5、汽车胶粘剂的研究和应用

     汽车制造向节能、环保、安全舒适、低成本长寿命发展的趋势对汽车胶粘剂的使用性能和工艺性能提出了越来越高的要求。国内外几种主要汽车胶粘剂的研究和应用情况如下。

     汽车折边胶。折边胶作为一种车用结构胶，主要用于车门、发动机罩盖和行李箱盖板的内外折边部的粘接，取代原有的点焊结构。折边胶主要品种有环氧树脂类、聚氯乙烯类、聚丙烯酸酯类3种类型。环氧树脂类折边胶粘接强度高，受热分解时无腐蚀性气体放出，综合性能好，是目前国内外汽车厂家应用最多，也是人们对其进行性能改进研究最多的一类结构胶。环氧树脂类折边胶国产化品种较多，这些品种基本上都是按照相关汽车厂家引进车型的技术要求进行开发研制的。为了制得适用于南汽依维柯车型要求的半结构型折边胶，晨光化工研究院采用聚氨酯改性环氧树脂的技术路线，将制取的互穿网络聚合物EPU作为胶料的基材，按不同配比制得不同粘接强度和伸长率的汽车用半结构胶。同时还研制了既能对预聚体的NCO基起作用，又能降低双氰胺固化剂分解温度，配胶后作双氰胺促进剂，在常温下可长期贮存，而在150～180℃又能迅速固化的固化促进剂ICN，研制的CA-3、CA-4半结构胶的性能达到意大利油漆公司的同类产品水平。

     东风汽车公司在轻型车车门折边胶的开发应用中,采用端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂的方法，合成具有较高活性的嵌段共聚物预聚体并以此为基材成分，调整其他配合剂，研制出具有良好触变性、油面附着性、低温流动性和高强度(剪切强度>20MPa)及较高韧性(T形剥离强度>30N.cm-1)的折边胶，其综合性能与美国PPG公司的同类产品CorabondHC7707折边胶相当。为提高工件折边部位胶粘剂的填充率和降低胶料的预固化温度，日本研制出“模拟固化”或“假固化”的环氧折边胶。其方法是在环氧树脂中加入具有一定形状的固体丙烯酸酯粉末，这种固体粉末在112～115℃的较低温度下膨胀形成胶化薄膜，在环氧树脂还未反应时形成“假固化”。为了减轻汽车质量，汽车用钢板在尽可能地减薄。传统的感应加热固化折边胶在较高的预固化温度下可能会导致薄钢板组件变形，而能在较低感应加热温度下固化的单组分环氧树脂类折边胶又存在贮存期较短的问题。由美国最新开发的一种低温感应固化环氧树脂折边胶成功地解决了上述问题。其特点是在环氧树脂基材中加入一种改性胺固化剂，这种改性胺的活化温度远低于标准的双氰胺/脲固化体系，在较低的感应加热温度下(此温度远低于导致钢板发生形变的温度)胶料便可实现预固化，并呈现出对电镀锌钢板、热浸镀锌钢板和铝合金钢板等材料的良好粘接特性。

     顶棚胶粘剂。顶棚胶粘剂是指车身内饰软质或硬质顶棚材料粘接用胶。软质顶棚由PVC表皮材料或织物与PU软泡塑料复合而成，硬质顶棚由瓦楞纸与毛毡等材料制做。长期以来，车身软质顶棚的粘接用胶是溶剂型氯丁橡胶类胶粘剂，这类胶粘剂初粘性好，胶层柔韧，常态粘接强度较高，适合汽车流水线生产使用，但胶中有毒溶剂污染环境、损害工人健康且存在火灾隐患，溶剂对PVC表皮内增塑剂易引起PVC折皱或变色而影响美观;另外，胶层耐热性差易引起顶棚脱落。开发能克服这些弊端的水基顶棚胶为汽车制造厂所期望。80年代初期，日本研制成功喷涂混合型水基顶棚胶，并在日本汽车行业得到推广应用。这种胶粘剂是一种由聚丙烯酸酯乳液为主剂和能对该乳液起快速凝胶作用的有机金属盐水溶液为胶凝剂的双组分水基胶。使用中2组分按一定比例经双口喷枪高压喷出后雾化混合并在被粘材料PU软泡上面瞬时凝胶，生成的胶膜便具有粘接性能。东风汽车公司开发研制了双组分水基顶棚胶，其各项性能指标达到日本双组分水基胶的技术水平，并在重卡车型上获得应用。双组分水基胶在使用中对主剂和胶凝剂的配比有较严格的要求,需要配置具有一定压缩比的主剂泵、2组分比例调配的控制系统和双口喷枪的喷胶设备，使其应用范围受到一定限制。

     焊缝密封胶。焊缝密封胶是车身涂装时用到的一类重要胶种，车身面漆前涂于外焊缝，固化后成为具有一定粘接强度的弹性体，能有效地起到密封防漏、增强车体防锈能力和增加车体美观性能的作用。较早以前，用于车身焊缝密封的胶种是需在现场按比例调配使用的双组份聚硫橡胶型密封胶，80年代后期，已被PVC塑溶胶所代替，满足一般使用需求的通用型PVC树脂型焊缝密封胶目前国内已有许多生产厂家，近年来，随着PVC树脂的技术进步和增粘剂、微交联树脂以及纳米材料的应用，各具特色的高性能的PVC树脂型焊缝密封胶不断得到开发与应用，还有油面粘接型，耐前处理液型的PVC塑溶胶开发应用的例子也不乏存在，如LY-2A焊缝密封胶，适用于焊装工序或涂装工序车身内外板缝、焊缝的密封，该产品油面粘附性好，可以将车身所有板缝焊缝、接缝、卷边等在进入前处理线之前全部密封，对电泳漆系统无不良影响，随底漆、中涂和面漆烘烤温度固化后，具有良好的粘接强度、弹性、密封性和耐久性。焊缝密封胶的另一开发应用动态是变湿法为干法施工;即以胶带形态代替糊状形态，特别是用于车身外焊缝密封，如双排座的车身顶盖外焊缝的密封，除了操作方便和环境清洁外，产品外观平整光滑，大大提高丁车身的密封防锈性和美观性。

     挡风玻璃粘接密封胶。采用“直接粘接法”进行轿车和高档客车风挡玻璃的装配，是现今国内汽车厂家已普遍采用的一种先进技术。与传统的橡胶密封条固定风挡玻璃的装配工艺相比，它具有固定强度高、密封性能好、装配工艺简单、外观美观等突出特点。单组分湿气固化型聚氨酯粘接密封胶是“直接粘接法”最理想的胶粘剂。这种胶粘剂由美国Essex化学公司于70年代初期最先开发研制成功，并作为聚硫橡胶胶粘剂的替代产品最早在美国通用汽车公司得到应用。单组分聚氨酯风挡玻璃胶通常需与玻璃底剂和漆面底剂配套使用，经湿气固化后的胶料，要求其粘接剪切强度大于3.5MPa，拉伸强度大于5.0MPa，断裂伸长率达350%以上，另要求在室温下能快速固化,操作堆积性要好，通常条件下贮存期要在6个月以上。由于这些独特性能和工艺性能的苛刻要求，加之国内原料和设备的缺乏，研制和生产这种产品非常困难。因此，国内一些引进车型风挡玻璃的粘接装配所用单组分聚氨酯胶均靠进口。为适应国内汽车工业发展的需要,单组分湿固化聚氨酯风挡玻璃胶被列为国家重点科技攻关胶粘剂新品种开发项目之一。为此，国内相关研究单位积极开发研制，该研制工作立足国内原料和设备条件，以聚醚多元醇和多异氰酸酯为原料，使用中产品性能达到轿车风挡玻璃胶粘剂/密封胶技术要求。近年来，单组分湿固型聚氨酯风挡玻璃胶的开发研究又有新进展，国内奥博公司研制的该类产品采用国产原料，采取独特的合成配方和工艺。同时研制成功适用于金属、玻璃、漆面等4种底胶。其产品的物理机械性能和工艺性能达到德国大众标准。目前系列产品已开始在国内多家汽车厂得到应用。

    隔热阻尼胶板。隔热阻尼胶板用于汽车底板、车门内板、侧围的铺放，其作用主要是起隔热、隔音和减振降噪的作用，在汽车生产中也是用量最大的成形胶接密封材料之一。广泛应用于重、中、轻、微、轿各种车型上。目前国内有多家生产。国内现有隔热阻尼胶板产品大都以沥青和再生橡胶为主体材料，其热熔型、自粘型和磁性型三种基本型产品目前虽然可以满足国内大多数汽车厂家的使用要求，但该类产品向着降低密度和无沥青基材方面发展的趋势。由于沥青阻尼胶板可能存在的因受热和长期使用老化后分解有害物质有损人体健康的问题，开发使用无沥青阻尼胶板已逐渐得到人们的重视。有资料报道，国外斯太尔、曼以和奔驰等汽车公司已采用无沥青阻尼胶板。目前在斯太尔公司新建的油漆涂装生产线上，使用了两种无沥青阻尼材料，其主要成分是聚丙烯酸酯和聚醋酸乙烯酯类。第一种是热熔型的，使用传统工艺在底漆完成后铺放，第二种为喷涂型的，是在底漆之后对所需用部位进行喷涂，厚度可达3～5mm，然后和防石击涂料一起烘烤固化。这种喷涂型阻尼材料与传统的予成型阻尼胶板相比，具有整体密封性能好、粘接强度高、弹性好、耐寒性能优异的特点。

    可预涂微胶囊厌氧胶。可预涂微胶囊厌氧胶是厌氧胶系列的新品种。由于预涂胶可节省生产装配线的涂胶设备，简化现场操作，提高生产效率并能有效地确保粘接密封质量而被国内外汽车制造厂家广泛采用。70年代初，美国乐泰公司开发出系列微胶囊厌氧胶产品及相应涂布工具，其5种预涂胶分别适用于不同强度和使用温度要求，技术水平居世界领先地位。80年代，国内开发出水基型的GY-540中强度胶和溶剂型的ZY-N1中强度胶，由于外观和性能与乐泰公司同类产品相比差距较大，不适合机械涂布以致应用受到限制。为实现可预涂高强度微胶囊厌氧胶的国产化，中科院广州化学研究所和东风汽车公司合作研制成功了高强度微胶囊厌氧GY-560胶。该胶属于高强度级锁固密封用可预涂水基型双组分胶，适合于钢、镀锌、磷化螺纹件等金属螺栓的预涂锁固密封，可机械涂布或手工涂布。产品综合性能达到美国乐泰公司Dri-Loc204胶技术水平，且产品价格较国外同类产品有着明显的优势。东风汽车公司每年有400多万个预涂螺栓采用此胶用于多种车型生产。

6、车用胶粘剂的发展趋势

    汽车制造向节能环保、安全舒适、低成本长寿命发展的趋势对汽车胶粘剂的使用性能和工艺性能提出了越来越高的要求，开发应用高性能高品质的汽车胶粘剂，适应汽车工业发展的需求，近年来已有多方面的成果，如车身焊装用点焊密封胶和补强减振胶带、车身内饰用双组分喷涂型水基顶棚胶，湿气固化型单组份聚氨酯风挡玻璃胶，发动机等结合平面用耐油硅酮密封胶，螺纹件锁固用予涂型高强度微胶囊厌氧胶等。车用胶粘剂的发展有如下趋势：无毒不燃、无环境污染且具有良好初粘性的水基胶(如内饰用单组分水基胶)和热熔胶(如车身硬质顶棚胶和车身顶盖外焊缝用热熔胶带)。

    降低制造成本、减轻车身质量和具有较宽工艺适应性的塑溶胶(如低密度或低温塑化PVC类焊缝胶和抗石击涂料)。

    适应特定工艺要求或产品使用要求的汽车专用胶(如瞬时定位单组分湿固化型聚氨酯挡风玻璃胶、平面密封用可剥性更好的耐油硅酮密封胶、耐高温刹车蹄片胶等)。随着我国环保法规日趋严格，人们环保意识的日趋增强，环保型胶粘剂正在而且仍将会成为合成胶粘剂的主流。胶粘剂生产向上规模、上水平的大企业集中。随着市场竞争的日趋激烈，用户对产品质量和性能的要求也在日益提高，作坊式的小生产企业将会被淘汰，合成胶粘剂生产将向上水平、上规模的企业集中。

    水性胶发展前景广阔。水性胶不含有机溶剂，无污染，是环保型胶粘剂，也是快速增长的胶种之一。

    应开发水性聚氨酯胶粘剂(用于复合薄膜、汽车内饰件等)、反应性熔胶(用于汽车车灯、零部件、家用电器塑料件等)、100%液体反应PU胶(结构粘接)、高性能(如无底涂)的汽车风挡玻璃粘接封胶、蒸煮袋用复合薄膜聚氨酯胶(产品性能达到国际水平，如日本AD502等)以及与其配套的交联固化剂，触变剂等。

    热熔胶和热熔压敏胶发展迅速。热熔胶无污染，固化迅速，粘接面广，适合于连续化生产，便于贮存和运输，近年来得到了迅速发展，是我国增长最快的胶种。这些环保型胶种均是胶粘剂中增长最快的。

    高性能胶粘剂将迅速发展。根据市场需要，今后我国高品质、高性能胶粘剂的发展重点是改性丙烯酸酯胶、聚氨酯胶、环氧胶和有机硅胶等，再粘性好的球形状丙烯酸酯压敏胶(用于留言记事帖)和高粘接强度的改性丙烯酸酯胶、压敏胶及胶带。如剥离强度≥12N/cm压敏胶带。

7、结束语

    随着汽车制造技术的不断提高，汽车胶粘剂新品种的开发应用方兴未艾，涉及汽车整个制造过程所需的五大类胶种，大小品种40种以上。在我国化工工业不断发展、原材料日益丰富，合成方法和生产设备不断创新的过程中，适应汽车用胶的品种将会不断增加，今后汽车用胶粘剂品种将会向着绿色环保型、高性能型、多功能型方向发展，适合汽车产品使用要求和工艺性能要求的水基胶、热熔胶、低密度塑溶胶、高强度结构胶等将会得到更多的应用。