工業(yè)硅酮膠,密封膠批發(fā),密封膠廠家

隨著車燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐步精細(xì)化，車燈用膠粘劑（車燈膠）的高性能化顯得更加重要。簡述了車燈膠的應(yīng)用要求和粘接機(jī)制，介紹了當(dāng)前主流車燈膠的優(yōu)缺點(diǎn)。最后對(duì)車燈膠的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

我國汽車用膠粘劑行業(yè)起步于上世紀(jì)50年代中期，在80年代隨著技術(shù)引進(jìn)而快速發(fā)展，90年代之后進(jìn)入了新的發(fā)展階段。國內(nèi)私家車的普及更是為汽車用膠粘劑行業(yè)引入新的活力，使膠粘劑用量進(jìn)一步提高。汽車用膠粘劑具有多種性能優(yōu)勢，可達(dá)到提高粘接器件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防銹防腐蝕、隔熱減震及密封等效果，進(jìn)而替代部分焊接和鉚接等傳統(tǒng)結(jié)合工藝，并簡化施工過程，甚至還有一定的美化效果。其中，車燈用膠粘劑（簡稱車燈膠）作為汽車用膠粘劑的重要組成部分，獲得了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

一、粘接機(jī)理及在車燈上的應(yīng)用

20世紀(jì)40年代以來，人們提出了多種理論解釋粘接行為，主要包括吸附理論、擴(kuò)散理論、靜電理論、機(jī)械互鎖理論和化學(xué)鍵理論。

（1）吸附理論：膠粘劑潤濕被粘物后，界面的膠粘劑和被粘物分子間產(chǎn)生分子間作用力（包括氫鍵及范德華力等），將膠粘劑和被粘物牢牢粘接在一起。

（2）擴(kuò)散理論：膠粘劑與被粘物相互擴(kuò)散，形成了由兩種分子形成的混合界面層，實(shí)現(xiàn)粘接。此理論主要適用于膠粘劑和被粘物均為聚合物的情況，特別是兩種聚合物的相容性以及分子鏈段的運(yùn)動(dòng)能力較強(qiáng)時(shí)。

（3）靜電理論：在膠粘劑與被粘物之間形成了雙電層，靜電力作用阻止了膠粘劑和被粘物的分離，使材料粘接。膠粘劑剝離被粘物過程的放電現(xiàn)象證實(shí)了該理論的存在。

（4）機(jī)械互鎖理論：被粘物的表面不是完全光滑的，其表面存在不同深度的凹槽和縫隙，液態(tài)的膠粘劑可以滲入其中，經(jīng)固化成型后，以錨狀或鉤狀相互嵌合，使材料粘接。機(jī)械互鎖是表面粗糙材料（特別是多孔材料）的主要粘接機(jī)理。

（5）化學(xué)鍵理論：膠粘劑分子與被粘物分子生成了化學(xué)鍵，進(jìn)而提供了粘接力。通常化學(xué)鍵力較分子間作用力大，若其密度達(dá)到一定程度，則可使粘接強(qiáng)度明顯提高。

依據(jù)以上機(jī)理，可以通過多種途徑提高車燈膠的粘接強(qiáng)度：①有針對(duì)性選擇主鏈結(jié)構(gòu)合適的車燈膠，如粘接極性材料時(shí)，使用主鏈具有極性基團(tuán)的車燈膠；②在膠中添加適當(dāng)?shù)呐悸?lián)劑；③提高車燈粘接處的表面粗糙度；④清除車燈粘接面的弱邊界層（如鋁表面的自然氧化層）；⑤使用合適的底涂劑；⑥對(duì)非極性材料[如聚丙烯（PP）]面進(jìn)行等離子處理或燃燒處理。

二、車燈膠的應(yīng)用環(huán)境及性能要求

車燈膠的性能主要表現(xiàn)為使用過程中的工藝性能和粘接性能。與常規(guī)膠粘劑相比，車燈膠由于使用的環(huán)境特殊，除了對(duì)力學(xué)性能、抗老化性能等有要求外，還需具備以下幾個(gè)性能。

（1）耐高低溫性能：在非使用狀態(tài)下，車燈的溫度可低于0 ℃，特別是在我國的北方地區(qū)，冬天溫度普遍低于-30 ℃（甚至可降至-50 ℃）；而在長時(shí)間使用后，車燈溫度升高，可達(dá)到170 ℃甚至更高。因此，車燈膠在不同溫度下長期使用，須保持低溫柔性和高溫不損壞。

（2）抗震耐疲勞性能：車輛行駛途中不可避免會(huì)發(fā)生震動(dòng)，特別是行駛路面不平時(shí)，震動(dòng)幅度和頻率都會(huì)提高。車燈膠在長期震動(dòng)作用下，易發(fā)生累積損傷，出現(xiàn)車燈損壞和漏水等嚴(yán)重問題。因此，車燈膠須具備良好的抗震耐疲勞性能，以保證車燈使用的穩(wěn)定性和安全性。

（3）低霧化值：霧化值用于表征凝結(jié)在車燈內(nèi)表面的揮發(fā)分的多少。車燈作為車輛的照明和信號(hào)指示元件，對(duì)車輛的駕駛安全性尤為重要，車燈起霧必然降低駕駛過程的安全性，同時(shí)降低車輛使用壽命，并破壞美觀性。目前，降低車燈霧化值已經(jīng)成為車燈行業(yè)的重要課題之一。車燈的霧化需要3個(gè)條件，分別是凝結(jié)核心、足夠的水蒸氣和低于水分凝結(jié)溫度的溫度區(qū)域。車燈膠對(duì)霧化的主要影響是可形成凝結(jié)核心的熱揮發(fā)成分。因此，為提高車燈的使用性能和外在美觀性，車燈膠的熱揮發(fā)分須較低。

三、常用車燈膠的分類及優(yōu)缺點(diǎn)

按使用溫度，車燈膠主要分為熱熔膠和室溫硫化膠兩大類，其中，熱熔膠包括熱塑性熱熔膠和反應(yīng)型熱熔膠，室溫硫化膠又分為單組分室溫硫化膠和雙組分室溫硫化膠。熱熔膠在使用前需要加熱熔融，然后將熔膠涂覆在粘接處，冷卻固化獲得初步粘接效果。其突出的優(yōu)點(diǎn)就是固化速率快，能適應(yīng)快速的連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。而室溫硫化膠則使用較為方便，用前無需加熱，常溫涂膠粘接，但是固化速率較慢，需要晾置一段時(shí)間。因此，這兩類膠分別適用于不同的環(huán)境和應(yīng)用要求。

熱塑性熱熔膠是由熱塑性樹脂、彈性體、增黏劑和各種助劑等混合而成的固體材料。其易于儲(chǔ)存，便于制成各種形狀（顆粒狀、塊狀和條狀等），而且便于運(yùn)輸。同時(shí)，其易于施工，加熱熔融后涂膠，冷卻即固化粘接，所用時(shí)間不超過0.5 h，適用于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，并可重復(fù)利用。熱熔膠的性能隨基材不同而略有不同：聚酰胺熱熔膠對(duì)溫度敏感性較高，溫度稍低于熔點(diǎn)立刻固化成型，又含有氨基、羧酸基和酰胺基等極性基團(tuán)，粘接極性材料時(shí)能力較強(qiáng)；而丁基熱熔膠分子結(jié)構(gòu)的飽和度高，側(cè)基體積小，故具有耐熱老化好、耐氣候老化能力強(qiáng)、抗?jié)駳鉂B透性能優(yōu)異、柔韌性高、抗震性和耐低溫性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，熱塑性熱熔膠也存在不少缺點(diǎn)：耐高溫性能較差，不適用于溫度較高的霧燈；粘接強(qiáng)度較低，部分情況需與機(jī)械固定同時(shí)使用；隨著車燈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，使用性降低。濕氣固化聚氨酯熱熔膠綜合了傳統(tǒng)熱塑性熱熔膠和反應(yīng)型膠粘劑的部分優(yōu)點(diǎn)，不僅具有固化快、無溶劑和施工方便等優(yōu)點(diǎn)，而且提高了熱塑性熱熔膠的耐高溫性能和粘接強(qiáng)度；同時(shí)，聚氨酯基材的性能易于調(diào)控，改變其硬段和軟段的組成，可以獲得不同性能的聚氨酯材料。但其含有游離的—NCO有毒基團(tuán)，抗高溫和耐紫外能力稍差于硅膠產(chǎn)品，而且會(huì)濕氣固化，在包裝和儲(chǔ)存方面要求較高。單組分室溫硫化膠的代表性產(chǎn)品為單組分硅膠，其主要成分為羥基封端的硅氧烷、填料、交聯(lián)劑和其他助劑。硅膠施工方便，無需混合，常溫直接涂膠即可，而且主體成分中的硅氧鍵的鍵能較高，故耐紫外性能優(yōu)異。另外，有機(jī)硅膠低溫柔順性好、耐高溫能力強(qiáng)、儲(chǔ)存穩(wěn)定性好且無毒無污染；但依靠空氣中濕氣由外到內(nèi)會(huì)逐步交聯(lián)固化，固化速率慢，不適于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，進(jìn)而提高了工業(yè)成本。雙組分室溫硫化膠包括雙組分有機(jī)硅膠和聚氨酯膠等，并以雙組分硅膠為主。其耐高溫、耐候性強(qiáng)且儲(chǔ)存穩(wěn)定性好。相較于單組分硅膠而言，雙組分硅膠的主要優(yōu)點(diǎn)是固化速率高，但使用難度較大，涂膠前需要共混，增加了設(shè)備投入。

四、車燈膠的研究進(jìn)展

車燈膠的發(fā)展與應(yīng)用已相對(duì)成熟，在車燈粘接領(lǐng)域中產(chǎn)品種類豐富（如熱塑性熱熔膠、濕氣固化聚氨酯熱熔膠和有機(jī)硅密封膠）。隨著車燈結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜化和精細(xì)化，行業(yè)內(nèi)對(duì)膠粘劑的功能要求不斷增多，性能要求逐步提高，開發(fā)多功能、高性能的車燈膠已成為行業(yè)內(nèi)研究人員的奮斗目標(biāo)。

熱塑性熱熔膠因其耐高溫性能差，故在發(fā)展和應(yīng)用中受到長期困擾。為解決該問題，行業(yè)內(nèi)人員做了大量的改進(jìn)和研究。White 等[Hydroxy-functional poly（amide ethers）as thermoplastic barrier resins]使用聚醚酰亞胺樹脂或含苯環(huán)的聚酰胺樹脂，制備了耐高溫聚酰胺熱熔膠；但是該方法在分子中引入了剛性基團(tuán)，使材料柔性降低、脆性提高且制備方法更復(fù)雜。王崇暉等[一種聚酰胺熱熔膠及其制備方法]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：采用多元尼龍本體共聚，并添加長碳鏈尼龍組分來改善產(chǎn)品的柔韌性，可以制得耐高溫且綜合性能良好的聚酰胺熱熔膠。濕氣固化聚氨酯熱熔膠在涂膠溫度下長時(shí)間反復(fù)加熱易出現(xiàn)黏度顯著上升問題，進(jìn)而造成涂膠機(jī)的堵塞。為解決此缺陷，葉青等[汽車車燈用濕氣固化聚氨酯熱熔膠]研制了由有機(jī)酸和酸鹽等復(fù)配的黏度穩(wěn)定劑，提高了聚氨酯熱熔膠的黏度穩(wěn)定性。另外，為避免濕氣固化聚氨酯熱熔膠中小分子異氰酸酯的存在對(duì)施工人員及使用人員的潛在傷害，很多產(chǎn)品生產(chǎn)廠家（如漢高）通過工藝優(yōu)化，盡可能的減少濕氣固化聚氨酯熱熔膠中小分子異氰酸酯的殘留。針對(duì)有機(jī)硅密封膠的催化劑毒副作用大的缺陷，許家瑞等[自催化交聯(lián)型有機(jī)硅-環(huán)氧復(fù)合密封膠及其制備方法]通過采用低相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅復(fù)合的方法，制備出適宜于車燈使用、無需外加催化劑、固化速率快且熱穩(wěn)定性好的有機(jī)硅-環(huán)氧復(fù)合密封膠。

另外，在車燈膠的使用過程中，為了滿足大眾逐步提高的審美和安全需求，提出了新的性能要求（比如限制車燈的霧化值）。任小軍等[一種汽車燈用單組分脫醇型硅酮密封膠及其制備方法]采用硬脂酸處理納米活性碳酸鈣，并采用高真空脫出低分子物質(zhì)的方法制備出揮發(fā)分低（霧化值低）、耐候性及環(huán)境老化性能好且對(duì)PP和聚碳酸酯（PC）粘接性強(qiáng)的高綜合性能車燈用單組分硅膠。劉良軍等[車燈裝配使用的有機(jī)硅密封膠及其制備方法]根據(jù)硅膠使車燈起霧的原理，建立了用有機(jī)硅小分子環(huán)體含量低于0.05%（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）的硅油制備硅膠的方法，制備出耐高溫、耐老化且減震等綜合性能良好的車燈用硅膠，并且成功抑制了車燈的起霧。

五、結(jié)語

隨著汽車用燈向著復(fù)雜化、精細(xì)化方向發(fā)展，車燈膠的性能要求將逐步提高。依靠各自的性能特性，各種車燈膠將長期共同存在，并相互競爭。同時(shí)，在綠色環(huán)保成為國民共同焦點(diǎn)的未來，發(fā)展環(huán)境友好型膠粘劑必然是業(yè)內(nèi)的主要研究方向。

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