汽車(chē)工业已经成為(wèi)了仅次于建筑和轻工业以外最大的胶粘剂应用(yòng)领域,几乎涵盖了所有(yǒu)类型胶粘剂,而且应用(yòng)范围越来越广,整車(chē)用(yòng)量比例也越来越高。轻质金属,复合材料和塑料在汽車(chē)上的应用(yòng)使得汽車(chē)用(yòng)胶粘剂和密封胶的用(yòng)量持续增長(cháng)。采用(yòng)粘接技术可(kě)以提高驾乘的舒适性、降噪、减振、减轻质量、降低能(néng)耗、简化工艺、提高产品质量,达到其他(tā)连接方法所难以达到的效果。
本文(wén)系统介绍了汽車(chē)車(chē)體(tǐ)、运行系统、动力系统、维修的粘结部位和特点以其汽車(chē)所用(yòng)胶粘剂的种类和主要性能(néng),阐述了有(yǒu)关胶粘剂品种近年来的发展状况。
一、汽車(chē)用(yòng)胶粘剂的背景与现状
20世纪50年代中期,汽車(chē)工业发展缓慢,汽車(chē)制造品质不高,胶接密封技术在汽車(chē)上的应用(yòng)处于很(hěn)低的水平,表现為(wèi)胶粘剂品种少、用(yòng)量少、技术含量低。上世纪八十年代中期以前,汽車(chē)行业用(yòng)到的胶粘剂、密封胶品种屈指可(kě)数,这些低技术含量胶种的使用(yòng),既不能(néng)保证汽車(chē)产品的质量,也给环境和人體(tǐ)健康带来危害,而車(chē)身焊装则无用(yòng)胶要求,也无相应的品种和品质。
20世纪80年代中后期,我國(guó)汽車(chē)工业相继引进整車(chē)整机和关键零部件制造技术近70项。使我國(guó)汽車(chē)工业出现勃勃生机的同时,也促进了胶粘剂工业的发展。1988年引进日产柴車(chē)身生产技术,涉及10多(duō)种國(guó)内没有(yǒu)的車(chē)用(yòng)胶粘剂新(xīn)品种,东风汽車(chē)公司和北京航空材料研究所、航天部襄樊42研究所等研究单位合作,实现了引进車(chē)型所需胶粘剂的國(guó)产化,满足了新(xīn)車(chē)型的生产需求。同时期天津夏利轿車(chē)、北京切诺基吉普車(chē)、南汽依维柯旅行車(chē)等車(chē)型的引进,同样对車(chē)用(yòng)胶提出了开发应用(yòng)的需求,在此期间,我國(guó)汽車(chē)胶粘剂产品的研发和应用(yòng)开始进入一个快速成長(cháng)期。
20世纪90年代以后,國(guó)民(mín)经济以每年10%以上的增長(cháng)速度保持了快速稳定的健康发展,作為(wèi)國(guó)民(mín)经济支柱产业的汽車(chē)工业,也得到了長(cháng)足的发展,先进制造技术的应用(yòng)和大规模生产能(néng)力的提升,对汽車(chē)胶粘剂行业提出了新(xīn)的要求并带来了发展机遇,在此期间,我國(guó)汽車(chē)胶粘剂产品的研发和应用(yòng)向着高性能(néng)、多(duō)品种、系列化和专业化方向发展,汽車(chē)胶粘剂行业进入一个高速发展期。
进去新(xīn)世纪来的近十年,轿車(chē)已进入寻常百姓之家,國(guó)内汽車(chē)在打造自主品牌的过程中,满足环保法规要求的汽車(chē)胶粘剂、密封胶品种的开发应用(yòng)已成為(wèi)人们关注的热点。轻质金属、复合材料和塑料等新(xīn)材料在汽車(chē)上的应用(yòng)使得汽車(chē)用(yòng)胶粘剂和密封胶用(yòng)量也持续增長(cháng),其中汽車(chē)内饰件是胶粘剂用(yòng)量迅速增長(cháng)的一个领域。
二、汽車(chē)用(yòng)胶粘剂的分(fēn)类
1.汽車(chē)車(chē)體(tǐ)用(yòng)胶粘剂
汽車(chē)車(chē)體(tǐ)结构的粘接部位包括車(chē)身、顶棚、車(chē)门和座椅等的粘接和密封。
1.1 汽車(chē)車(chē)身用(yòng)胶粘剂
(一)丙烯酸酯型压敏胶:压敏胶黏剂是指通过适当加压,就可(kě)以产生粘接力的一种胶粘剂,这种胶粘剂对各种材料都有(yǒu)一定的粘接力,并具有(yǒu)较高的剥离强度,甚至可(kě)以重复使用(yòng)。丙烯酸酯型压敏胶是丙烯酸的共聚物(wù),这种胶黏剂配方简单,不需要增稠剂,软化剂和防老剂,无毒或低毒,長(cháng)期户外使用(yòng)性能(néng)下降不大。因此成為(wèi)压敏胶领域产量最大的品种。
(二)SBS型压敏胶:主要原料是SBS和SIS,采用(yòng)较少。
1.2 汽車(chē)内饰用(yòng)胶粘剂
(一)氯丁型装饰胶粘剂
氯丁橡胶是最早开发的合成橡胶,具有(yǒu)可(kě)逆的结晶性,粘接强度大、较高的拉伸强度和伸長(cháng)率,耐候及耐热性能(néng)优异,所制备的胶黏剂可(kě)以室温冷固化,具有(yǒu)粘结强度大、初粘力大、耐介质性能(néng)好,粘结范围广等特点。但是氯丁橡胶長(cháng)期存放会释放出氯化氢,促进其水解,并会腐蚀金属,因此需加入氧化镁和轻质氯化锌,為(wèi)防止胶粘剂老化,还可(kě)以加入防老剂。
(二)SBS型装饰胶粘剂
具有(yǒu)强度高、韧性好、固化快、耐低温的特点。
(三)水基装饰胶粘剂
固含量高,具有(yǒu)良好的粘结强度。
此外还有(yǒu)聚氨酯胶粘剂。
1.3 汽車(chē)顶棚灯具用(yòng)胶粘剂
(一)EVA热熔胶
目前用(yòng)量最大得热熔胶。以EVA树脂為(wèi)基料,增粘剂為(wèi)松香甘油酯,聚合松香等,增塑剂则為(wèi)高分(fēn)子石蜡等。
(二)SBS热熔胶
和EVA热熔胶组成相近,只是以SBS代替EVA,获得不同性能(néng)的热熔胶。
此外还有(yǒu)聚酰胺热熔胶和聚酯热熔胶。
1.4 汽車(chē)車(chē)體(tǐ)结构用(yòng)密封胶粘剂
PU胶粘剂是基料分(fēn)子中含有(yǒu)氨酯基(NHCOO)和/或异氰酸酯基(NCO)类的胶粘剂,是最常用(yòng)的密封胶,耐磨性好,性能(néng)可(kě)调节、应用(yòng)范围广、力學(xué)强度大、低温柔软性、优良复原性,可(kě)用(yòng)于动态接缝的密封。但也有(yǒu)缺点,如不能(néng)長(cháng)期耐热,易受紫外光老化,许多(duō)场合需要底涂。聚氨酯密封胶在汽車(chē)方面的应用(yòng)有(yǒu)車(chē)窗(挡风玻璃)的装配密封,車(chē)身与其他(tā)部件的装配等。近几年,我國(guó)聚氨酯胶粘剂年需求量以平均30%的速度增長(cháng)。此外还有(yǒu)橡胶型密封胶粘剂,聚硫密封胶粘剂。
1.5 電(diàn)焊密封胶
预先涂布在钢板焊接的搭接部位,点焊后填实缝隙,保证密封,防止锈蚀。对于那些装配后被遮蔽而难以涂布焊缝密封胶的部位,点焊密封胶更是不可(kě)缺少。这类胶粘剂主要包括以PVC焊缝密封胶為(wèi)主的树脂型密封胶和以丁苯、丁基橡胶為(wèi)主的橡胶型電(diàn)焊密封胶。
2.汽車(chē)运行系统用(yòng)胶粘剂
汽車(chē)运行系统的粘接主要包括摩擦片和离合片的粘接。这类胶粘剂要求粘接强度高,耐热性能(néng)优异,并具有(yǒu)一定的韧性,而且成本低,工艺性能(néng)好。
汽車(chē)运行系统用(yòng)胶粘剂主要是刹車(chē)片粘接用(yòng)改性酚醛树脂胶粘剂。鼓式刹車(chē)片胶粘剂是将制造好的刹車(chē)片和钢背粘接在一起,一般采用(yòng)丁晴橡胶改性酚醛树脂胶粘剂。盘式刹車(chē)片胶粘剂是将刹車(chē)片粉料压制成冷胚并涂胶,然后与涂胶后的钢背高温短时间定位,再于高温无压下进行后处理(lǐ),國(guó)内目前采用(yòng)以氧化钙為(wèi)催化剂制备的盘式刹車(chē)片胶黏剂。离合器用(yòng)胶粘剂除采用(yòng)以上胶粘剂外,还可(kě)以采用(yòng)有(yǒu)机硅改性酚醛树脂进行粘接。
3.汽車(chē)动力系统用(yòng)胶粘剂
汽車(chē)动力系统的粘接部位主要包括螺杆和螺栓的紧固和密封,气缸垫片的密封,汽車(chē)制造业中更多(duō)的是采用(yòng)厌氧胶粘剂,将其用(yòng)于螺纹紧固闭锁,配合部位的固定,平面粘接,管道和法兰的密封以及针孔密封,可(kě)以解决防松,防漏等问题,简化装配工艺。
汽車(chē)动力系统中的发动机铸造时产生的砂眼,各种螺栓的紧固,管路的密封和平面密封等主要采用(yòng)各种类型的厌氧胶。发动机铸造时产生时产生的砂眼采用(yòng)水玻璃侵润密封效果差,而采用(yòng)耐高温厌氧胶侵润可(kě)以获得良好的密封效果。高强度的厌氧胶,可(kě)以用(yòng)于发动机缸盖和变速箱双头螺栓,以及不常拆卸的螺栓、集體(tǐ)工艺體(tǐ)、圆柱碗形堵头驱动桥差速器壳连接螺栓、圆轴齿轮与差速器固定螺栓等的固持和密封。此外,汽車(chē)垫片不能(néng)保证密封性能(néng)和联结机件的几何精度,而采用(yòng)厌氧胶进行平面密封则可(kě)以解决这些问题。
易于拆卸的部件则可(kě)以使用(yòng)低强度厌氧胶。
4.汽車(chē)修理(lǐ)用(yòng)胶粘剂
汽車(chē)在使用(yòng)过程中往往出现这样那样的机械问题,特别是在野外不具备维修条件下,当发动机缸體(tǐ)或水箱出现裂纹以及密封件开裂时,可(kě)以采用(yòng)双组分(fēn)快速固化丙烯酸胶粘剂、厌氧胶或耐久性能(néng)更好的快速固化环氧树脂胶粘剂进行暂时修理(lǐ),如果内饰、侧边条等开裂,可(kě)以使用(yòng)热熔胶进行粘接,以便暂时维持使用(yòng),等到达修理(lǐ)站后再进行彻底修理(lǐ)。
三、汽車(chē)用(yòng)胶粘剂的发展前景
我國(guó)汽車(chē)工业新(xīn)材料、新(xīn)工艺的不断应用(yòng),促进了汽車(chē)用(yòng)胶粘剂的不断完善和专业化。预计到2010年,我國(guó)汽車(chē)工业对各种类型胶粘剂的总需求量将达到10万吨。由此可(kě)见,胶粘剂在牟辆制造中的应用(yòng)处于十分(fēn)重要的位置,应用(yòng)范围一也在不断扩大,用(yòng)量也在不断增加。随着汽車(chē)向环保节能(néng)、安全舒适、轻量化、低成本、長(cháng)寿命和无公害方向发展的需求,新(xīn)型高品质汽車(chē)胶粘剂的开发和应用(yòng)必将愈来愈重要.
据统计,目前我國(guó)每辆轿車(chē)用(yòng)胶约20kg,中型車(chē)约16kg,重型車(chē)约22kg。预计到2010年,我國(guó)汽車(chē)工业对各种类型的胶粘剂和密封胶的总需求量将达到10万吨,其中聚氨酯胶约1480t。聚氨酯胶粘剂在汽車(chē)中主要用(yòng)于风窗玻璃胶、结构胶、滤芯胶和内饰胶。
目前,我國(guó)汽車(chē)胶粘剂、密封胶的品种已经比较齐全,技术水平也在為(wèi)断提高,应及早统一制订出与此相适应的材料行业标准,规范性能(néng)测试方法,建立完善质量保证體(tǐ)系,已势在必行!
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