聚氯乙烯（PVC）塑溶胶已广泛用于汽车行业，其典型的产品为PVC抗石击车底涂料和PVC焊缝密封胶。对PVC塑溶胶而言，目前市场上普通产品的塑化温度大多在140℃左右，其高档产品的塑化温度可低至130℃左右。为了配合汽车厂的节能减排，许多油漆生产厂家已开发出低温固化（115～120℃）的中涂、面漆等产品，而与此相对应的低温塑化型PVC塑溶胶还没有成熟产品。
聚氨酯（PU）是一种具有独特性能和多功能的高分子化合物，其分子链中含有高极性的氨基甲酸酯（-NHCOO-），能与含有活性氢的材料之间产生氢键作用，因此具有优良的化学黏附性能[2]。另外，PU配方可以根据需要调节，从而可以获得不同强度、硬度和断裂伸长率的产品。采用封端聚氨酯（BPU），可以配制单组分的产品，并且其使用方便、易于储存。
制备低温塑化型PVC塑溶胶的关键在于：①如何保证低温烘烤条件下PVC塑溶胶在电泳漆板上的附着力；②在低温烘烤条件下如何满足PVC塑溶胶的力学性能要求；③如何解决PVC塑溶胶“塑化越容易耐过烘烤性能越差”的矛盾。
为了解决上述问题，本文首先合成了具有较低解封温度的BPU，并将其加入到PVC增塑糊中，由此制备出一种低温塑化型车用PVC塑溶胶。并着重研究了BPU对PVC车用塑溶胶的附着力、拉伸强度、断裂伸长率、剪切强度和耐过烘烤性能的影响。
一·试验部分
1.试验仪器
DZF-1型真空烘箱，上海跃进医疗机械厂；CMT-5105型电子万能试验机，美特斯工业系统（中国)有限公司；双轴搅拌机、三辊研磨机、高速分散机，江阴双叶化工机械厂；刮板细度计，天津市建仪试验机有限责任公司；CDR-34P型差动热分析仪（DSC)，上海精密科学仪器有限公司。
2.试验原料
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚己二酸丁二醇酯（PBA，相对分子质量为1 000），工业级，德国拜耳公司；丙酮肟（DMKO），工业级，泰兴市涂料助剂厂；二月桂酸二丁基锡（T-12），工业级，江苏宜兴雅克化工有限公司；醋酸丁酯，化学纯，无锡百川化工股份有限公司；聚氯乙烯（PVC）糊树脂（P440），工业级，上海天原化工公司；氯醋共聚树脂（KCM-12），工业级，韩国韩华公司；邻苯二甲酸二异壬酯（DINP），工业级，德国巴斯夫公司；CaO、重质CaCO3、纳米活性CaCO3、ZnO，工业级，无锡泽辉公司；降黏剂（D-80），工业级，美国埃克森美孚公司；低分子聚酰胺增黏剂（SY-Z530），工业级，无锡市盛意合成材料有限公司。
3.试验制备
（1） PVC增塑糊的制备
先将2%SY-Z530（以质量分数计）加入到37%DINP中，高速分散至均匀；然后边搅拌边依次加入25%P440、5%KCM-12、1%CaO、5%重质CaCO3、23%纳米活性CaCO3和0.5%ZnO，高速分散15 min后得到增塑糊；再用三辊研磨机将增塑糊研磨1遍，以确保细度达到120μm以下（用刮板细度计测定细度）；随后加入1.5%D-80，在双轴搅拌机中搅拌15 min后，再于真空度为0.09 MPa条件下搅拌10 min；最后常温熟化24 h，制得试验用PVC增塑糊。
（2） BPU的合成
将质量比为1∶2左右的PBA和IPDI加入到四口烧瓶中，待水浴温度升至80℃时加入适量的催化剂T-12，80℃恒温反应2 h；然后加入封端剂DMKO，80℃恒温反应4 h；反应结束前测定-NCO含量，以确定封端反应是否完成，若封端反应不完全，补加适量的封端剂；最后加入适量的醋酸丁酯调节黏度，冷却后出料。
（3）低温塑化型PVC车用塑溶胶的制备
将一定量的BPU加入到PVC增塑糊中，然后在真空度为0.09 MPa条件下搅拌均匀即可。
4.测试与表征
（1）附着力测定
将PVC塑溶胶均匀涂敷在电泳漆板上（20 mm×50 mm，胶层厚度为3 mm），然后将其水平放入烘箱中烘烤，使PVC塑溶胶塑化成型；最后将其室温放置2 h，使之充分冷却。
将胶条从电泳漆板上均匀撕下：若能轻易撕下完整胶条，并且电泳漆板上无残留胶料，则视为粘接破坏（即判定为无附着力）；若虽能撕下胶条，但电泳漆板上仍残留胶料，则视为粘接和内聚混合破坏（即判定为附着力差）；若无法将胶条完整撕下，则视为内聚破坏（即判定为附着力好）。
（2） BPU解封温度的表征
将10～15 mg合成好的BPU放入小坩埚内，采用差动热分析仪进行测定（升温速率为10℃/min，氮气气氛，测试温度为30～170℃）。
（3）耐过烘烤性能测定
将试样放入170℃烘箱中烘烤1 h，取出并室温冷却4 h，观察试样的颜色变化并测试附着力。
（4）力学性能测定
a.拉伸强度和断裂伸长率：将已加入BPU、并经脱气处理过的车用PVC塑溶胶，均匀涂敷在聚四氟乙烯防黏纸上，胶层厚度为3 mm；然后将其放入140℃烘箱中烘烤30 min，取出并室温放置4 h，使其充分冷却；最后按照GB/T 1 040-2006标准进行测定。
b.剪切强度：按照GB/T 7 124-2008标准进行测定（烘烤条件为140℃/30 min）。
二·结果与讨论
1. BPU对PVC车用塑溶胶附着力的影响
未加入BPU的塑溶胶，只能在140℃以上的高温条件下产生粘接作用，这主要是由于低分子聚酰胺中的酰胺基与电泳漆膜形成配合键，产生的化学黏附作用需要较高的温度所致。加入适量BPU后，PVC塑溶胶经低温烘烤塑化后，可与电泳漆板之间产生附着力。表1列出了BPU用量对PVC车用塑溶胶附着力的影响。
由表1可知：未加入BPU的PVC车用塑溶胶，只能在140℃时与电泳漆板之间产生附着力；随着BPU含量的增加，塑溶胶与电泳漆板之间的附着力增大；当w（BPU）=2.0%时，体系可在120℃条件下完全塑化，并与电泳漆板之间形成良好的附着力。由此说明随着BPU用量的增加，PVC塑溶胶的烘烤温度降低，其与电泳漆板之间的附着力则随之增加。
加入BPU后的PVC塑溶胶，经低温烘烤塑化后，可与电泳漆板之间产生附着力。其主要原因是BPU在较低温度下解封后，会产生大量极性（含孤对电子）的-NCO基团；该-NCO基团能与环氧电泳漆膜中的羟基等基团生成良好的配价键，从而产生了化学黏附作用；而产生附着力的温度取决于BPU中封端剂的解封温度，由于DMKO的解封温度在120℃左右，故在120℃低温烘烤条件下，塑溶胶仍能与电泳漆板之间产生很强的附着力。
2.BPU的解封温度
BPU的DSC曲线如图1所示。解封反应是吸热反应，会在DSC图谱上出现吸热峰，由此可以判断出BPU的解封温度。
由图1可知：吸热峰从89℃左右出现，至112℃时出现极值，126℃左右结束；140℃以后出现降幅较大的吸热峰，是由于BPU体系中溶剂部分汽化所致。
决定体系有效反应温度的主要因素是封端剂的解封温度。有关文献报道了DMKO的解封温度在120℃左右，而DSC的测试结果表明这一温度降低了。这是由于BPU中含有催化剂，在高温条件下会加速BPU的解封反应，故在112℃左右解封反应最剧烈，并且该解封温度有利于低温塑溶胶体系的塑化。
3. BPU对车用塑溶胶力学性能的影响
（1）塑溶胶的剪切强度
加入BPU后可以明显提高PVC塑溶胶的剪切强度，而剪切强度的变化反映了塑溶胶附着力的变化。表3列出了BPU用量对PVC车用塑溶胶剪切强度的影响。
由表3可知：加入BPU后的PVC塑溶胶，其剪切强度的变化趋势与表1中附着力的变化趋势一致；随着BPU用量的增加，塑溶胶与电泳漆板之间的剪切强度增大，这是由于加入BPU后，PVC塑溶胶与电泳漆板之间的化学粘接力增大，从而明显提高了塑溶胶的附着力和剪切强度；当w（BPU）>2.0%时，剪切强度增幅不大，这是由于此时塑溶胶本身分子的内聚力逐渐增大，影响了塑溶胶与电泳漆板之间粘接力（附着力）的缘故。
因此，如何控制塑溶胶的内聚力，是解决低温条件下塑溶胶粘接性能的主要因素之一：当内聚力过大时，塑溶胶力学性能较好，但其与被粘接材料的粘接力下降甚至难以粘接；反之，则力学性能不能满足使用要求。通过合成不同分子结构的BPU来调节PVC塑溶胶的内聚力，可以增加塑溶胶在低温烘烤条件下的附着力，有关该方面的研究有待于进一步探讨。
（2）塑溶胶的拉伸强度和断裂伸长率
BPU分子链的结构及其合适的相对分子质量（1 300左右）决定了BPU分子本身具有较高的强度，并且BPU与PVC分子之间能产生氢键作用，从而增加了PVC塑溶胶的内聚力。因此，BPU能够显着提高塑溶胶的拉伸强度和断裂伸长率。表2列出了BPU用量对PVC车用塑溶胶拉伸强度和断裂伸长率的影响。
由表2可知：加入BPU后，PVC塑溶胶的拉伸强度和断裂伸长率均明显提高；当w（BPU）=1.0%～2.0%时，拉伸强度和断裂伸长率均随着BPU用量的增加而明显增大；当w（BPU）>2.0%时，拉伸强度和断裂伸长率的增幅较小，这是由于此时PVC塑溶胶与PU分子之间不再形成更多的氢键，即氢键数量趋于饱和，因此拉伸强度和断裂伸长率的提高主要依赖于BPU本身的强度，故增幅相对较小。综上所述，为了提高PVC塑溶胶的拉伸强度和断裂伸长率，选择w（BPU）=1.0%～2.0%时较适宜。
4.塑溶胶的耐过烘烤性能
过烘烤（即过度烘烤）性能的测定，主要是为了测定塑溶胶的耐高温性能[9]。过烘烤的高温条件会导致PVC塑溶胶本身产生分解、黄变、附着力和力学性能下降等一系列弊病。由于BPU可与PVC分子之间产生氢键作用，并且能够抑制PVC的部分分解，故塑溶胶的黄变现象明显减少，同时又保证了高温条件下塑溶胶的附着力。BPU用量对塑溶胶过烘烤性能的影响如表4所示。
BPU可抑制PVC塑溶胶在高温过烘烤条件下产生的黄变现象；在测试条件下，当w（BPU）≥2.0%时，无黄变现象产生；当w（BPU）＝3.0%时，在过烘烤条件下，PVC塑溶胶仍保持较好的附着力。低分子聚酰胺增黏剂的存在，促进了低相对分子质量PVC在一定温度条件下的分解，由此产生的HCl会导致产品发生黄变现象；另外，聚酰胺自身在高温条件下会脱去的小分子胺类，同样也会导致产品出现黄变现象。
3·结论
（1）加入BPU后，PVC车用塑溶胶对电泳漆板的附着力增强。
（2）加入适量的BPU，可明显提高PVC车用塑溶胶的力学性能。
（3）加入适量的BPU，PVC车用塑溶胶的耐过烘烤性能增强，黄变现象减少，并能保持良好的附着力。
（4）综合考虑，选择PVC车用塑溶胶中w（BPU）=2.0%时较适宜。
