基于胶粘剂技术在汽车装配中的实现分析

　　摘要：作为汽车生产不可缺少的一项重要辅助材料，胶粘剂在提高产品结构性能及相关功能方面(包括密封隔热、降噪防锈、减振消音等)起到重要作用，目前市场对汽车的环保节能、安全舒适性能、高性价比等方面的需求不断提高，促使胶粘剂技术在汽车装配中的应用范围不断扩大。本文在介绍了汽车胶粘剂应用范围和性能指标的基础上，阐述了几种常用汽车胶粘剂的种类、特点及应用中存在的问题，介绍了粘接缺陷的具体检测方法，并分析了车用胶粘剂的发展趋势。

　　关键词：汽车装配;胶粘剂技术;应用范围;性能指标;发展趋势

　　0 引言

　　目前汽车已成为一种不可缺少的交通工具，随着汽车保有量的不断增加，能源消耗和环保问题(尤其是超标排放的CO2)日益突出，各生产企业及学者对汽车轻量化的重视程度不断提高，为满足日益提高的现代汽车轻量化发展要求，兼顾汽车安全和较轻的车身质量，而在引进新材料时为达到更高的使用水平要求材料具备较高的强度(以确保车体连接质量)。作为一项重要车体连接技术，焊接联合其他补充连接技术(以铆接和螺栓连接为主)，极易氧化性的铝合金车体构件的焊接难度较大，不同材料间(如碳纤维和镁合金)通常难以使用常规的焊接方式，促使具有较佳力学性能的粘接技术在汽车装配中的应用范围不断扩大，连续分布的粘接处应力在提高汽车抗疲劳、耐冲击性能的同时使汽车外观更加平整光滑。

　　1 应用范围和性能指标

　　生产汽车时用到的粘接剂和密封胶构成了车用胶粘剂系，按照可不用途主要可分为五大类胶种，分别用于制造工艺、焊装、涂装、总装发动机、底盘零件。广泛应用到了日常生产生活(包括服装加工、建筑、汽车、轻工、包装、航天航空、机械制造等领域)的胶粘剂具备易于使用、性价比高等特殊功能优势和实用价值，现代高品质汽车产品会应用到数10种胶粘剂，主要用于实现提升构件性能及整车美观性、密封紧固、隔热降噪、防锈减振等功能，同时有效简化了生产工艺和制造流程。不断发展进步的社会经济与科学技术促使性能更加强大的合成胶粘剂快速完善起来，并逐渐替代了机械联结方式，成为发展前景广阔的化工行业。为顺应未来汽车工业的发展需求，开发和应用高品质性能的车用胶粘剂成为行业内的研究热点。应用到汽车生产中的胶粘剂按照不同用途可细分出多类，选用胶粘剂需遵循的主要指标包括：

　　1)耐介质(包括空气、水、油、酸等)性能，使用胶粘剂的被粘接件大多具备良好的抗空气介质性能(即在空气中的粘接强度较高)，但在氣体(注解体)介质中表现出了较大差异的粘接力，需根据实际需要选用耐使用介质的胶粘剂。

　　2)粘接强度(MPa)，指在常温和空气介质中每平方厘米粘合面的破坏力，按照不同受力方向粘接件的破坏强度可将其分为拉伸、剥离、剪切、扭转剪切等强度，需以机械零件位置及受力情况为依据选用相应的强度胶粘剂。

　　3)耐温性能(固化后的胶层可承受温度)，如对于耐温-60℃ - 120℃的胶粘剂，在超过该温度范围后其粘接力会显著降低，需根据胶粘剂的耐温性能选用粘接胶。

　　4)粘接时的固化时间，指常温下胶粘剂从同胶状到固体胶屋转变过程的耗时，可分为初固时间(承受粘接件的胶层不脱落所需时间)和全固时间(胶层完全固化所需时间，此时粘霎强度和耐介质性能最好)，根据初固时间可细分为瞬干胶(仅需几秒或数10s的初固时间，粘接强度和抗介质性能更佳)与慢干胶(可根据不同胶种通过热力吹、烘烤等措施缩短固化时间)2种[1]。

　　2 车用胶粘剂的种类与应用

　　2.1 聚氨酯胶粘剂

　　含氨基甲酸酯基团或异氰酸酯基的胶粘剂统称聚氨酯胶粘剂，具有良好的橡胶特性，耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐臭氧，主要用于滤芯胶、风窗玻璃胶、结构胶，可同多羟基化合物发生固化反应，可用于粘接热膨胀系数不同的材料，利用其柔韧性及特殊的抗冲击性可用于连接车体表面涂层和涂料以及金属与高分子材料，例如。在汽车总装中的车体部件通过使用聚氨酯胶粘剂实现了低温连接(可达到17MPa的搭接剪切强度)，使汽车车体强度得到显著提升( Pa-padakis等);为增加车身稳定性，通过对聚氨酯胶粘剂进行增韧，有效兼顾了流动性和黏合强度(Kim等)[1]。近几年随着新材料在汽车上的普及应用(包括轻质金属、复合材料等)促使车用胶粘剂的用量不断增加(尤其是汽车内饰件)，汽车上的钢板逐渐由工程塑料(具备轻质强度高的优势)代替，SMC和FRP(片状模塑复合材料和玻璃纤维增强塑料，主要用于制造车身面板和外装件)较为常用，但这2种工程塑料同车身构架间的组装须采用粘接技术(传统焊接技术并不适用)。聚氨酯胶粘剂同含有活泼氢的多孔材料(包括泡沫塑料、木材、织物、陶瓷等)和表面光洁的材料(包括玻璃、金属、橡胶等)间的化学粘接力较好，使粘接更加牢固。通过对固化后的分子进行调节可实现不同胶粘剂(不同硬度和伸长率)的获取，并可根据实际需要调节其粘合层(从柔性到刚性)。可室温和加热固化(提高胶粘剂强度)的聚氨酯胶粘剂简化了汽车的粘接工艺、易于操作。聚氨酯胶粘剂在汽车上的具体应用包括：风窗玻璃胶(密封胶)，通常使用单组分湿气固化聚氨酯密封胶(NCO含量约为2% - 10%，固化后为聚氨酯一聚脲结构的胶层)固定和密封车身和风窗玻璃，该密封胶中含有活泼的NCO基团在接触空气时同其中的水分发生反应，粘结时可与基材表面的活性氢基团(羟基等)及其吸收的水反应生成脲键结构。聚酯多元醇主链由极性和内聚能较大的-COO-键构成，具备较强的粘结力、耐高温/油性，但存在易水解的缺陷(耐水解性较差)。相比于聚酯型聚氨酯，聚氨酯树脂(采用聚醚多元醇合成)主链含有不易水解的醚键(一种柔性链)，具有更好的柔软性、耐水解/低温性，但其粘结性和耐高温性较差。因此如何获取综合性能高的聚氨酯胶粘剂成为一项研究热点。同时注意按操作工艺认真操作，通常按照清洁活化、涂底胶、施胶、装配玻璃、固定清理、玻璃密封的顺序进行[2]。

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文章名称： 基于胶粘剂技术在汽车装配中的实现分析

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