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膠粘劑技術拓展汽車裝配的一片新天地
人氣 : 2802  發布日期 :  2015-01-19 20:52:32

 勝拓橡塑汽車膠粘劑是汽車生產所需的一類重要輔助材料。在汽車產品增強結構、密封防銹、減振降噪、隔熱消音和內外裝飾等方面起著特殊的作用。隨著汽車向輕量化、高速節能、安全舒適、低成本、長壽命和無公害方向發展,膠粘劑應用技術在汽車上的作用愈加重要。了解國內外汽車膠粘劑開發應用的現狀和研究動向,研制產供更適應汽車工業所需的車用膠新品種,把握未來的發展趨勢和市場需求,瞄準國外先進水平,做好相關膠種的開發和應用,必將促進國內汽車制造水平的提高和膠粘劑行業的發展。

膠粘劑技術拓展汽車裝配的一片新天地

  1、環保節能推動汽車膠粘技術的發展

  膠粘劑技術的快速發展能讓我們設計出車體更輕的汽車,并且也能讓我們使用更薄的鋼板。一些新平臺已經開始采用這種新穎方法,期望很快就能獲得更廣泛的收益。福特(Ford)公司通過在車身上部使用抗沖撞耐久結構膠把2008福特?怂管囆偷闹亓繙p少了3.7磅。減少了焊點,接下來的重點是要減少鋼材的使用量。通用汽車公司廣泛使用抗沖撞加強型膠粘劑,而不用鉚接、熱連接、攪拌摩擦焊等其他類似方式會很有好處,這樣能減輕重量。如果最終不得不使用鉚釘或什么其他東西來保證車身結構牢固安裝在一起的話,在工廠中的緊固安裝也會成問題。真正需要的是一種能馬上固定和裝配的粘結合。在歐洲和亞洲分別以 Epsilon和Delta為標志開發的美國通用汽車公司新型車輛將會采用新開發的抗沖撞膠粘劑。新型歐寶(Opels)車也將使用這種先進的膠粘劑系統。在歐洲,汽車制造商必須在2012年以前把所有客車的二氧化碳排放減少到120g/km以下;在車身上使用結構膠粘劑是歐洲非常領先的技術。比如,防撞穩定型膠粘劑就正在被新梅賽德斯(Mercedes)和寶馬(BMW)車型所使用。

  汽車上的粘結結合,包括把玻璃粘結在法蘭模板上,已經具有很久的歷史了。車身的重量占整輛汽車的25%,是降低車輛重量的主要目標。直到最近幾年,用在飛機和其他應用上的高強度膠粘劑才適用于汽車車身,因為以前的膠粘劑遭遇碰撞時過脆易碎,尤其是在較低的溫度下。改變了抗沖擊強度的雙階系統的開發為膠粘劑帶來了技術突破。在被稱作協同增韌增強過程中的化學反應會產生增強顆粒和增韌劑。增強顆?梢詼p少碎裂并且能吸收能量。在膠粘劑固化之前,這些只有幾納米大小的柔軟顆粒被均

  勻地分布在整個基質結構中。防撞穩定型膠粘劑可能會被廣泛地使用在亞洲產的一種新車型上。防撞穩定型膠粘劑之所以能夠適用于傳統汽車生產系統是因為還出現了一項關鍵技術。那就是,這種膠一般在356F左右就能固化,這可以讓預處理電涂加工不使用專用養護爐就可以使結構固化。這種材料的最新品類可以在 -40~176F的溫度范圍內使用。

  今天發展最快的技術是使用混合粘結。需要使用點焊或者其他傳統緊固系統來提供初始強度。出現這種現狀的另外一個因素是,作為整體車輛測試的一部分,用于預測新型防撞穩定型膠粘劑性能的仿真技術比較有限。取得很大使用進展的另一個領域是高強度鋼,這種鋼比較硬,所以如果不太當心的話就會很快把能量作用到焊點上。使用新型膠粘劑可以通過提供雙能量管理系統來提高連接縫的完整性。如果能夠在汽車規模的應用上可靠地預測粘結性能并且能開發出更快裝配的膠粘劑的話,結構型膠粘劑下一代的重大技術突破就會出現。但現在的開發進步也很快,并且與很多種類的機械設計都有關聯。就全球來說,汽車工業的挑戰是在提高安全性、提高性能和讓用戶能買得起的同時來提高車輛的燃油效率,最近在連接技術方面最大的進展就是結構型膠粘劑的性能。使用機械緊固技術和結構膠粘劑,這種結構是2005年推出的,使用的大多是鋁結構型材。在有焊點的地方使用了自沖鉚釘連接,在封閉結構的單面連接上使用的是自攻螺絲。在粘結固化循環中,是這兩種連接方法首先把結構固定在一起,并且能在碰撞中避免粘結點剝落。熱固化結構型膠粘劑是其中主要的連接介質。據說這種系統能提供超常的扭轉強度。

  自沖鉚釘(SPR)和膠粘劑的聯合使用要比單獨使用粘結劑具有強得多的抗剝落性能,其強度至少是單獨使用鉚接方法的三倍,另外,使用自沖鉚釘可以在膠粘劑固化之前對主要結構進行夾具去電鍍處理,在電涂過程中無需專家來固定就能保持其幾何形狀和尺寸。之所以需要這種新方法是因為點焊和 MIG(MetalInertGas,金屬惰性氣體)焊接會使鋁材剝蝕。

  2、車用膠粘劑的應用范圍和性能指標

  車用膠粘劑系指汽車生產過程中用到的各種粘接劑和密封膠,包括汽車焊裝、涂裝、總裝發動機、底盤零部件和制造工藝用到的五大類膠種。一輛高品質的現代汽車,涉及30多種膠粘劑的應用,他們分別在汽車產品的構件增強、緊固防松、密封防銹、減振降噪、隔熱消音、內外裝飾以及簡化制造工藝等方面起到了重要作用。

  膠粘劑具有應用范圍廣,使用簡便,經濟效益高等許多特點。隨著經濟的發展與科技的進步,合成膠粘劑正在越來越多地代替機械聯結,其應用已擴展到木材、加工、建筑、汽車、輕工、服裝、包裝、印刷裝訂、電子、通訊、航天航空、機械制造、日常生活等領域,F已成為一個極具有發展前景的精細化工行業。隨著汽車工業的發展,高性能高品質汽車膠粘劑的開發和應用日益受到人們的重視。膠粘劑具有特殊功能和實用價值,在汽車生產中被廣泛應用。世界上適于不同用途的膠粘劑達一萬種以上,選用膠粘劑,需根據以下4項指標。

  耐介質性能?諝、水、油、酸等統稱個質,絕大多數膠粘劑抗空氣介質性能最好,被粘接件在空氣中的粘接強度最高。而在不同性質氣體或注解體介質中的粘接力則差別較大,甚至和工作過程中接角的個質主要是空氣、水、油和酸等。使用膠粘劑時,應選擇耐使用介質的膠。粘接強度。每1cm2的粘合面,在常溫和空氣介質中的破壞力稱為粘接強度,以MPa表示。粘接強度又分拉伸強度、剪切強度,扭轉剪切強度和剝離強長度,分別指粘接件在不同受力方向的破壞強度。選擇膠粘劑,應根據機械零件的位置和受力情誤解選擇與之相適應的強度膠。

  耐溫性能。指完全固化后的膠層可承受的溫度范圍,如某種耐溫-60℃~120℃,即該粘及可在-60℃~120℃范圍內適用,超過此限,粘接力明顯下降。工程機械中的風冷發動機,機體溫度可達130℃。液壓油溫可達120℃,選擇粘接膠時必須在該種膠粘劑所能承受的溫度范圍內。

  固化時間。固化時間可分為初固(或稱固定)時間和全固時間。它是指粘接時膠粘劑在常溫下同膠狀轉變成固體膠屋報所需的時間。初固是指膠層承受粘接件不因自重而脫落所需時間;全固是指膠層完全固化,并達到最高粘霎強度和耐介質性能最佳所需時間。膠粘劑按初固時間可分為瞬干膠(或快干膠)和慢干膠兩種。瞬干膠的初固時間只有幾秒或數十秒。對慢干膠若需縮短固化時間,可用熱力吹、烘箱烘烤等措施加溫,但加熱溫度和時間應按不同膠種而定。選擇瞬干或慢干膠種,按粘接件的不同情況和工作需要而定。一般來說,慢干膠的粘接強度和抗介質性能優于瞬干膠。

  以上幾點是汽車生產中選擇膠粘劑的基本原則,只有正確選擇膠粘劑,才能達到預期效果,滿足其機械的使用性能。

  3、典型車用聚氨酯膠粘劑的技術特性及應用

  近幾年,輕質金屬、復合材料和塑料等新材料在汽車上的應用使得汽車用膠粘劑和密封膠用量也持續增長,其中汽車內飾件是膠粘劑用量迅速增長的一個領域。另外,近年來,汽車上采用輕質高強度的工程塑料代替鋼板的技術發展很快,特別是玻璃纖維增強塑料(FRP)和片狀模塑復合材料(SMC)被廣泛應用于汽車上。FRP、SMC制造的車身面板和外裝件(如身頂篷、座艙頂蓋等)在美國、歐洲和日本相繼廣泛采用,但FRP、SMC不能使用傳統的焊接技術與車身構架組裝,必須采用粘接技術。據統計,目前我國每輛轎車用膠約20kg,中型車約16kg,重型車約22kg。目前我國汽車工業對各種類型的膠粘劑和密封膠的年總需求量達到10萬t,其中聚氨酯膠約1480t。聚氨酯膠粘劑在汽車中主要用于風窗玻璃膠、結構膠、濾芯膠和內飾膠。由于聚氨酯膠粘劑中含有強極性、高活潑性的異氰酸酯基團和氨酯基,與含有活潑氫的材料具有良好的化學粘接力,如泡沫塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料以及玻璃、金屬、橡膠、塑料等表面光潔的材料。聚氨酯與被粘材料之間的氫鍵作用使分子內作用力增強,使得粘接更加牢固。通過調節固化后分子中軟、硬鏈段的比例和結構,可獲得不同硬度和伸長率的膠粘劑,其粘合層從柔性到剛性可任意調節。同時聚氨酯膠粘劑既可以加熱固化,也可以室溫固化,粘接工藝簡便,操作性能優良,固化后的聚氨酯膠粘劑強度高,耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐化學藥品、耐臭氧性能良好,因此,在建筑、工業、汽車等國民經濟各領域有著廣泛的應用。聚氨酯膠粘劑在汽車上的應用如下:

  風窗玻璃膠是指車窗玻璃與車身的固定密封,亦稱密封膠。目前普遍應用單組分濕氣固化聚氨酯密封膠。汽車的風窗玻璃現在幾乎百分之百的使用單組分濕固化聚氨酯膠粘劑。此類膠粘劑結構中含有活潑的NCO基團,當暴露于空氣中時能與空氣中的微量水分發生反應,粘結時,它能與基材表面吸收的水以及表面存在的羥基等活性氫基團發生化學反應,生成脲鍵結構。因此濕固化型聚氨酯膠粘劑固化后的膠層組成是聚氨酯-聚脲結構。制備濕固化型聚氨酯膠粘劑常用的多元醇有聚醚多元醇、聚酯多元醇。多元醇的分子量通常在500~3000之間。常用的異氰酸酯有MDI、TDI、HDI、IPDI等。濕固化膠粘劑的NCO含量通常在2%~10%之間,聚酯多元醇主鏈是一COO一鍵,該鍵極性大,粘結力比較強,而且由于該鍵內聚能大,使聚酯膠粘劑的耐高溫性、耐油性好。但是該鍵容易水解,所以聚酯型的聚氨酯膠粘劑材料的耐水解性不理想。以聚醚多元醇為原料合成的聚氨酯樹脂其主鏈上含有醚鍵結構單元,屬于柔性鏈,而且醚鍵不易水解,故比相應的聚酯多元醇有較好的柔軟性、耐水解性與耐低溫性,但醚鍵的極性不如酯鍵,其粘結性和耐高溫性不如聚酯型聚氨酯膠粘劑。因此,現在對單組分聚氨酯膠粘劑預聚體的研究大多都是圍繞如何克服單一預聚體膠粘劑的缺點,得到綜合性能高的單組分濕固化聚氨酯膠粘劑。當然,除膠本身的性能外,施工工藝對其最終性能也有較大的影響。施工工藝包括施工前的準備→清潔活化→涂底膠→施膠→玻璃裝配→固定→清理→玻璃密封。每個過程都應按操作工藝認真仔細的操作,即使很小的疏忽將會造成使用中的薄弱環節,而影響其施工質量和使用壽命。

  結構膠主要用于汽車部件的粘結,結構膠多采用無溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑。結構型聚氨酯膠粘劑就是代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來接合金屬、塑料、玻璃、木材等的結構部件,屬于長時間能承受較大動負荷、靜負荷并能長期使用的膠粘劑。最初成功用于汽車部件的粘接是固特異公司的Pliogrip,它是無溶劑雙組分反應型膠粘劑,早年用于載重汽車的5MC型發動機罩的粘接,隨后通用、福特等公司相繼于大型載重卡車的SMC(片狀模塑料)部件上用其進行粘接,接著又推廣到FRP(玻璃纖維增強塑料)部件。

  合成的無溶劑結構型聚氨酯膠粘劑具有使用工藝簡單,貯存、運輸方便等特點,可室溫固化或熱固化,其膠層具有彈性和高剪切強度,在應用中已取得滿意結果。為使結構型聚氨酯膠粘劑更具有競爭力,各國研究者正繼續致力于大量的改性工作,如,為進一步提高耐熱性及其強度,用環氧樹脂改性聚氨酯膠粘劑,即將端異氰酸酯基(NCO)的預聚體與含環氧基團的醇反應,生成端環氧基的聚氨酯齊聚物,然后通過環氧基團與胺的反應而完成交聯固化,從而制得具有較高硬度,高剪切強度和較高耐化學藥品性的聚氨酯-環氧樹脂-聚脲結構的膠粘劑。采用加入納米填料改性的聚氨酯膠粘劑不僅可降低成本,還可改善其結晶性,使其剪切強度和初粘力大大提高;采用聚氨酯、丙烯酸酯接枝或共聚并與聚苯乙烯形成互穿網絡的改性無溶劑聚氨酯膠粘劑可不用底涂劑,不僅可提高固化速度和初粘力,還可防止氣泡的產生;采用不同結構的多元醇和不同結構的多異氰酸酯制得不同品種的膠粘劑以適應不同基材的粘接,使膠粘劑趨于功能化。

  濾芯膠是指汽車濾芯器用膠,上世紀70年代開始,紙質濾芯濾清器開始在汽車工業大量使用,促使濾芯膠粘劑產業得到了很快發展,目前我國濾清器使用的膠粘劑年需求量已達到萬噸以上。濾芯膠多用雙組分聚氨酯膠粘劑。膠粘劑質量的好壞,直接影響濾芯器產品的質量和使用壽命,作為濾清器生產專業廠家,十分重視對膠粘劑的選擇,并根據膠粘劑的特性制定合理的粘接工藝,提高產品質量?諝鉃V清器濾芯用膠粘劑為常溫固化雙組分聚氨酯膠粘劑,具有操作工藝簡單、常溫固化、無毒或低毒、快干,使用時不受氣候和環境的影響等特點。

  汽車內飾膠:內飾膠是指汽車頂棚、地板、地毯、儀表板、門板等內飾件的粘結,多采用水性聚氨酯膠粘劑。汽車內飾用泡沫背襯乙烯基塑料、織物與纖維板和其它硬質基材的粘接,過去一直使用溶劑型膠粘劑,隨著環保法規的健全以及人們環保意識的增強,溶劑型汽車膠粘劑將會逐漸被環保型膠粘劑,如水基膠粘劑所取代,尤其是水基汽車內飾膠的推廣應用勢在必行。

  隨著新型汽車塑料部件的用量增加以及汽車內飾膠的不斷水性化,水基膠粘劑在汽車上的用量將會不斷增加,西歐、日本等先進的汽車生產國水基聚氨酯膠粘劑每年以8%~10%的速率增長,美國水基膠粘劑占總量的60%,日本的汽車內飾膠幾乎全部實現水性化。我國目前已躍居為世界汽車生產大國,汽車內飾膠占到汽車膠總量的20%以上,如果內飾膠全部實現水性化,產量和經濟效益將非?捎^。

  與溶劑型聚氨酯膠粘劑相比,水性聚氨酯膠粘劑具有以下特點:粘度不隨聚合物分子量的改變有明顯差異,因而,可使聚合物高分子量化以提高其內聚強度; 而溶劑型的粘度則隨聚合物分子量的增高呈指數關系上升,交聯時易產生凝膠。易與其他樹脂或顏料混合以改進性能、降低成本。在相同固含量下,水性膠粘劑的粘度一般比溶劑型的低,當分散體粒徑較小時,水性膠粘劑的粘度增大,而溶劑型的粘度隨固含量增大而急劇上升。容易調配配方,易于清理。不燃、無毒,適用于易被有機溶劑浸蝕的基材,但干燥過程比溶劑型慢,耗能較大,初粘性比溶劑型差。水性聚氨酯也是在90年代才逐漸在汽車內飾中應用。目前,各國正在進一步致力于水性聚氨酯膠粘劑降低成本,提高性能的研究工作。美國Leung、PakT等開發適用于熱成型層壓工藝的水性聚氨酯膠,粘接強度和耐熱性遠高于目前使用的溶劑型或其它水基膠所粘接成型的外覆PVC膜的制品可用于汽車儀表板、門板以及其它內飾件。日本針對初粘力小的問題,在聚氨酯結構中引入環氧樹脂,成功研制出具有良好初粘性的產品。

  根據目前看來,溶劑型聚氨酯膠粘劑在今后的一段時間內還將占有相當大的市場份額,今后的研究應在降低成本、水性聚氨酯的相關助劑、實現水性聚氨酯的系列化以及功能化、加強和完善對水性聚氨酯的理論和機理等方面加大研究力度。

  4、國內汽車膠粘劑的應用現狀

  我國汽車工業在過去相當長的一段時間內發展緩慢,膠接密封技術在汽車上的應用也同樣處于很低的水平,表現為汽車膠粘劑品種少,技術含量低,汽車廠家對車用膠的作用也缺乏認識。80年代以來,我國汽車工業引進了整車整機和關鍵零部件制造技術近70項,隨著引進技術消化吸收工作的不斷深入,汽車粘接與密封技術得到較快發展,各種不同用途的汽車膠粘劑如雨后春筍出現。特別是20世紀90年代以來,我國改革開放的大好形勢推動了汽車工業尤其是以轎車為代表的各類乘用車的快速發展,高品質汽車對膠粘劑的需求,使該類產品在研究、生產和應用方面呈現了向高性能、多品種、系列化和專業化方向發展的態勢,一些高性能高技術含量的汽車膠粘劑,如高強度預涂型微膠囊厭氧膠、濕固化聚氨酯擋風玻璃膠、雙組分噴涂型水基頂棚膠等膠種的開發應用成功,標志著國內汽車用膠提高到一個嶄新的水平。具有雄厚研發實力的科研院所,他們緊密聯合汽車廠家,開展了一些高技術含量的汽車膠研制,為汽車行業引進車型廠家材料國產化做出積極貢獻。具有較高研發水平且具相當生產規模的膠粘劑企業,他們緊靠汽車工業用膠市場,形成了各具特色的汽車膠粘劑拳頭產品,為汽車行業提供了百余種粘接劑和密封膠,支持了我國汽車工業的發展,成為我國汽車膠粘劑生產的骨干企業。代表當今先進工業國家汽車用膠水平的膠粘劑合資企業,他們將國外先進的車用膠產品引進我國汽車工業用膠市場,滿足了國內引進車型廠家對一些特定膠種應用的需求,促進了我國膠粘劑行業的進一步發展,也是國內汽車膠粘劑行業的重要產供廠商。具有一般研發和生產能力的諸多中、小型汽車膠粘劑生產企業,他們以自己較高的產品質量、較低的產品價位和良好的售后服務,為許多汽車廠家提供能滿足一般技術要求的各自特長的車用膠產品,在國內汽車膠粘劑市場中也占有相當的份額。

  近10年來,我國汽車工業的快速發展帶動了相關工業的發展,汽車膠粘劑行業百花齊放百家爭鳴的局面已基本形成。目前,涉及汽車整個制造過程所需的多個膠粘劑品種,如車身焊裝用的點焊膠、折邊膠、減振膠,車身涂裝用的焊縫密封膠,抗石擊涂料、隔熱阻尼膠板,車身內飾用的頂棚膠,丁基膠帶、風擋玻璃膠,發動機和車橋等平面密封用的各類液態密封膠,螺紋件鎖固或密封用的各類厭氧膠,汽車零部件用的剎車蹄片膠,車燈密封膠,濾清器濾芯膠以及制造工藝所需的各種型砂粘結劑、模具膠和噴漆保護膠帶等等,國內基本上都有相應的產品,從而為汽車廠家提供了較為廣闊的選用空間。

  目前,涉及汽車整個制造過程所需的5大類膠種,即車身、內飾、發動機、底盤零部件以及汽車制造工藝用膠的品種,如車身磷化處理前用的點焊密封膠、折邊膠、增強防振膠和車身中涂前用的焊縫密封膠、抗石擊涂料、隔熱阻尼膠板和指壓密封膠,車身內飾用的頂棚膠、丁基密封膠帶,發動機平面密封用各類液態密封膠,螺紋件鎖固密封用各種厭氧膠,零部件用的剎車蹄片膠、車燈密封膠、濾清器濾芯膠以及制造工藝所用的各種壓敏膠帶等等,國內基本上都有相應的產品,F在就整個汽車行業來說,汽車膠粘劑的應用,無論是用膠品種,還是使用部位以及單車平均用量均已接近世界先進水平。但是還應當看到,國產膠粘劑品種雖然發展很快,但仍未能完全滿足汽車工業使用的特殊要求。其表現是膠粘劑品種不全,有的產品性能尚有差距,質量不夠穩定,產品沒有形成系列化、標準化,部分品種和原材料還需進口。此外,國內相關行業對汽車工業所需的專用涂膠設備的研制遠遠落后于汽車膠粘劑品種的開發,在某種程度上限制了優異膠種的推廣應用或良好性能的體現。

  5、汽車膠粘劑的研究和應用

  汽車制造向節能、環保、安全舒適、低成本長壽命發展的趨勢對汽車膠粘劑的使用性能和工藝性能提出了越來越高的要求。國內外幾種主要汽車膠粘劑的研究和應用情況如下。

  汽車折邊膠。折邊膠作為一種車用結構膠,主要用于車門、發動機罩蓋和行李箱蓋板的內外折邊部的粘接,取代原有的點焊結構。折邊膠主要品種有環氧樹脂類、聚氯乙烯類、聚丙烯酸酯類3種類型。環氧樹脂類折邊膠粘接強度高,受熱分解時無腐蝕性氣體放出,綜合性能好,是目前國內外汽車廠家應用最多,也是人們對其進行性能改進研究最多的一類結構膠。環氧樹脂類折邊膠國產化品種較多,這些品種基本上都是按照相關汽車廠家引進車型的技術要求進行開發研制的。為了制得適用于南汽依維柯車型要求的半結構型折邊膠,晨光化工研究院采用聚氨酯改性環氧樹脂的技術路線,將制取的互穿網絡聚合物EPU作為膠料的基材,按不同配比制得不同粘接強度和伸長率的汽車用半結構膠。同時還研制了既能對預聚體的NCO基起作用,又能降低雙氰胺固化劑分解溫度,配膠后作雙氰胺促進劑,在常溫下可長期貯存,而在150~180℃又能迅速固化的固化促進劑ICN,研制的CA-3、CA-4半結構膠的性能達到意大利油漆公司的同類產品水平。

  東風汽車公司在輕型車車門折邊膠的開發應用中,采用端羧基丁腈橡膠改性環氧樹脂的方法,合成具有較高活性的嵌段共聚物預聚體并以此為基材成分,調整其他配合劑,研制出具有良好觸變性、油面附著性、低溫流動性和高強度(剪切強度>20MPa)及較高韌性(T形剝離強度>30N.cm-1) 的折邊膠,其綜合性能與美國PPG公司的同類產品CorabondHC7707折邊膠相當。為提高工件折邊部位膠粘劑的填充率和降低膠料的預固化溫度,日本研制出“模擬固化”或“假固化”的環氧折邊膠。其方法是在環氧樹脂中加入具有一定形狀的固體丙烯酸酯粉末,這種固體粉末在112~115℃的較低溫度下膨脹形成膠化薄膜,在環氧樹脂還未反應時形成“假固化”。為了減輕汽車質量,汽車用鋼板在盡可能地減薄。傳統的感應加熱固化折邊膠在較高的預固化溫度下可能會導致薄鋼板組件變形,而能在較低感應加熱溫度下固化的單組分環氧樹脂類折邊膠又存在貯存期較短的問題。由美國最新開發的一種低溫感應固化環氧樹脂折邊膠成功地解決了上述問題。其特點是在環氧樹脂基材中加入一種改性胺固化劑,這種改性胺的活化溫度遠低于標準的雙氰胺/脲固化體系,在較低的感應加熱溫度下 (此溫度遠低于導致鋼板發生形變的溫度)膠料便可實現預固化,并呈現出對電鍍鋅鋼板、熱浸鍍鋅鋼板和鋁合金鋼板等材料的良好粘接特性。

  頂棚膠粘劑。頂棚膠粘劑是指車身內飾軟質或硬質頂棚材料粘接用膠。軟質頂棚由PVC表皮材料或織物與PU軟泡塑料復合而成,硬質頂棚由瓦楞紙與毛氈等材料制做。長期以來,車身軟質頂棚的粘接用膠是溶劑型氯丁橡膠類膠粘劑,這類膠粘劑初粘性好,膠層柔韌,常態粘接強度較高,適合汽車流水線生產使用,但膠中有毒溶劑污染環境、損害工人健康且存在火災隱患,溶劑對PVC表皮內增塑劑易引起PVC折皺或變色而影響美觀;另外,膠層耐熱性差易引起頂棚脫落。開發能克服這些弊端的水基頂棚膠為汽車制造廠所期望。80年代初期,日本研制成功噴涂混合型水基頂棚膠,并在日本汽車行業得到推廣應用。這種膠粘劑是一種由聚丙烯酸酯乳液為主劑和能對該乳液起快速凝膠作用的有機金屬鹽水溶液為膠凝劑的雙組分水基膠。使用中2組分按一定比例經雙口噴槍高壓噴出后霧化混合并在被粘材料PU軟泡上面瞬時凝膠,生成的膠膜便具有粘接性能。東風汽車公司開發研制了雙組分水基頂棚膠,其各項性能指標達到日本雙組分水基膠的技術水平,并在重卡車型上獲得應用。雙組分水基膠在使用中對主劑和膠凝劑的配比有較嚴格的要求,需要配置具有一定壓縮比的主劑泵、2組分比例調配的控制系統和雙口噴槍的噴膠設備,使其應用范圍受到一定限制。

  焊縫密封膠。焊縫密封膠是車身涂裝時用到的一類重要膠種,車身面漆前涂于外焊縫,固化后成為具有一定粘接強度的彈性體,能有效地起到密封防漏、增強車體防銹能力和增加車體美觀性能的作用。較早以前,用于車身焊縫密封的膠種是需在現場按比例調配使用的雙組份聚硫橡膠型密封膠,80年代后期,已被PVC 塑溶膠所代替,滿足一般使用需求的通用型PVC樹脂型焊縫密封膠目前國內已有許多生產廠家,近年來,隨著PVC樹脂的技術進步和增粘劑、微交聯樹脂以及納米材料的應用,各具特色的高性能的PVC樹脂型焊縫密封膠不斷得到開發與應用,還有油面粘接型,耐前處理液型的PVC塑溶膠開發應用的例子也不乏存在,如 LY-2A焊縫密封膠,適用于焊裝工序或涂裝工序車身內外板縫、焊縫的密封,該產品油面粘附性好,可以將車身所有板縫焊縫、接縫、卷邊等在進入前處理線之前全部密封,對電泳漆系統無不良影響,隨底漆、中涂和面漆烘烤溫度固化后,具有良好的粘接強度、彈性、密封性和耐久性。焊縫密封膠的另一開發應用動態是變濕法為干法施工;即以膠帶形態代替糊狀形態,特別是用于車身外焊縫密封,如雙排座的車身頂蓋外焊縫的密封,除了操作方便和環境清潔外,產品外觀平整光滑,大大提高丁車身的密封防銹性和美觀性。

  擋風玻璃粘接密封膠。采用“直接粘接法”進行轎車和高檔客車風擋玻璃的裝配,是現今國內汽車廠家已普遍采用的一種先進技術。與傳統的橡膠密封條固定風擋玻璃的裝配工藝相比,它具有固定強度高、密封性能好、裝配工藝簡單、外觀美觀等突出特點。單組分濕氣固化型聚氨酯粘接密封膠是“直接粘接法”最理想的膠粘劑。這種膠粘劑由美國Essex化學公司于70年代初期最先開發研制成功,并作為聚硫橡膠膠粘劑的替代產品最早在美國通用汽車公司得到應用。單組分聚氨酯風擋玻璃膠通常需與玻璃底劑和漆面底劑配套使用,經濕氣固化后的膠料,要求其粘接剪切強度大于3.5MPa,拉伸強度大于5.0MPa,斷裂伸長率達 350%以上,另要求在室溫下能快速固化,操作堆積性要好,通常條件下貯存期要在6個月以上。由于這些獨特性能和工藝性能的苛刻要求,加之國內原料和設備的缺乏,研制和生產這種產品非常困難。因此,國內一些引進車型風擋玻璃的粘接裝配所用單組分聚氨酯膠均靠進口。為適應國內汽車工業發展的需要,單組分濕固化聚氨酯風擋玻璃膠被列為國家重點科技攻關膠粘劑新品種開發項目之一。為此,國內相關研究單位積極開發研制,該研制工作立足國內原料和設備條件,以聚醚多元醇和多異氰酸酯為原料,使用中產品性能達到轎車風擋玻璃膠粘劑/密封膠技術要求。近年來,單組分濕固型聚氨酯風擋玻璃膠的開發研究又有新進展,國內奧博公司研制的該類產品采用國產原料,采取獨特的合成配方和工藝。同時研制成功適用于金屬、玻璃、漆面等4種底膠。其產品的物理機械性能和工藝性能達到德國大眾標準。目前系列產品已開始在國內多家汽車廠得到應用。

  隔熱阻尼膠板。隔熱阻尼膠板用于汽車底板、車門內板、側圍的鋪放,其作用主要是起隔熱、隔音和減振降噪的作用,在汽車生產中也是用量最大的成形膠接密封材料之一。廣泛應用于重、中、輕、微、轎各種車型上。目前國內有多家生產。國內現有隔熱阻尼膠板產品大都以瀝青和再生橡膠為主體材料,其熱熔型、自粘型和磁性型三種基本型產品目前雖然可以滿足國內大多數汽車廠家的使用要求,但該類產品向著降低密度和無瀝青基材方面發展的趨勢。由于瀝青阻尼膠板可能存在的因受熱和長期使用老化后分解有害物質有損人體健康的問題,開發使用無瀝青阻尼膠板已逐漸得到人們的重視。有資料報道,國外斯太爾、曼以和奔馳等汽車公司已采用無瀝青阻尼膠板。目前在斯太爾公司新建的油漆涂裝生產線上,使用了兩種無瀝青阻尼材料,其主要成分是聚丙烯酸酯和聚醋酸乙烯酯類。第一種是熱熔型的,使用傳統工藝在底漆完成后鋪放,第二種為噴涂型的,是在底漆之后對所需用部位進行噴涂,厚度可達3~5mm,然后和防石擊涂料一起烘烤固化。這種噴涂型阻尼材料與傳統的予成型阻尼膠板相比,具有整體密封性能好、粘接強度高、彈性好、耐寒性能優異的特點。

  可預涂微膠囊厭氧膠?深A涂微膠囊厭氧膠是厭氧膠系列的新品種。由于預涂膠可節省生產裝配線的涂膠設備,簡化現場操作,提高生產效率并能有效地確保粘接密封質量而被國內外汽車制造廠家廣泛采用。70年代初,美國樂泰公司開發出系列微膠囊厭氧膠產品及相應涂布工具,其5種預涂膠分別適用于不同強度和使用溫度要求,技術水平居世界領先地位。80年代,國內開發出水基型的GY-540中強度膠和溶劑型的ZY-N1中強度膠,由于外觀和性能與樂泰公司同類產品相比差距較大,不適合機械涂布以致應用受到限制。為實現可預涂高強度微膠囊厭氧膠的國產化,中科院廣州化學研究所和東風汽車公司合作研制成功了高強度微膠囊厭氧GY-560膠。該膠屬于高強度級鎖固密封用可預涂水基型雙組分膠,適合于鋼、鍍鋅、磷化螺紋件等金屬螺栓的預涂鎖固密封,可機械涂布或手工涂布。產品綜合性能達到美國樂泰公司Dri-Loc204膠技術水平,且產品價格較國外同類產品有著明顯的優勢。東風汽車公司每年有400多萬個預涂螺栓采用此膠用于多種車型生產。

  6、車用膠粘劑的發展趨勢

  汽車制造向節能環保、安全舒適、低成本長壽命發展的趨勢對汽車膠粘劑的使用性能和工藝性能提出了越來越高的要求,開發應用高性能高品質的汽車膠粘劑,適應汽車工業發展的需求,近年來已有多方面的成果,如車身焊裝用點焊密封膠和補強減振膠帶、車身內飾用雙組分噴涂型水基頂棚膠,濕氣固化型單組份聚氨酯風擋玻璃膠,發動機等結合平面用耐油硅酮密封膠,螺紋件鎖固用予涂型高強度微膠囊厭氧膠等。車用膠粘劑的發展有如下趨勢:無毒不燃、無環境污染且具有良好初粘性的水基膠(如內飾用單組分水基膠)和熱熔膠(如車身硬質頂棚膠和車身頂蓋外焊縫用熱熔膠帶)。

  降低制造成本、減輕車身質量和具有較寬工藝適應性的塑溶膠(如低密度或低溫塑化PVC類焊縫膠和抗石擊涂料)。

  適應特定工藝要求或產品使用要求的汽車專用膠(如瞬時定位單組分濕固化型聚氨酯擋風玻璃膠、平面密封用可剝性更好的耐油硅酮密封膠、耐高溫剎車蹄片膠等)。隨著我國環保法規日趨嚴格,人們環保意識的日趨增強,環保型膠粘劑正在而且仍將會成為合成膠粘劑的主流。膠粘劑生產向上規模、上水平的大企業集中。隨著市場競爭的日趨激烈,用戶對產品質量和性能的要求也在日益提高,作坊式的小生產企業將會被淘汰,合成膠粘劑生產將向上水平、上規模的企業集中。

  水性膠發展前景廣闊。水性膠不含有機溶劑,無污染,是環保型膠粘劑,也是快速增長的膠種之一。

  應開發水性聚氨酯膠粘劑(用于復合薄膜、汽車內飾件等)、反應性熔膠(用于汽車車燈、零部件、家用電器塑料件等)、100%液體反應PU膠(結構粘接)、高性能(如無底涂)的汽車風擋玻璃粘接封膠、蒸煮袋用復合薄膜聚氨酯膠(產品性能達到國際水平,如日本AD502等)以及與其配套的交聯固化劑,觸變劑等。

  熱熔膠和熱熔壓敏膠發展迅速。熱熔膠無污染,固化迅速,粘接面廣,適合于連續化生產,便于貯存和運輸,近年來得到了迅速發展,是我國增長最快的膠種。這些環保型膠種均是膠粘劑中增長最快的。

  高性能膠粘劑將迅速發展。根據市場需要,今后我國高品質、高性能膠粘劑的發展重點是改性丙烯酸酯膠、聚氨酯膠、環氧膠和有機硅膠等,再粘性好的球形狀丙烯酸酯壓敏膠(用于留言記事帖)和高粘接強度的改性丙烯酸酯膠、壓敏膠及膠帶。如剝離強度≥12N/cm壓敏膠帶。




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