合物的释放管控轨道交通车辆用材料、零部件及整车挥发性有机化合物 本文选取了主机厂常用的 种胶黏剂采用采样袋法研究胶黏剂挥发到空气中的有机挥发物的成分和含量 试验部分.试验材料 工业级西卡(中国)有限公司工业级波士胶(上海)管理有限公司 工业级德国优成集团工业级汉高黏结剂有限公司.试验仪器 气 相 色 谱/质 谱 联 用 仪 双梯度高效液相色谱仪赛默飞(中国)有限公司 预处理舱 ()采样袋法 测试舱东莞市升微机电设备科技有限公司.试验方案采样袋老化:将采样袋储存在 恒温环境舱中老化 在舱中降到常温取出抽真空存放备用采样袋清洗:将样品放入老化好的采样袋中向采样袋中充入其容积 的高纯氮气并将其密封然后使用隔膜真空泵抽空清洗采样袋重复操作 次空白采样袋不放入样品重复老化和清洗步骤将样品放入采样袋中封口充入采样袋体积左右的高纯氮气在温度为()放置到规定的时间用 采样管吸附甲醛、乙醛及丙烯醛用乙腈洗脱后用 定性定量分析 用 采样管吸附苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、及(总挥发性有机化合物)用 定性定量分析 分析挥发物中含有的五苯(苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯)三醛(甲醛、乙醛、丙烯醛)以及其他含量排在前十名的物质采样管、采样导管及恒流空气采样泵安装如图 所示试验检测 轨道交通材料 第 卷 第 期 年 月图 采样管、采样导管及恒流空气采样泵安装图.样品制备及测试取胶黏剂(.)均匀涂覆在 、厚度 的钢板上 分两批试样一批表干后在 下烘烤 然后和自然干燥的样板一起分别放置 、放入采气袋中平衡 进行测试 结果与讨论按照试验方案测试数据见表 由于所选胶黏剂未检出丙烯醛所以只列出五苯二醛和 除氯丁胶(优成 )外其他几种胶黏剂中均未检出甲醛表 优成 有机挥发物含量产品名称固化时间/苯/()甲苯/()乙苯/()二甲苯/()苯乙烯/()甲醛/()乙醛/()/()优成 .未检出.未检出.未检出.未检出.未检出.未检出.未检出未检出.未检出.未检出.未检出未检出.未检出.优成 ().未检出未检出.未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.表 有机挥发物含量产品名称固化时间/苯/()甲苯/()乙苯/()二甲苯/()苯乙烯/()甲醛/()乙醛/()/()未检出.未检出.未检出未检出未检出.未检出.未检出.未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.()未检出.未检出未检出.未检出.未检出.未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.表 有机挥发物含量产品名称固化时间/苯/()甲苯/()乙苯/()二甲苯/()苯乙烯/()甲醛/()乙醛/()/()未检出.未检出.未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.()未检出.未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.于全蕾荣 幸刁 朔 轨道交通车辆用胶黏剂 试验研究 轨道交通材料 第 卷 第 期 年 月表 波士 有机挥发物含量产品名称固化时间/苯/()甲苯/()乙苯/()二甲苯/()苯乙烯/()甲醛/()乙醛/()/()波士 未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.波士()未检出.未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.表 优成 有机挥发物含量产品名称固化时间/苯/()甲苯/()乙苯/()二甲苯/()苯乙烯/()甲醛/()乙醛/()/()优成 未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.优成 ()未检出.未检出未检出.未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.表 汉高赛力特 有机挥发物含量产品名称固化时间/苯/()甲苯/()乙苯/()二甲苯/()苯乙烯/()甲醛/()乙醛/()/()汉高赛力特.未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出.汉高赛力特()未检出.未检出未检出.未检出.未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.未检出.未检出未检出未检出未检出未检出.优成 优成 是一种氯丁胶属于溶剂型胶黏剂使用后能挥发出大量的有机溶剂对人体产生危害 虽然 加热 能够减少胶黏剂中 的挥发量但是减少效果并不明显无论是否经过加热处理 含量仍然很高主要可能是由于氯丁胶内部含有大量的有机挥发物会不断地从内部释放出来 但是随着固化时间的推移有机挥发物都呈逐渐下降的趋势加热处理对甲醛的释放影响较大能够达到未检出的水平.、波士胶 、波士胶 为 种弹性粘接密封胶主成分的不同导致他们的 挥发有所不同 为单组分聚氨酯胶黏剂 为单组分硅烷改性聚氨酯胶黏剂波士胶 为基于硅烷改性聚合物胶黏剂 相比于 和波士胶 具有更好的环保性能 单组分聚氨酯胶中主要含有二乙二醇丁醚醋酸酯和甲苯占到 总含量的 以上未经加热处理的单组分聚氨酯胶中二乙二醇丁醚醋酸酯含于全蕾荣 幸刁 朔 轨道交通车辆用胶黏剂 试验研究 轨道交通材料 第 卷 第 期 年 月量较高加热能够较好地去除二乙二醇丁醚醋酸酯导致甲苯成为 中占比最高的物质 未经加热处理的硅烷改性聚合物胶 中主要含有四甲基哌啶醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、甲苯、壬醇、二乙二醇丁醚等有机物加热对醇类物质的影响很大经加热处理后醇类物质均未检出 单组分改性聚氨酯胶在未经加热处理的情况下 中主要含有醇类、烷烃、烯烃、二乙二醇丁醚醋酸酯、甲苯等随着固化时间的增加由于醇类的挥发速率较快二乙二醇丁醚醋酸酯反超醇类物质成为 中占比最高的物质 而且经过加热处理的样板中醇类物质均未检出 总体来说单组分聚氨酯胶、单组分改性聚氨酯胶、硅烷改性聚合物胶这 种密封胶中的 含量较小无论是否经过加热处理在固化 后 都能达到一个较低的水平.优成 优成 为双组分聚氨酯胶黏剂 相比于单组分聚氨酯胶黏剂 双组分聚氨酯胶黏剂配料更加复杂所释放的 含量更大 双组分聚氨酯胶测定的 中主要成分为甲苯和三甲基苯及其同分异构体由于甲苯与三甲基苯及其同分异构体的化学性质相似在挥发过程中相互抑制从而使其挥发速率降低固化 后 总量大于单组分聚氨酯胶、单组分改性聚氨酯胶、硅烷改性聚合物胶这 种密封胶 此外由测试结果可知加热对双组分聚氨酯胶黏剂中 的释放影响不大.汉高赛力特 汉高赛力特 虽然是一种水性胶但是 含量仍较高 其中二乙二醇丁醚醋酸酯、甲苯、二乙二醇丁醚、醋酸、乙基己醇等有机物占比较大 未经加热处理的样板挥发出来的二乙二醇丁醚醋酸酯含量最大能够占 总含量的 以上 加热能够很好地减少这些有机物尤其是对二乙二醇丁醚醋酸酯的去除效果最为明显固化 后 总含量显著降低 经加热处理后的样板甲苯成为含量最高的物质但是由于甲苯属于易挥发液体随着固化时间的增加能够快速地挥发在固化了 后含量降到了一个较低的水平 由于醋酸的挥发性不如甲苯在固化了 后成为含量最高的物质.成分分析由于这几种胶黏剂中甲苯含量均较大挥发物中选取甲苯进行分析如图 所示 对比这几种胶黏剂加热与不加热的 结果发现 加热 后胶黏剂中的甲苯挥发量均有所增高并且苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸乙酯等低沸点小分子化合物也具有相似的规律 尤其是 和 同样固化 经过加热处理的样板比未经加热处理的样板中甲苯含量大幅增加 可见加热有利于这些低沸点小分子化合物从胶黏剂内部挥发出来致使在固化 后测得其比不加热处理时的含量增大 但是由于这些低沸点小分子化合物的易挥发特性在固化时间增加的过程中能够很快挥发除 外的其他胶黏剂在固化 后这些低沸点小分子化合物都能测得一个较小的挥发量是由于氯丁胶本身含有的甲苯含量较大在固化的过程中会从内部缓慢地释放出来从而降低了甲苯含量的下降速率 对于高沸点有机化合物 加热 虽然不能将其从胶黏剂内部释放出但是对于表面的有机化合物具有很好的降低效果图 不同胶黏剂中甲苯含量随固化时间增加的变化情况胶黏剂中的 主要为有机溶剂来自于生产过程中所添加的助剂 由于 不断地挥发随着固化时间的增加胶黏剂的 含量呈下降趋势同样固化 经过加热处理的胶黏剂 含量更小如图 所示 氯丁胶中含有增黏树脂成分溶剂含量较高测试结果发现氯丁胶挥发出大量的有机溶剂这些有机溶剂会对人体产生危害虽然 加热 能够减少 由于氯丁胶所含于全蕾荣 幸刁 朔 轨道交通车辆用胶黏剂 试验研究 轨道交通材料 第 卷 第 期 年 月的挥发性有机化合物较大即使加热也只是将表面的有机物去除内部含有的大量挥发性有机化合物会不断地释放出来导致所测得的 总量较大除了氯丁胶和水性胶其他胶黏剂在同样固化 的条件下加热和未经加热的样板中 含量都能达到一个较低的水平在未经加热处理的情况下 种密封胶的 含量均小于./尤其是单组份聚氨酯胶和硅烷改性聚合物胶中的 含量能够小于./对于本身 含量较大图 不同胶黏剂中 含量随固化时间增加的变化情况的水性胶来说加热处理能够快速去除二乙二醇丁醚醋酸酯使 总量降低 结论随着胶黏剂固化时间的加长胶黏剂中的有机挥发物会逐渐降低但需要多长时间才能降低到一个合理的水平需要较长时间的试验验证采用加热法可以加速胶黏剂中有机挥发物的挥发经济有效利用采气袋法监控胶黏剂中的有机挥发物含量可以检测出挥发到空气中的有害物质的成分和含量从而指导材料生产商改进生产工艺和配方参考文献:魏培新宗艳常虹等.胶黏剂在轨道交通上的应用.粘接():.陈小伟徐迪.城轨车辆车窗粘接设计.客车技术与研究():.许双英金玉明李莉等.车用胶粘剂对车内空气质量的影响.中国胶粘剂():.刘石磊.涂料和胶粘剂中挥发性有机物分析研究.北京:首都师范大学.狄矢聪.汽车用聚氨酯胶粘剂中有害物质释放量检测技术研究.上海:东华大学.刘丹.色谱分析法测定胶粘剂中的有害物质.长沙:中南大学.夏俊鹏徐莉徐晓培.方法测定装饰装修用溶剂型胶粘剂中 种挥发性有害化合物.中国卫生检验杂志():.阮思维徐艳丽黄峰等.轨道交通产品环保标准研究.技术与市场():.(.):.:于全蕾荣 幸刁 朔 轨道交通车辆用胶黏剂 试验研究 轨道交通材料 第 卷 第 期 年 月