引言
　　密封效果的好坏直接决定着阀控式密封铅酸(ＶＲＬＡ)蓄电池的使用性能,密封效果不好往往会使电池漏酸、失水导致过早干涸失效,并且造成设备腐蚀和环境污染。ＶＲＬＡ蓄电池的密封一般采用热封和胶封的方法,本文就胶封(槽盖和极柱胶封)中的问题进行讨论。
　　胶粘剂在ＶＲＬＡ蓄电池制造过程中应用于槽盖密封、极柱密封和极柱标识。密封效果的检验规则有:(1)气密性检测,即用气密性检测仪给予电池单格一定压力(如50ｋＰａ),保持一定时间(如20ｓ以上)不迅速下降为合格;(2)胶粘剂固化后与基材结合处拉伸剪切强度大于3 0ＭＰａ(按ＧＢ/Ｔ7124测试);(3)固化后胶层硬化良好,表面和内部无气泡、变色,与粘接面间的剥离面呈粗糙状或撕裂状。本文对密封胶固化效果的讨论也是从以上3个方面展开的。标识胶主要从外观上要求:固化后表面颜色鲜艳均一有光泽,表面平整无气泡、杂质等。
　　目前国内生产企业常用的胶粘剂有:聚氨酯胶(密封)、环氧树脂胶(密封和标识)。这两类胶具有符合蓄电池生产和使用要求的特点,聚氨酯胶的特点:(1)粘接性好;(2)机械强度高;(3)弹性好,具有优良复原性,可适合于动态使用;(4)耐候性好,使用寿命可长达15～20ａ。环氧树脂胶的特点:(1)胶接强度高:在合成胶粘剂中环氧树脂胶的胶接强度居前列,这是因为羟基和醚键等强极性基团使环氧分子和相邻界面间产生较强的粘附力;(2)固化收缩率小(一般小于0 2%);(3)耐化学介质稳定性好:在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。可在50%Ｈ2ＳＯ4和10%ＨＮＯ3常温浸泡半年性能保持不变。
　　而在实际生产使用中发现这几种胶均存在缺陷。聚氨酯胶:(1)甲组分(溶剂聚氨酯树脂)易分层,桶底树脂浪费严重;(2)甲组分冷天会产生结晶或形成絮状沉淀,造成配胶操作困难;(3)高热环境下固化后胶体发泡。环氧树脂密封胶:(1)室温低时固化速度慢(固化时间大于24ｈ)。环氧树脂标识胶:(1)低温时固化速度慢(固化时间大于24ｈ)且表面起皱;(2)高湿环境中固化后表面无光泽、发白;(3)低温时树脂(甲组分)流动性差,不均匀。
1　基础理论
1.1 胶粘剂固化机理
　　胶粘剂在粘接时不立即具有较高的粘接强度,还需进行固化。所谓固化就是指液态胶粘剂变成固体的过程,即多官能团单体或预聚体进行聚合反应,随着分子量的增大同时进行着分子链的变化和交联,形成不熔的凝胶化或初步固化。固化过程也包括后熟化,即初步固化后的胶粘剂中的可反应基团进一步反应、产生结晶或使溶剂挥发完全,获得最终固化强度,使胶粘剂与基材产生足够高的粘接力的过程。影响固化效果的外界因素主要有操作因素和环境因素。
1.2　环境对固化效果的影响
1.2.1　温度
　　ＶＲＬＡ蓄电池制造过程中所用胶粘剂属于常温固化体系,但固化速度和效果对温度敏感,固化温度过低,胶层交联密度低,固化反应不完全,所以一定范围的延长固化时间和提高固化温度并不等效,降低固化温度难以用延长时间来补偿,因为胶粘剂内部或与被粘物表面之间需要发生一定化学作用,这就是需要足够高的温度才能进行。对于反应性的聚氨酯胶来说,加热不仅有利于胶粘剂本身的固化,还有利于加速胶中的ＮＣＯ基团与基材表面的活性氢基团相反应。加热还可使胶层软化,以增加对基材表面的浸润,并有利于分子运动,在粘接界面上找到产生分子作用力的“搭档”,因此加热对提高粘接力也有利。但固化温度过高,易引起胶液流失或使胶层脆化,导致胶接强度下降。
　　加热方式有烘箱或烘道、烘房加热等。加热过,程应以逐步升温为宜。因为溶剂型胶要注意溶剂的挥发速度,在晾置过程中,大部分溶剂已挥发掉,剩余的溶剂慢慢透过胶粘层向外扩散,若加热过快则溶剂在软化了的胶层中气化鼓泡,在固化后的胶层中形成气泡。
1.2.2 相对湿度
　　空气中水汽会凝结在胶的表面后渗入胶层取代胶层表面的胶粘剂并使部分胶体发生水解,影响标识胶固化后外观。
1.3　操作因素对固化效果的影响
1.3.1　胶接面的表面清洁度
　　对聚氨酯胶粘剂来讲,金属或塑料表面的油脂与聚氨酯相容性差,而存在的水分会与胶粘剂中的-ＮＣＯ基团反应产生气泡,使胶与基材接触表面积降低,且使胶粘层内聚力降低。
1.3.2 胶粘剂物理性能
　　聚氨酯树脂长期储存或在室温低时会结晶或形成絮状沉淀,属正常物理变化,相当于局部增加反应组分,对固化效果的影响同组分配比(见1 3 3)。
1.3.3 组分配比
　　双组分胶粘剂的配制比例是根据反应机理确定的,配比偏差太大就使某一组分过量导致固化不完全。
1.3.4 灌胶量
　　灌胶量(实际上与胶层厚度有关)是影响固化效果的一个重要因素,通常在一定范围内剪切强度较高。如果胶层太厚,尤其在炎热夏天,聚合反应热无法及时散去,胶体温度过高导致溶剂在软化了的胶层中气化形成气泡(见1.2.1)。
1.4 胶粘剂的厌氧性
　　厌氧胶粘剂(ａｎａｅｒｏｂｉｃ)的定义是,氧气存在时起抑制固化作用,隔绝氧气时就自行固化的胶粘剂。
2　现场实验
2.1　控制操作因素
2. 1.1　胶接面的表面处理
　　极柱、槽盖的表面常常易被汗、油、灰尘等污染,另外,槽盖ＡＢＳ塑料表面还有脱模剂,防止这些杂质对胶封效果的影响,现场试验用有机溶剂(丙酮)直接清洗并干燥后进行胶封,固化后解剖电池发现粘接面间的剥离面明显呈粗糙状,而未进行清洗直接胶封的试样剥离面很光滑且容易剥开。
2.1.2 减弱聚氨酯胶树脂的分层现象
　　生产中发现用桶底甲组分与乙组分(固化剂)配制后固化速度过快(可操作时间仅2～3ｍｉｎ),产生大量反应热,固化后胶粘剂有严重的发泡现象,电池气密性检测不合格。后经试验通过采取倒置存放和桶底树脂与正常树脂按1∶5混合均匀后使用等方法,在保证气密性检测合格、固化后胶层致密无气泡及拉伸剪切强度测试合格(测试结果见下表)的前提下将每桶树脂报废量降低了50%。



2.1 .3　改善聚氨酯胶甲组分的流动性
　　聚氨酯胶甲组分在配制气温较低时会有粘度很高无法搅拌均匀的情况,实验证明只须在水浴(30℃左右)中或采用烘道预热即可另其降低粘度配胶时易于搅拌均匀。同样方法也可用于天冷时提高环氧树脂标识胶流动性和均一性。
2.1. 4　控制组分配比
　　为了解组分配比对固化效果的影响,现场试验按不同的树脂/固化剂配比配制红色环氧树脂标识胶,灌胶24ｈ后观察固化效果见下表:



　　可见,胶粘剂的配比直接影响胶粘剂的固化效果,必须准确称取各组分的质量(要求误差不超过,,2%～5%)。
2.1.5 控制灌胶厚度
　　夏季生活中发现极柱胶封时若一次灌胶太厚(大于20ｍｍ),胶粘剂固化过程中发热冒烟,固化后胶层有严重的发泡现象,且对于粘度较小的胶粘剂,底层胶一次灌胶太多会过度地流淌,造成漏胶。而经现场实验发现胶层太薄(2ｍｍ左右)时,胶体无法硬化且与基材间的粘接强度很低,无法起到密封效果。因此极柱胶封一般采用分层灌胶的方法,底层胶控制在5ｍｍ左右,上层胶胶控制在10～15ｍｍ。
2.1.6 控制分层灌胶的间隔时间
　　某些聚氨酯胶粘剂具有厌氧性,固化过程中长时间暴露于空气中固化效果降低且发黄,故分层灌胶时每层胶之间的间隔时间不宜过长,对比实验发现一般控制在1-3ｈ为佳。
2.2　控制环境因素
2.2.1　控制现场相对湿度
　　经现场跟踪记录,粗略得到相对湿度和环氧标识胶固化后表面效果之间的大致规律:

　　

　　由上表可得出如下结论:
　　ａ)湿度对环氧标识胶固化后表面效果影响明显,超过某一极限值后湿度越高固化效果越差,因此应尽量降低胶封现场的空气湿度。
　　ｂ)胶面宽度越大受湿度影响越明显(测得Ｂ电池标识胶表面宽度比Ａ电池大5ｍｍ)。
2.2.2　适当提高固化温度
　　为改善天冷时胶粘剂固化后与基材的粘接强度减弱且固化速度慢而影响生产进度的情况,对注胶后电池进行加热,对比实验发现加热温度一般可控制在55℃左右。考虑操作方便采用烘道直接加热法:胶封后的电池在加热的烘道中停留适当时间(1ｈ)。
3 结论
　　在胶封过程中采取如下措施可达到优化胶粘剂固化效果从而提高ＶＲＬＡ蓄电池密封性能的目的:
　　(1)对粘接表面进行清洗和干燥;
　　(2)改善树脂的流动性和均一性;
　　(3)精确控制胶粘剂组分配比;
　　(4)合理控制分层灌胶时间间隔和胶层厚度;
　　(5)降低胶封现场的空气湿度;
　　(6)适当提高固化温度。