汽車膠粘劑是汽車生產(chǎn)所需的一類重要輔助材料。在汽車產(chǎn)品增強(qiáng)結(jié)構(gòu)、密封防銹、減振降噪、隔熱消音和內(nèi)外裝飾等方面起著特殊的作用。隨著汽車向輕量化、高速節(jié)能、安全舒適、低成本、長壽命和無公害方向發(fā)展,膠粘劑應(yīng)用技術(shù)在汽車上的作用愈加重要。了解國內(nèi)外汽車膠粘劑開發(fā)應(yīng)用的現(xiàn)狀和研究動(dòng)向，研制產(chǎn)供更適應(yīng)汽車工業(yè)所需的車用膠新品種，把握未來的發(fā)展趨勢和市場需求,瞄準(zhǔn)國外先進(jìn)水平，做好相關(guān)膠種的開發(fā)和應(yīng)用，必將促進(jìn)國內(nèi)汽車制造水平的提高和膠粘劑行業(yè)的發(fā)展。
1、環(huán)保節(jié)能推動(dòng)汽車膠粘技術(shù)的發(fā)展
膠粘劑技術(shù)的快速發(fā)展能讓我們?cè)O(shè)計(jì)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(tái)已經(jīng)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(jié)構(gòu)膠把2008福特福克斯車型的重量減少了3.7磅。減少了焊點(diǎn)，接下來的重點(diǎn)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(qiáng)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(huì)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(jié)構(gòu)牢固安裝在一起的話，在工廠中的緊固安裝也會(huì)成問題。真正需要的是一種能馬上固定和裝配的粘結(jié)合。在歐洲和亞洲分別以 Epsilon和Delta為標(biāo)志開發(fā)的美國通用汽車公司新型車輛將會(huì)采用新開發(fā)的抗沖撞膠粘劑。新型歐寶(Opels)車也將使用這種先進(jìn)的膠粘劑系統(tǒng)。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(jié)構(gòu)膠粘劑是歐洲非常領(lǐng)先的技術(shù)。比如，防撞穩(wěn)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(jié)結(jié)合，包括把玻璃粘結(jié)在法蘭模板上，已經(jīng)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(biāo)。直到最近幾年，用在飛機(jī)和其他應(yīng)用上的高強(qiáng)度膠粘劑才適用于汽車車身，因?yàn)橐郧暗哪z粘劑遭遇碰撞時(shí)過脆易碎，尤其是在較低的溫度下。改變了抗沖擊強(qiáng)度的雙階系統(tǒng)的開發(fā)為膠粘劑帶來了技術(shù)突破。在被稱作協(xié)同增韌增強(qiáng)過程中的化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生增強(qiáng)顆粒和增韌劑。增強(qiáng)顆粒可以減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(gè)基質(zhì)結(jié)構(gòu)中。防撞穩(wěn)定型膠粘劑可能會(huì)被廣泛地使用在亞洲產(chǎn)的一種新車型上。防撞穩(wěn)定型膠粘劑之所以能夠適用于傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)系統(tǒng)是因?yàn)檫€出現(xiàn)了一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。那就是，這種膠一般在356F左右就能固化，這可以讓預(yù)處理電涂加工不使用專用養(yǎng)護(hù)爐就可以使結(jié)構(gòu)固化。這種材料的最新品類可以在 -40～176F的溫度范圍內(nèi)使用。
今天發(fā)展最快的技術(shù)是使用混合粘結(jié)。需要使用點(diǎn)焊或者其他傳統(tǒng)緊固系統(tǒng)來提供初始強(qiáng)度。出現(xiàn)這種現(xiàn)狀的另外一個(gè)因素是，作為整體車輛測試的一部分，用于預(yù)測新型防撞穩(wěn)定型膠粘劑性能的仿真技術(shù)比較有限。取得很大使用進(jìn)展的另一個(gè)領(lǐng)域是高強(qiáng)度鋼，這種鋼比較硬，所以如果不太當(dāng)心的話就會(huì)很快把能量作用到焊點(diǎn)上。使用新型膠粘劑可以通過提供雙能量管理系統(tǒng)來提高連接縫的完整性。如果能夠在汽車規(guī)模的應(yīng)用上可靠地預(yù)測粘結(jié)性能并且能開發(fā)出更快裝配的膠粘劑的話，結(jié)構(gòu)型膠粘劑下一代的重大技術(shù)突破就會(huì)出現(xiàn)。但現(xiàn)在的開發(fā)進(jìn)步也很快，并且與很多種類的機(jī)械設(shè)計(jì)都有關(guān)聯(lián)。就全球來說，汽車工業(yè)的挑戰(zhàn)是在提高安全性、提高性能和讓用戶能買得起的同時(shí)來提高車輛的燃油效率，最近在連接技術(shù)方面最大的進(jìn)展就是結(jié)構(gòu)型膠粘劑的性能。使用機(jī)械緊固技術(shù)和結(jié)構(gòu)膠粘劑，這種結(jié)構(gòu)是2005年推出的，使用的大多是鋁結(jié)構(gòu)型材。在有焊點(diǎn)的地方使用了自沖鉚釘連接，在封閉結(jié)構(gòu)的單面連接上使用的是自攻螺絲。在粘結(jié)固化循環(huán)中，是這兩種連接方法首先把結(jié)構(gòu)固定在一起，并且能在碰撞中避免粘結(jié)點(diǎn)剝落。熱固化結(jié)構(gòu)型膠粘劑是其中主要的連接介質(zhì)。據(jù)說這種系統(tǒng)能提供超常的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。
自沖鉚釘(SPR)和膠粘劑的聯(lián)合使用要比單獨(dú)使用粘結(jié)劑具有強(qiáng)得多的抗剝落性能，其強(qiáng)度至少是單獨(dú)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(duì)主要結(jié)構(gòu)進(jìn)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?yàn)辄c(diǎn)焊和 MIG(MetalInertGas，金屬惰性氣體)焊接會(huì)使鋁材剝蝕。
2、車用膠粘劑的應(yīng)用范圍和性能指標(biāo)
車用膠粘劑系指汽車生產(chǎn)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(fā)動(dòng)機(jī)、底盤零部件和制造工藝用到的五大類膠種。一輛高品質(zhì)的現(xiàn)代汽車，涉及30多種膠粘劑的應(yīng)用，他們分別在汽車產(chǎn)品的構(gòu)件增強(qiáng)、緊固防松、密封防銹、減振降噪、隔熱消音、內(nèi)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(yīng)用范圍廣，使用簡便，經(jīng)濟(jì)效益高等許多特點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，合成膠粘劑正在越來越多地代替機(jī)械聯(lián)結(jié)，其應(yīng)用已擴(kuò)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(jī)械制造、日常生活等領(lǐng)域?，F(xiàn)已成為一個(gè)極具有發(fā)展前景的精細(xì)化工行業(yè)。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，高性能高品質(zhì)汽車膠粘劑的開發(fā)和應(yīng)用日益受到人們的重視。膠粘劑具有特殊功能和實(shí)用價(jià)值，在汽車生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。世界上適于不同用途的膠粘劑達(dá)一萬種以上，選用膠粘劑，需根據(jù)以下4項(xiàng)指標(biāo)。
耐介質(zhì)性能?？諝?、水、油、酸等統(tǒng)稱個(gè)質(zhì)，絕大多數(shù)膠粘劑抗空氣介質(zhì)性能最好，被粘接件在空氣中的粘接強(qiáng)度最高。而在不同性質(zhì)氣體或注解體介質(zhì)中的粘接力則差別較大，甚至和工作過程中接角的個(gè)質(zhì)主要是空氣、水、油和酸等。使用膠粘劑時(shí)，應(yīng)選擇耐使用介質(zhì)的膠。粘接強(qiáng)度。每1cm2的粘合面，在常溫和空氣介質(zhì)中的破壞力稱為粘接強(qiáng)度，以MPa表示。粘接強(qiáng)度又分拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度，扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)長度，分別指粘接件在不同受力方向的破壞強(qiáng)度。選擇膠粘劑，應(yīng)根據(jù)機(jī)械零件的位置和受力情誤解選擇與之相適應(yīng)的強(qiáng)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(nèi)適用，超過此限，粘接力明顯下降。工程機(jī)械中的風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)體溫度可達(dá)130℃。液壓油溫可達(dá)120℃，選擇粘接膠時(shí)必須在該種膠粘劑所能承受的溫度范圍內(nèi)。
固化時(shí)間。固化時(shí)間可分為初固(或稱固定)時(shí)間和全固時(shí)間。它是指粘接時(shí)膠粘劑在常溫下同膠狀轉(zhuǎn)變成固體膠屋報(bào)所需的時(shí)間。初固是指膠層承受粘接件不因自重而脫落所需時(shí)間;全固是指膠層完全固化，并達(dá)到最高粘霎強(qiáng)度和耐介質(zhì)性能最佳所需時(shí)間。膠粘劑按初固時(shí)間可分為瞬干膠(或快干膠)和慢干膠兩種。瞬干膠的初固時(shí)間只有幾秒或數(shù)十秒。對(duì)慢干膠若需縮短固化時(shí)間，可用熱力吹、烘箱烘烤等措施加溫，但加熱溫度和時(shí)間應(yīng)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(qiáng)度和抗介質(zhì)性能優(yōu)于瞬干膠。
以上幾點(diǎn)是汽車生產(chǎn)中選擇膠粘劑的基本原則，只有正確選擇膠粘劑，才能達(dá)到預(yù)期效果，滿足其機(jī)械的使用性能。
3、典型車用聚氨酯膠粘劑的技術(shù)特性及應(yīng)用
近幾年，輕質(zhì)金屬、復(fù)合材料和塑料等新材料在汽車上的應(yīng)用使得汽車用膠粘劑和密封膠用量也持續(xù)增長，其中汽車內(nèi)飾件是膠粘劑用量迅速增長的一個(gè)領(lǐng)域。另外，近年來，汽車上采用輕質(zhì)高強(qiáng)度的工程塑料代替鋼板的技術(shù)發(fā)展很快，特別是玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)和片狀模塑復(fù)合材料(SMC)被廣泛應(yīng)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(tǒng)的焊接技術(shù)與車身構(gòu)架組裝，必須采用粘接技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(yè)對(duì)各種類型的膠粘劑和密封膠的年總需求量達(dá)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(fēng)窗玻璃膠、結(jié)構(gòu)膠、濾芯膠和內(nèi)飾膠。由于聚氨酯膠粘劑中含有強(qiáng)極性、高活潑性的異氰酸酯基團(tuán)和氨酯基，與含有活潑氫的材料具有良好的化學(xué)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(nèi)作用力增強(qiáng)，使得粘接更加牢固。通過調(diào)節(jié)固化后分子中軟、硬鏈段的比例和結(jié)構(gòu)，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(diào)節(jié)。同時(shí)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(yōu)良，固化后的聚氨酯膠粘劑強(qiáng)度高，耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品、耐臭氧性能良好，因此，在建筑、工業(yè)、汽車等國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。聚氨酯膠粘劑在汽車上的應(yīng)用如下：
風(fēng)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(yīng)用單組分濕氣固化聚氨酯密封膠。汽車的風(fēng)窗玻璃現(xiàn)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(jié)構(gòu)中含有活潑的NCO基團(tuán)，當(dāng)暴露于空氣中時(shí)能與空氣中的微量水分發(fā)生反應(yīng)，粘結(jié)時(shí)，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(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成脲鍵結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)。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?zhǔn)且籆OO一鍵，該鍵極性大，粘結(jié)力比較強(qiáng)，而且由于該鍵內(nèi)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(jié)構(gòu)單元，屬于柔性鏈，而且醚鍵不易水解，故比相應(yīng)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(jié)性和耐高溫性不如聚酯型聚氨酯膠粘劑。因此，現(xiàn)在對(duì)單組分聚氨酯膠粘劑預(yù)聚體的研究大多都是圍繞如何克服單一預(yù)聚體膠粘劑的缺點(diǎn)，得到綜合性能高的單組分濕固化聚氨酯膠粘劑。當(dāng)然，除膠本身的性能外，施工工藝對(duì)其最終性能也有較大的影響。施工工藝包括施工前的準(zhǔn)備→清潔活化→涂底膠→施膠→玻璃裝配→固定→清理→玻璃密封。每個(gè)過程都應(yīng)按操作工藝認(rèn)真仔細(xì)的操作，即使很小的疏忽將會(huì)造成使用中的薄弱環(huán)節(jié)，而影響其施工質(zhì)量和使用壽命。
結(jié)構(gòu)膠主要用于汽車部件的粘結(jié)，結(jié)構(gòu)膠多采用無溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)部件，屬于長時(shí)間能承受較大動(dòng)負(fù)荷、靜負(fù)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(yīng)型膠粘劑，早年用于載重汽車的5MC型發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行粘接，接著又推廣到FRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)部件。
合成的無溶劑結(jié)構(gòu)型聚氨酯膠粘劑具有使用工藝簡單，貯存、運(yùn)輸方便等特點(diǎn)，可室溫固化或熱固化，其膠層具有彈性和高剪切強(qiáng)度，在應(yīng)用中已取得滿意結(jié)果。為使結(jié)構(gòu)型聚氨酯膠粘劑更具有競爭力，各國研究者正繼續(xù)致力于大量的改性工作，如，為進(jìn)一步提高耐熱性及其強(qiáng)度，用環(huán)氧樹脂改性聚氨酯膠粘劑，即將端異氰酸酯基(NCO)的預(yù)聚體與含環(huán)氧基團(tuán)的醇反應(yīng)，生成端環(huán)氧基的聚氨酯齊聚物，然后通過環(huán)氧基團(tuán)與胺的反應(yīng)而完成交聯(lián)固化，從而制得具有較高硬度，高剪切強(qiáng)度和較高耐化學(xué)藥品性的聚氨酯-環(huán)氧樹脂-聚脲結(jié)構(gòu)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(jié)晶性，使其剪切強(qiáng)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(wǎng)絡(luò)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(chǎn)生;采用不同結(jié)構(gòu)的多元醇和不同結(jié)構(gòu)的多異氰酸酯制得不同品種的膠粘劑以適應(yīng)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(jì)70年代開始，紙質(zhì)濾芯濾清器開始在汽車工業(yè)大量使用，促使濾芯膠粘劑產(chǎn)業(yè)得到了很快發(fā)展，目前我國濾清器使用的膠粘劑年需求量已達(dá)到萬噸以上。濾芯膠多用雙組分聚氨酯膠粘劑。膠粘劑質(zhì)量的好壞，直接影響濾芯器產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命，作為濾清器生產(chǎn)專業(yè)廠家，十分重視對(duì)膠粘劑的選擇，并根據(jù)膠粘劑的特性制定合理的粘接工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。空氣濾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(shí)不受氣候和環(huán)境的影響等特點(diǎn)。
汽車內(nèi)飾膠：內(nèi)飾膠是指汽車頂棚、地板、地毯、儀表板、門板等內(nèi)飾件的粘結(jié)，多采用水性聚氨酯膠粘劑。汽車內(nèi)飾用泡沫背襯乙烯基塑料、織物與纖維板和其它硬質(zhì)基材的粘接，過去一直使用溶劑型膠粘劑，隨著環(huán)保法規(guī)的健全以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，溶劑型汽車膠粘劑將會(huì)逐漸被環(huán)保型膠粘劑，如水基膠粘劑所取代，尤其是水基汽車內(nèi)飾膠的推廣應(yīng)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(nèi)飾膠的不斷水性化，水基膠粘劑在汽車上的用量將會(huì)不斷增加，西歐、日本等先進(jìn)的汽車生產(chǎn)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(nèi)飾膠幾乎全部實(shí)現(xiàn)水性化。我國目前已躍居為世界汽車生產(chǎn)大國，汽車內(nèi)飾膠占到汽車膠總量的20%以上，如果內(nèi)飾膠全部實(shí)現(xiàn)水性化，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)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(diǎn)：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(nèi)聚強(qiáng)度; 而溶劑型的粘度則隨聚合物分子量的增高呈指數(shù)關(guān)系上升，交聯(lián)時(shí)易產(chǎn)生凝膠。易與其他樹脂或顏料混合以改進(jìn)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(dāng)分散體粒徑較小時(shí)，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(diào)配配方，易于清理。不燃、無毒，適用于易被有機(jī)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(nèi)飾中應(yīng)用。目前，各國正在進(jìn)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(fā)適用于熱成型層壓工藝的水性聚氨酯膠，粘接強(qiáng)度和耐熱性遠(yuǎn)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(nèi)飾件。日本針對(duì)初粘力小的問題，在聚氨酯結(jié)構(gòu)中引入環(huán)氧樹脂，成功研制出具有良好初粘性的產(chǎn)品。
根據(jù)目前看來，溶劑型聚氨酯膠粘劑在今后的一段時(shí)間內(nèi)還將占有相當(dāng)大的市場份額，今后的研究應(yīng)在降低成本、水性聚氨酯的相關(guān)助劑、實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯的系列化以及功能化、加強(qiáng)和完善對(duì)水性聚氨酯的理論和機(jī)理等方面加大研究力度。
4、國內(nèi)汽車膠粘劑的應(yīng)用現(xiàn)狀
我國汽車工業(yè)在過去相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展緩慢，膠接密封技術(shù)在汽車上的應(yīng)用也同樣處于很低的水平，表現(xiàn)為汽車膠粘劑品種少，技術(shù)含量低，汽車廠家對(duì)車用膠的作用也缺乏認(rèn)識(shí)。80年代以來,我國汽車工業(yè)引進(jìn)了整車整機(jī)和關(guān)鍵零部件制造技術(shù)近70項(xiàng),隨著引進(jìn)技術(shù)消化吸收工作的不斷深入，汽車粘接與密封技術(shù)得到較快發(fā)展，各種不同用途的汽車膠粘劑如雨后春筍出現(xiàn)。特別是20世紀(jì)90年代以來，我國改革開放的大好形勢推動(dòng)了汽車工業(yè)尤其是以轎車為代表的各類乘用車的快速發(fā)展，高品質(zhì)汽車對(duì)膠粘劑的需求，使該類產(chǎn)品在研究、生產(chǎn)和應(yīng)用方面呈現(xiàn)了向高性能、多品種、系列化和專業(yè)化方向發(fā)展的態(tài)勢，一些高性能高技術(shù)含量的汽車膠粘劑，如高強(qiáng)度預(yù)涂型微膠囊厭氧膠、濕固化聚氨酯擋風(fēng)玻璃膠、雙組分噴涂型水基頂棚膠等膠種的開發(fā)應(yīng)用成功，標(biāo)志著國內(nèi)汽車用膠提高到一個(gè)嶄新的水平。具有雄厚研發(fā)實(shí)力的科研院所，他們緊密聯(lián)合汽車廠家，開展了一些高技術(shù)含量的汽車膠研制，為汽車行業(yè)引進(jìn)車型廠家材料國產(chǎn)化做出積極貢獻(xiàn)。具有較高研發(fā)水平且具相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模的膠粘劑企業(yè)，他們緊靠汽車工業(yè)用膠市場，形成了各具特色的汽車膠粘劑拳頭產(chǎn)品，為汽車行業(yè)提供了百余種粘接劑和密封膠，支持了我國汽車工業(yè)的發(fā)展，成為我國汽車膠粘劑生產(chǎn)的骨干企業(yè)。代表當(dāng)今先進(jìn)工業(yè)國家汽車用膠水平的膠粘劑合資企業(yè)，他們將國外先進(jìn)的車用膠產(chǎn)品引進(jìn)我國汽車工業(yè)用膠市場，滿足了國內(nèi)引進(jìn)車型廠家對(duì)一些特定膠種應(yīng)用的需求，促進(jìn)了我國膠粘劑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，也是國內(nèi)汽車膠粘劑行業(yè)的重要產(chǎn)供廠商。具有一般研發(fā)和生產(chǎn)能力的諸多中、小型汽車膠粘劑生產(chǎn)企業(yè)，他們以自己較高的產(chǎn)品質(zhì)量、較低的產(chǎn)品價(jià)位和良好的售后服務(wù)，為許多汽車廠家提供能滿足一般技術(shù)要求的各自特長的車用膠產(chǎn)品，在國內(nèi)汽車膠粘劑市場中也占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。
近10年來，我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)工業(yè)的發(fā)展，汽車膠粘劑行業(yè)百花齊放百家爭鳴的局面已基本形成。目前，涉及汽車整個(gè)制造過程所需的多個(gè)膠粘劑品種，如車身焊裝用的點(diǎn)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(nèi)飾用的頂棚膠，丁基膠帶、風(fēng)擋玻璃膠，發(fā)動(dòng)機(jī)和車橋等平面密封用的各類液態(tài)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(jié)劑、模具膠和噴漆保護(hù)膠帶等等，國內(nèi)基本上都有相應(yīng)的產(chǎn)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(gè)制造過程所需的5大類膠種,即車身、內(nèi)飾、發(fā)動(dòng)機(jī)、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(diǎn)焊密封膠、折邊膠、增強(qiáng)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(nèi)飾用的頂棚膠、丁基密封膠帶，發(fā)動(dòng)機(jī)平面密封用各類液態(tài)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(nèi)基本上都有相應(yīng)的產(chǎn)品。現(xiàn)在就整個(gè)汽車行業(yè)來說，汽車膠粘劑的應(yīng)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(jìn)水平。但是還應(yīng)當(dāng)看到，國產(chǎn)膠粘劑品種雖然發(fā)展很快，但仍未能完全滿足汽車工業(yè)使用的特殊要求。其表現(xiàn)是膠粘劑品種不全，有的產(chǎn)品性能尚有差距，質(zhì)量不夠穩(wěn)定,產(chǎn)品沒有形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，部分品種和原材料還需進(jìn)口。此外，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)對(duì)汽車工業(yè)所需的專用涂膠設(shè)備的研制遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于汽車膠粘劑品種的開發(fā)，在某種程度上限制了優(yōu)異膠種的推廣應(yīng)用或良好性能的體現(xiàn)。
5、汽車膠粘劑的研究和應(yīng)用
汽車制造向節(jié)能、環(huán)保、安全舒適、低成本長壽命發(fā)展的趨勢對(duì)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(nèi)外幾種主要汽車膠粘劑的研究和應(yīng)用情況如下。
汽車折邊膠。折邊膠作為一種車用結(jié)構(gòu)膠，主要用于車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋和行李箱蓋板的內(nèi)外折邊部的粘接，取代原有的點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)。折邊膠主要品種有環(huán)氧樹脂類、聚氯乙烯類、聚丙烯酸酯類3種類型。環(huán)氧樹脂類折邊膠粘接強(qiáng)度高，受熱分解時(shí)無腐蝕性氣體放出，綜合性能好，是目前國內(nèi)外汽車廠家應(yīng)用最多，也是人們對(duì)其進(jìn)行性能改進(jìn)研究最多的一類結(jié)構(gòu)膠。環(huán)氧樹脂類折邊膠國產(chǎn)化品種較多，這些品種基本上都是按照相關(guān)汽車廠家引進(jìn)車型的技術(shù)要求進(jìn)行開發(fā)研制的。為了制得適用于南汽依維柯車型要求的半結(jié)構(gòu)型折邊膠，晨光化工研究院采用聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的技術(shù)路線，將制取的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物EPU作為膠料的基材，按不同配比制得不同粘接強(qiáng)度和伸長率的汽車用半結(jié)構(gòu)膠。同時(shí)還研制了既能對(duì)預(yù)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(jìn)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(jìn)劑ICN，研制的CA-3、CA-4半結(jié)構(gòu)膠的性能達(dá)到意大利油漆公司的同類產(chǎn)品水平。
東風(fēng)汽車公司在輕型車車門折邊膠的開發(fā)應(yīng)用中,采用端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂的方法，合成具有較高活性的嵌段共聚物預(yù)聚體并以此為基材成分，調(diào)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(dòng)性和高強(qiáng)度(剪切強(qiáng)度>20MPa)及較高韌性(T形剝離強(qiáng)度>30N.cm-1) 的折邊膠，其綜合性能與美國PPG公司的同類產(chǎn)品CorabondHC7707折邊膠相當(dāng)。為提高工件折邊部位膠粘劑的填充率和降低膠料的預(yù)固化溫度，日本研制出“模擬固化”或“假固化”的環(huán)氧折邊膠。其方法是在環(huán)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(huán)氧樹脂還未反應(yīng)時(shí)形成“假固化”。為了減輕汽車質(zhì)量，汽車用鋼板在盡可能地減薄。傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱固化折邊膠在較高的預(yù)固化溫度下可能會(huì)導(dǎo)致薄鋼板組件變形，而能在較低感應(yīng)加熱溫度下固化的單組分環(huán)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(fā)的一種低溫感應(yīng)固化環(huán)氧樹脂折邊膠成功地解決了上述問題。其特點(diǎn)是在環(huán)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(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)的雙氰胺/脲固化體系，在較低的感應(yīng)加熱溫度下 (此溫度遠(yuǎn)低于導(dǎo)致鋼板發(fā)生形變的溫度)膠料便可實(shí)現(xiàn)預(yù)固化，并呈現(xiàn)出對(duì)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(nèi)飾軟質(zhì)或硬質(zhì)頂棚材料粘接用膠。軟質(zhì)頂棚由PVC表皮材料或織物與PU軟泡塑料復(fù)合而成，硬質(zhì)頂棚由瓦楞紙與毛氈等材料制做。長期以來，車身軟質(zhì)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(tài)粘接強(qiáng)度較高，適合汽車流水線生產(chǎn)使用，但膠中有毒溶劑污染環(huán)境、損害工人健康且存在火災(zāi)隱患，溶劑對(duì)PVC表皮內(nèi)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(fā)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(yè)得到推廣應(yīng)用。這種膠粘劑是一種由聚丙烯酸酯乳液為主劑和能對(duì)該乳液起快速凝膠作用的有機(jī)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(jīng)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(shí)凝膠，生成的膠膜便具有粘接性能。東風(fēng)汽車公司開發(fā)研制了雙組分水基頂棚膠，其各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到日本雙組分水基膠的技術(shù)水平，并在重卡車型上獲得應(yīng)用。雙組分水基膠在使用中對(duì)主劑和膠凝劑的配比有較嚴(yán)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(diào)配的控制系統(tǒng)和雙口噴槍的噴膠設(shè)備，使其應(yīng)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(shí)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(qiáng)度的彈性體，能有效地起到密封防漏、增強(qiáng)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(xiàn)場按比例調(diào)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(nèi)已有許多生產(chǎn)廠家，近年來，隨著PVC樹脂的技術(shù)進(jìn)步和增粘劑、微交聯(lián)樹脂以及納米材料的應(yīng)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(fā)與應(yīng)用，還有油面粘接型，耐前處理液型的PVC塑溶膠開發(fā)應(yīng)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(nèi)外板縫、焊縫的密封，該產(chǎn)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(jìn)入前處理線之前全部密封，對(duì)電泳漆系統(tǒng)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(qiáng)度、彈性、密封性和耐久性。焊縫密封膠的另一開發(fā)應(yīng)用動(dòng)態(tài)是變濕法為干法施工;即以膠帶形態(tài)代替糊狀形態(tài)，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(huán)境清潔外，產(chǎn)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(fēng)玻璃粘接密封膠。采用“直接粘接法”進(jìn)行轎車和高檔客車風(fēng)擋玻璃的裝配，是現(xiàn)今國內(nèi)汽車廠家已普遍采用的一種先進(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)的橡膠密封條固定風(fēng)擋玻璃的裝配工藝相比，它具有固定強(qiáng)度高、密封性能好、裝配工藝簡單、外觀美觀等突出特點(diǎn)。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(xué)公司于70年代初期最先開發(fā)研制成功，并作為聚硫橡膠膠粘劑的替代產(chǎn)品最早在美國通用汽車公司得到應(yīng)用。單組分聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠通常需與玻璃底劑和漆面底劑配套使用，經(jīng)濕氣固化后的膠料，要求其粘接剪切強(qiáng)度大于3.5MPa，拉伸強(qiáng)度大于5.0MPa，斷裂伸長率達(dá) 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(gè)月以上。由于這些獨(dú)特性能和工藝性能的苛刻要求，加之國內(nèi)原料和設(shè)備的缺乏，研制和生產(chǎn)這種產(chǎn)品非常困難。因此，國內(nèi)一些引進(jìn)車型風(fēng)擋玻璃的粘接裝配所用單組分聚氨酯膠均靠進(jìn)口。為適應(yīng)國內(nèi)汽車工業(yè)發(fā)展的需要,單組分濕固化聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠被列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)膠粘劑新品種開發(fā)項(xiàng)目之一。為此，國內(nèi)相關(guān)研究單位積極開發(fā)研制，該研制工作立足國內(nèi)原料和設(shè)備條件，以聚醚多元醇和多異氰酸酯為原料，使用中產(chǎn)品性能達(dá)到轎車風(fēng)擋玻璃膠粘劑/密封膠技術(shù)要求。近年來，單組分濕固型聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠的開發(fā)研究又有新進(jìn)展，國內(nèi)奧博公司研制的該類產(chǎn)品采用國產(chǎn)原料，采取獨(dú)特的合成配方和工藝。同時(shí)研制成功適用于金屬、玻璃、漆面等4種底膠。其產(chǎn)品的物理機(jī)械性能和工藝性能達(dá)到德國大眾標(biāo)準(zhǔn)。目前系列產(chǎn)品已開始在國內(nèi)多家汽車廠得到應(yīng)用。
隔熱阻尼膠板。隔熱阻尼膠板用于汽車底板、車門內(nèi)板、側(cè)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(chǎn)中也是用量最大的成形膠接密封材料之一。廣泛應(yīng)用于重、中、輕、微、轎各種車型上。目前國內(nèi)有多家生產(chǎn)。國內(nèi)現(xiàn)有隔熱阻尼膠板產(chǎn)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(chǎn)品目前雖然可以滿足國內(nèi)大多數(shù)汽車廠家的使用要求，但該類產(chǎn)品向著降低密度和無瀝青基材方面發(fā)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(zhì)有損人體健康的問題，開發(fā)使用無瀝青阻尼膠板已逐漸得到人們的重視。有資料報(bào)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(chǎn)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(tǒng)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(duì)所需用部位進(jìn)行噴涂，厚度可達(dá)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(tǒng)的予成型阻尼膠板相比，具有整體密封性能好、粘接強(qiáng)度高、彈性好、耐寒性能優(yōu)異的特點(diǎn)。
可預(yù)涂微膠囊厭氧膠。可預(yù)涂微膠囊厭氧膠是厭氧膠系列的新品種。由于預(yù)涂膠可節(jié)省生產(chǎn)裝配線的涂膠設(shè)備，簡化現(xiàn)場操作，提高生產(chǎn)效率并能有效地確保粘接密封質(zhì)量而被國內(nèi)外汽車制造廠家廣泛采用。70年代初，美國樂泰公司開發(fā)出系列微膠囊厭氧膠產(chǎn)品及相應(yīng)涂布工具，其5種預(yù)涂膠分別適用于不同強(qiáng)度和使用溫度要求，技術(shù)水平居世界領(lǐng)先地位。80年代，國內(nèi)開發(fā)出水基型的GY-540中強(qiáng)度膠和溶劑型的ZY-N1中強(qiáng)度膠，由于外觀和性能與樂泰公司同類產(chǎn)品相比差距較大，不適合機(jī)械涂布以致應(yīng)用受到限制。為實(shí)現(xiàn)可預(yù)涂高強(qiáng)度微膠囊厭氧膠的國產(chǎn)化，中科院廣州化學(xué)研究所和東風(fēng)汽車公司合作研制成功了高強(qiáng)度微膠囊厭氧GY-560膠。該膠屬于高強(qiáng)度級(jí)鎖固密封用可預(yù)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(yù)涂鎖固密封，可機(jī)械涂布或手工涂布。產(chǎn)品綜合性能達(dá)到美國樂泰公司Dri-Loc204膠技術(shù)水平，且產(chǎn)品價(jià)格較國外同類產(chǎn)品有著明顯的優(yōu)勢。東風(fēng)汽車公司每年有400多萬個(gè)預(yù)涂螺栓采用此膠用于多種車型生產(chǎn)。
6、車用膠粘劑的發(fā)展趨勢
汽車制造向節(jié)能環(huán)保、安全舒適、低成本長壽命發(fā)展的趨勢對(duì)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(fā)應(yīng)用高性能高品質(zhì)的汽車膠粘劑，適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的需求，近年來已有多方面的成果，如車身焊裝用點(diǎn)焊密封膠和補(bǔ)強(qiáng)減振膠帶、車身內(nèi)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(fēng)擋玻璃膠，發(fā)動(dòng)機(jī)等結(jié)合平面用耐油硅酮密封膠，螺紋件鎖固用予涂型高強(qiáng)度微膠囊厭氧膠等。車用膠粘劑的發(fā)展有如下趨勢：無毒不燃、無環(huán)境污染且具有良好初粘性的水基膠(如內(nèi)飾用單組分水基膠)和熱熔膠(如車身硬質(zhì)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(zhì)量和具有較寬工藝適應(yīng)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(yīng)特定工藝要求或產(chǎn)品使用要求的汽車專用膠(如瞬時(shí)定位單組分濕固化型聚氨酯擋風(fēng)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(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，人們環(huán)保意識(shí)的日趨增強(qiáng)，環(huán)保型膠粘劑正在而且仍將會(huì)成為合成膠粘劑的主流。膠粘劑生產(chǎn)向上規(guī)模、上水平的大企業(yè)集中。隨著市場競爭的日趨激烈，用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和性能的要求也在日益提高，作坊式的小生產(chǎn)企業(yè)將會(huì)被淘汰，合成膠粘劑生產(chǎn)將向上水平、上規(guī)模的企業(yè)集中。
水性膠發(fā)展前景廣闊。水性膠不含有機(jī)溶劑，無污染，是環(huán)保型膠粘劑，也是快速增長的膠種之一。
應(yīng)開發(fā)水性聚氨酯膠粘劑(用于復(fù)合薄膜、汽車內(nèi)飾件等)、反應(yīng)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(yīng)PU膠(結(jié)構(gòu)粘接)、高性能(如無底涂)的汽車風(fēng)擋玻璃粘接封膠、蒸煮袋用復(fù)合薄膜聚氨酯膠(產(chǎn)品性能達(dá)到國際水平，如日本AD502等)以及與其配套的交聯(lián)固化劑，觸變劑等。
熱熔膠和熱熔壓敏膠發(fā)展迅速。熱熔膠無污染，固化迅速，粘接面廣，適合于連續(xù)化生產(chǎn)，便于貯存和運(yùn)輸，近年來得到了迅速發(fā)展，是我國增長最快的膠種。這些環(huán)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(fā)展。根據(jù)市場需要，今后我國高品質(zhì)、高性能膠粘劑的發(fā)展重點(diǎn)是改性丙烯酸酯膠、聚氨酯膠、環(huán)氧膠和有機(jī)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(qiáng)度的改性丙烯酸酯膠、壓敏膠及膠帶。如剝離強(qiáng)度≥12N/cm壓敏膠帶。
7、結(jié)束語
隨著汽車制造技術(shù)的不斷提高，汽車膠粘劑新品種的開發(fā)應(yīng)用方興未艾，涉及汽車整個(gè)制造過程所需的五大類膠種，大小品種40種以上。在我國化工工業(yè)不斷發(fā)展、原材料日益豐富，合成方法和生產(chǎn)設(shè)備不斷創(chuàng)新的過程中，適應(yīng)汽車用膠的品種將會(huì)不斷增加，今后汽車用膠粘劑品種將會(huì)向著綠色環(huán)保型、高性能型、多功能型方向發(fā)展，適合汽車產(chǎn)品使用要求和工藝性能要求的水基膠、熱熔膠、低密度塑溶膠、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠等將會(huì)得到更多的應(yīng)用。
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