【干货】汽车行业常用的胶黏剂应用

文章来源:汽车质量家 发布时间:2019-12-26
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汽车胶黏剂应用十分广泛,包括白车身、喷涂店、动力系统以及组装等。

一、汽车行业常用的胶黏剂有哪些

根据“全球汽车胶黏剂市场2020年展望”预测称,截至2020年,全球汽车胶黏剂市场预计将由2015年的37.4亿美元增长到55.6亿美元,复合年增长率增加8.2%。

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受汽车行业对减重以及提高燃油效率的需求驱动,汽车行业对胶黏剂的市场需求持续增长。汽车行业越发倾向于使用更多的轻型材料,如塑料、复合材料以及铝合金等,这些最终都需使用胶黏剂。因此,这些是推动全球胶黏剂市场增长的主要因素。

汽车胶黏剂应用十分广泛,包括白车身、喷涂店、动力系统以及组装等。

一、汽车车体用胶黏剂

汽车车体结构的粘接部位包括车身、顶棚、车门和座椅等的粘接和密封。

1、汽车车身用胶黏剂

(一)丙烯酸酯型压敏胶:压敏胶黏剂是指通过适当加压,就可以产生粘接力的一种胶黏剂,这种胶黏剂对各种材料都有一定的粘接力,并具有较高的剥离强度,甚至可以重复使用。丙烯酸酯型压敏胶是丙烯酸的共聚物,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,长期户外使用性能下降不大。因此成为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,采用较少。

2、汽车内饰用胶黏剂

(一)氯丁型装饰胶黏剂

氯丁橡胶是最早开发的合成橡胶,具有可逆的结晶性,粘接强度大、较高的拉伸强度和伸长率,耐候及耐热性能优异,所制备的胶黏剂可以室温冷固化,具有粘结强度大、初粘力大、耐介质性能好,粘结范围广等特点。但是氯丁橡胶长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,为防止胶黏剂老化,还可以加入防老剂。

(二)SBS型装饰胶黏剂

具有强度高、韧性好、固化快、耐低温的特点。

(三)水基装饰胶黏剂

固含量高,具有良好的粘结强度。此外还有聚氨酯胶黏剂。

3、汽车顶棚灯具用胶黏剂

(一)EVA热熔胶

目前用量最大得热熔胶。以EVA树脂为基料,增粘剂为松香甘油酯,聚合松香等,增塑剂则为高分子石蜡等。

(二)SBS热熔胶

和EVA热熔胶组成相近,只是以SBS代替EVA,获得不同性能的热熔胶。

此外还有聚酰胺热熔胶和聚酯热熔胶。

4、汽车车体结构用密封胶黏剂

PU胶黏剂是基料分子中含有氨酯基(NHCOO)和/或异氰酸酯基(NCO)类的胶黏剂,是最常用的密封胶,耐磨性好,性能可调节、应用范围广、力学强度大、低温柔软性、优良复原性,可用于动态接缝的密封。但也有缺点,如不能长期耐热,易受紫外光老化,许多场合需要底涂。聚氨酯密封胶在汽车方面的应用有车窗(挡风玻璃)的装配密封,车身与其他部件的装配等。近几年,我国聚氨酯胶粘剂年需求量以平均30%的速度增长。

此外还有橡胶型密封胶黏剂,聚硫密封胶黏剂。

5、电焊密封胶

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缺少。这类胶黏剂主要包括以PVC焊缝密封胶为主的树脂型密封胶和以丁苯、丁基橡胶为主的橡胶型电焊密封胶。

二、汽车运行系统用胶黏剂

汽车运行系统的粘接主要包括摩擦片和离合片的粘接。这类胶黏剂要求粘接强度高,耐热性能优异,并具有一定的韧性,而且成本低,工艺性能好。

汽车运行系统用胶黏剂主要是刹车片粘接用改性酚醛树脂胶黏剂。鼓式刹车片胶黏剂是将制造好的刹车片和钢背粘接在一起,一般采用丁晴橡胶改性酚醛树脂胶黏剂。盘式刹车片胶黏剂是将刹车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,国内目前采用以氧化钙为催化剂制备的盘式刹车片胶黏剂。离合器用胶黏剂除采用以上胶黏剂外,还可以采用有机硅改性酚醛树脂进行粘接。

三、汽车动力系统用胶黏剂

汽车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,汽车制造业中更多的是采用厌氧胶黏剂,将其用于螺纹紧固闭锁,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,可以解决防松,防漏等问题,简化装配工艺。

汽车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各种类型的厌氧胶。发动机铸造时产生时产生的砂眼采用水玻璃侵润密封效果差,而采用耐高温厌氧胶侵润可以获得良好的密封效果。高强度的厌氧胶,可以用于发动机缸盖和变速箱双头螺栓,以及不常拆卸的螺栓、集体工艺体、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,汽车垫片不能保证密封性能和联结机件的几何精度,而采用厌氧胶进行平面密封则可以解决这些问题。易于拆卸的部件则可以使用低强度厌氧胶。

四、汽车修理用胶黏剂

汽车在使用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,当发动机缸体或水箱出现裂纹以及密封件开裂时,可以采用双组分快速固化丙烯酸胶黏剂、厌氧胶或耐久性能更好的快速固化环氧树脂胶黏剂进行暂时修理,如果内饰、侧边条等开裂,可以使用热熔胶进行粘接,以便暂时维持使用,等到达修理站后再进行彻底修理。

二、汽车行业胶黏剂的施工方法及各种方法的优缺点分析

一、刷涂法

所谓刷涂法是指胶黏剂通过涂胶辊上的毛刷(或人工毛刷)均匀地涂布于基体表面,并使其达到一定的厚度要求,生产上最常用的涂布方法就是刷涂法。

刷涂法的优点:

①用途比较广泛,既可用于动物胶也可用于树脂胶,既可用于底胶,也可用于复胶,对粘接剂的黏度范围比较广,能满足不同要求;

②涂胶的压力比较大,加强了粘接剂与基体的粘接,特别在复胶中,由于涂胶压力较大,使粘接剂能充分的涂复于构件的间隙中,增加对基体的黏附力;

③涂胶面面向操作者,操作比较方便,胶面的缺陷容易发现,涂层表面疵点较少;

④设备的结构比较简单,厚度调节比较方便。

刷涂法的缺点:

在涂胶速度较快时,往往容易在胶面上产生纵向纹路。为了克服这种缺点,常常采用自然流平、均匀辊匀胶和用毛刷匀胶的方法予以解决。

二、浸涂法

浸涂法又叫薄流法,所用的设备由一个能控制流量的胶液漏斗,一个回收胶液的胶槽和一个胶液循环泵组成,为了防止外界粉尘的侵入和溶剂的挥发,整个设备封闭在一个特制的小室中,并能保持恒定的温度。在工作时通过一个能精密控制胶量的缝隙,调节其间隙的大小来控制胶的流量,从而得到需要的涂层厚度。此外涂层厚度还可通过基体走动的速度来调节。这种方法对粘接剂的要求比较高,粘接剂中不含任何杂质颗粒。黏度必须均匀一致,对黏度特别大的粘接剂,不能使用此法,主要用于树脂型胶黏剂。

三、喷涂法

喷涂法是应用喷枪做工具,以压缩空气为动力,将胶混合料喷成雾状,均匀地涂布在基体上的一种涂胶方法。在喷涂时压缩空气通过喷嘴喷出时,由于气流速度极快,使喷嘴处的气压明显下降,从而把贮胶罐中的胶黏剂压出喷嘴,当胶黏剂遇到高速压缩空气气流时,即打成雾状,并以一定的速度喷到基体卜,从而形成均匀的涂层。操作时一般常用的压缩空气压力为O.4~0.5MPa,喷嘴列荩体的距离一般为25cm左右,这样喷出面积可达13~14cm2。一般来说喷嘴到基体的距离越大,则喷涂面积越大。但是由于喷嘴到幕体的距离越远,则胶黏剂的雾滴到达基体时其动能已经很小了,这样就影响了喷涂的质量。涂层厚度的控制决定于基体在喷涂区域移动的速度和喷涂重复的次数。喷涂层的均匀性,如果在手的条件下,完全决定于操作者经验。

喷涂法的优点是:

①不受基体厚薄不均的影响,均可而均匀的涂层;

②设备比较简单,操作方便,不受条什

③既可用于底胶和复胶的喷涂,也可用于胶混合料的啖涂。

喷涂法的缺点是:

①胶黏剂的利用率比较低,很多的胶黏剂被扩散到空气;

②对空气污染比较严重,必须采取严格的通风防尘措施;

③大部分采用手工操作,所以效率较低,质量差异比较大。

四、刮涂法

所谓刮涂法是将胶黏剂通过刮刀和其辅助带胶辊涂于基体表面的一种方法。这种方法只适用于底胶的涂敷。刮涂法中涂层厚度是由刮刀与基体间的间隙或者由刮刀对基体的压力来控制的。刮涂法的设备是由刮刀、钢辊、胶槽和挡板组成。刮刀和胶槽是连在一起的,它可以在水平方向上前后移动,以调节刮刀与钢辊间的间隙,来控制涂层的厚度,钢辊的精度较高,涂层厚度及其均匀性决定于钢辊的椭圆度、锥度和刮刀的平直度。工作时调节好刮刀与基体表面的间隙,即涂层厚度,并将挡板挡好,胶黏剂可倒于挡板上,基体按顺时针方向走动。

这种方法的优点在于它的厚度控制比较准确,涂层的均匀性比较高。但它的缺点是刮胶时刮刀对胶的挤压力很小,因而降低了胶对基体的附着能力,这种方法只适用于对基体渗透能力较好的合成树脂胶。胶层厚度胶层厚度以每平方米面积上胶量的克数来表示。保证胶层厚度是为了保证构件之间有足够的粘接力,使用过程中不会脱落下来。因此,一定要正确的确定涂层厚度,才能保证构件有牢固的粘接性能。

影响胶层厚度的因素主要有:

①被粘材料表面的粗糙程度。

适当的粗糙度可以增加粘接接触面积,提高粘接强度。粗糙度过大会使界面接触不良,胶黏荆不易浸润和渗透容易造成缺胶或胶层过厚,而使粘接强度降低;过低的粗糙度也会造成胶黏剂浸润不良或胶层过薄、粘接强度下降。

②胶黏莉质量好,胶层厚度可缩小;反之厚度要增加。

③不同的被粘材料,胶层厚度也不同。

④涂胶时基体运行速度大,胶层厚度亦大;张紧程度影响刮涂法胶层厚度,张紧力大胶层薄。

⑤胶黏剂黏度大胶层也厚。

一般对于环氧树脂胶黏剂,保证胶层厚度为0.1~O.15mm时,粘接强度最高。胶层过薄,固化过程中容易产乍缺胶胶层过厚,胶黏剂内聚强度低于被粘接材,同样会使粘接艘降低为了保证胶层厚度,通常的方法是加入痕迹量的盒刚砂其他类型胶黏剂,同样可以通过保持适当的胶层厚度秋褂粘拨强度。固化条件固化条件不仅对胶黏剂初始强度有影响,而且对胶黏刺的f埘泓热老化性能也有影响。粘接件粘接后,为了获得均一的胶层厚度,防止胶层错动,往往需要加压固化。加压有利于排出胶层内的溶剂或低分子副产物,还可以防止胶黏剂因体积收缩引起的被粘物间的接触不良。适当的固化压力可以使胶黏剂和被粘材料表面密切接触,并保证胶层的厚度适当。同化压力过高,往往会使胶层过薄,并造成缺胶;而固化压力过低,同样会使胶黏剂中的挥发性小分子存留在胶层内,造成胶层过厚,降低粘接强度。为保证粘接性能,固化时需加热到一定温度。适当的固化温度可以使胶黏剂中的分子链段充分交联和伸展,并使固化过程中产生的小分子挥发出去,这样不仅可以获得良好的剪切强度,更主要的是获得良好的剥离强度。固化温度过低往往会使胶黏剂中的小分子难以挥发出去,甚至形成缺陷,大大降低粘接强度;同时温度过低胶黏剂分子链段无法完全伸展,因而不易获得良好的粘接强度,特别是剥离强度相对较低。而固化温度过高虽然可以克服以上fⅡJ越,但由于胶黏剂分子交联速度过快,也会造成小分子还没有从胶黏刹中挥发出去,胶黏剂就已经固化,同样会形成缺陷,影响枘拔效果;同时温度过高使分子链段还没有充分伸展就发生交联腹会降低胶黏剂的粘接强度。最后,适当的固化时间也是获得良好的粘接强度的必胶黏剂的固化通常要保证一定的时间,以使胶黏剂充分交到一定的粘接强度。固化时间过短,胶黏剂固化不完子交联密度低,导致粘接强度降低,甚至不固化。

三、汽车用胶黏剂的常见处理方法

粘接工艺是利用胶黏剂把被粘物连接成整体的操作步骤,其过程是首先对被粘工件的待粘表面进行修配,使之配合良好;其次是根据材质及强度的要求对被粘表面进行不同的表面处理;然后涂布胶黏剂,将被粘表面合拢装配;最后通过物理或化学方法固化,实现胶接连接。

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胶黏剂和被粘材料表面的胶接过程是一个复杂的物理化学过程,通过分子间作用力产生界面相互吸引和连接作用的粘接力,达到一定的粘接强度。因此粘接强度不仅取决于胶黏剂的组成与配方、表面结构与形貌,而且与粘接工艺有着密切的火系.例如被黏物的表面处理、涂布方法、胶层厚度、固化条件、晾置时间与温度等。被粘物的表面处理被粘接材料及其表面是多种多样的。有金属、非金属的;极性、非极性的;有光滑或致密的表面,也有粗糙或多孔的表面;有洁净、坚硬的表面,也有沾污、疏松的表面等。粘接表面常有锈蚀、油脂、灰尘等,这些附着物阻碍了胶黏剂对表面的浸润,减少了胶黏剂和被粘物的相互接触,严重影响了粘接性能。为了获得胶接强度高、耐久性能好的汽车胶黏剂制品,就必须对各种胶接表面进行适宜的处理。表面处理的作用就是为了改变其表面不利于粘接的状态,获得一个清洁、干燥、粗糙、活性的表而,确保胶黏剂与被粘物充分润湿、紧密结合,以实现牢固的粘接。

常用的表面处理方法有以下几种:

一、金属材料的表面处理 

金属材料的表面受到环境气氛的影响,在表面上吸附有污染物、气体层(氮气、氧气、二氧化碳等)、氧化物层、加工硬化层等。金属材料的表面处理主要包括除油、除锈和活化。

(一)金属材料表面除油除油的方法主要有以下四种

1、有机溶剂除油 

有机溶剂可以将金属表面的各种油礼且不腐蚀金属,操作方便,应用比较多,常用除油溶剂有汽汕、酮、.酒精、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等。通用的溶剂除油型、棉纱蘸有机溶剂擦洗金属表面,但这种方法适用单件生产.低,对人体毒性较大。近几年来气相溶剂除油法应用较多.闭容器下部放入低沸点的有机溶剂,工件挂在容器中,稍绛热使溶剂挥发成蒸气,在工作表面凝结成液滴并落下,使污溶解于溶剂中。如三氯己烯、三氟三氯乙烷气相除油法。采用气相除油法可避免操作人员与溶剂接触。有机溶剂除油法,有时不能一次将油污完全去除,需要多次反复清洗。

2、碱液除油

碱液除油具有无毒、不燃、经济的特点,在有条件的单位应用比较多。碱液除油的原理是借助皂化和乳化作用来实现除油。所谓皂化是指油脂与碱反应生成高碳数脂肪酸盐和甘油。乳化作用是烷类矿物油在碱液中破裂为不连续的油珠,并在油珠表面包裹碱液,降低油、水界面的张力,减少了油对工作的亲和力,使油滴进入溶液中,达到除油的目的。使用碱液处理被敉物后,必须用水多次充分洗涤,将工件表面的残留碱液除去,否则将大大影响粘接强度。近年来出现了一些新型表面活性剂类除油清洗剂,如801、802、310等,具有除污力强,使用简便,无废液污染的优点。

3、电解除油 

电解除油是清除油污的有效手段,其除油原理是在碱性电解液中,由于油与碱液之间的表面张力降低,促使油膜出现裂纹,同时电极通电极化使金属与碱液之间的表面张力减小,二者间的接触面积增大,迫使金属表而吸附的油污变成细小的油珠。在电流的作用下,电极表面产生氢气泡或氧气泡,滞留在小油珠上,随着电解的进行,气泡逐渐变大,当达到足够的浮力时,气泡就携带油珠脱离金属表而,达到除油日的。电解法除油与碱液除油相比,效率高,质量好。

4、超声波除油 

超声波除油是将欲除油的工件放到超声波清洗槽中,槽中放有溶剂或含有表面活性剂的溶液,然后开动高频发生器,当超声波频率达到20~5000Hz时,产生的能量使槽内溶液翻动,并对工作表面进行冲刷,使油污等被冲击下来。这种方法一般只适用于小型精密件的除油。超声波除油时,可根据被除油污工作的种类选择适宜的溶剂。

(二)、金属材料表面除锈 

金属材料表面的锈蚀层和污染物可以用机械或化学处理方法除掉。机械除锈是工业上常用的表面处理方法之一,可以直接去除表面的污物,而且还能获得一定的表面粗糙度,增加粘接强度,这对粘接密封十分有利,具体方法有手工除锈、电动工具除锈、喷砂除锈。化学除锈是将金属在活性溶液中进行化学腐蚀处理,不仅能使表面活化或钝化,还能在金属表面形成具有良好内聚强度的表面氧化层,这对形成牢固的粘接非常有利,化学除锈有化学浸蚀和电化学浸蚀两种。

(三)金属表面的活化处理

对于一般的金属材料经过脱脂除油、除锈处理之后,即可以进行粘接。如果想进一步提高金属材料的粘接强度,减少粘接强度的分散性,可以对其表面进行活化处理,进一步清除金属表面的惰性物质,使表面呈高的表面能状态,利于胶黏剂的润湿。除了通过活化处理金属表面,在金属表面处理时还经常用到磷化。磷化是指钢铁在磷化液中处理,在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜的过程。通过磷化处理的钢铁,耐蚀性好,漆膜与钢铁件的附着力增加,减少了在粘接过程中粘接剂被腐蚀和带漆膜与钢板脱离的可能性,提高了粘接强度。

(四)金属表面涂底胶活化 

在处理过的金属表面涂一层底胶,能够改善粘接性能。涂底胶可以改善粘接性能,保护金属表面清洁、延长处理好表面的有效期,改善被粘接物表面的黏附性能。最典型的是涂偶联剂,使偶联剂与被粘材料之间形成良好的化学键,使粘接强度和接头抵御外界影响的能力提高。非金属材料的表面处理非金属材料包括橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、木材等,尤其是高分子材料,如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等,表面能低,很难完全被浸润湿,必须表面处理后才能粘接。

二、非金属材料的表面处理有以下几种:

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1、机械处理 

与金属材料表面处理方法相同,非金属材料表面处理通常也是用砂纸打磨,去除表面的油污、脱膜剂、增塑剂等,才能涂胶粘接。

2、物理处理

物理处理法是用电场、火焰等物理手段刈‘做粘材料进行表面处理,主要用于非极性高分子材料。其设备造价离,处理工时长,但效果比较好。

3、化学处理

非金属材料的化学处理是用酸、强氧化刹等将其表面的一切油污杂质清除掉,或将非极性表面通过氧化作用牛成一层含碳极性物质以增强粘接效果。

4、辐射接枝处理

对于非极性聚合物,为了增加表面极性,有利于粘接剂润湿,可以用极性单体如聚甲基丙烯酸甲酯(PM—MA)、聚丙烯酸酯(PA)、乙酸乙烯酯(V.Ac)等经过00Co辐射后,使表面能提高。聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等非极性材料都能用此法处理。经过表面处理后的被物表面最好马上进行粘接,放置时间不要过长,因为经过处理的表面有一个有效期,有效期的长短与材料的种类、处理方法有关。涂布方法胶黏剂的涂布方法有刷涂、浸涂、喷涂和刮涂等,根据胶黏剂的使用目的、胶黏剂的黏度、被粘物的性质可选用不同的涂布方法。胶层要均匀,尽量避免粘接后胶层内存有空气。不含溶剂的热固性胶黏剂,涂胶后要立即粘接,以免长时间放置吸收空气中的水分或使固化剂挥发。使用溶剂型胶粘接时,涂胶后晾置时间可长些,使溶剂充分挥发。如果胶层内残存过多的溶剂会降低胶强度。靠溶剂挥发而固化的大多数胶黏剂,涂胶后如果过分干燥,胶层会失去弹性。因此,要在胶层失去黏附性以前进行粘接。有些情况下,胶黏剂只对被粘体的一方有较好的黏附性,而对另一方的黏附性很差,这时,可在难粘表面上涂一层底胶,然后用胶黏剂将底胶同另一粘接面粘接起来。

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