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汽车用胶粘剂常用品种及应用
来源:2018/7/20 16:44:37

近几年,轻质金属、复合材料和塑料等新材料在汽车上的应用使得汽车用聚氨酯胶粘剂和密封胶用量也持续增长,其中汽车内饰件是胶粘剂用量迅速增长的一个领域。另外,近年来,汽车上采用轻质高强度的工程塑料代替钢板的技术发展很快,特别是玻璃纤维增强塑料(FRP)和片状模塑复合材料(SMC)被广泛应用于汽车上。

汽车内饰胶:内饰胶是指汽车顶棚、地板、地毯、仪表板、门板等内饰件的粘结,多采用水性聚氨酯胶粘剂。汽车内饰用泡沫背衬乙烯基塑料、织物与纤维板和其它硬质基材的粘接,过去一直使用溶剂型胶粘剂,随着环保法规的健全以及人们环保意识的增强,溶剂型汽车胶粘剂将会逐渐被环保型胶粘剂,如水基胶粘剂所取代,尤其是水基汽车内饰胶的推广应用势在必行。

随着新型汽车塑料部件的用量增加以及汽车内饰胶的不断水性化,水基胶粘剂在汽车上的用量将会不断增加,西欧、日本等先进的汽车生产国水基聚氨酯胶粘剂每年以8%~10%的速率增长,美国水基胶粘剂占总量的60%,日本的汽车内饰胶几乎全部实现水性化。我国目前已跃居为世界汽车生产大国,汽车内饰胶占到汽车胶总量的20%以上,如果内饰胶全部实现水性化,产量和经济效益将非常可观。

汽车用聚氨酯胶粘剂的常用品种及应用

(1)单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂

将汽车风挡玻璃直接粘接到车体的工艺始于20世纪60年代的美国。单组分湿气固化PU胶粘剂先由美国ESSEX化学公司在20世纪70年代初研制成功,并成功应用于美国通用汽车,1976年奥迪汽车公司也在奥迪C2车型上应用。随后日本及其他欧洲汽车厂家相继采用风挡玻璃的直接粘接工艺。由于施工简便并采用机械施胶,目前世界上95%以上风挡玻璃及侧窗玻璃的粘接采用这种胶粘剂。

单组分湿气固化PU胶粘剂由于含有活泼的-NCO基团,能与被粘面上或空气中的微量水分发生反应而固化。单组分湿气固化PU风挡玻璃胶要求对湿气敏感,固化速度快,固化后又要保持优良的弹性,而且要求为单包装,贮存稳定性好。它是汽车用胶中技术含量较高的产品,也是目前我国汽车用PU胶类中用量较大的品种。

采用这种玻璃粘接密封工艺,能使风挡玻璃和车身紧密地结合成一个整体,增加了车体刚性及抗扭曲能力,又保证了密封效果。美国联邦汽车标准(FMVSS)第212项规定,汽车以50km/h速度与混凝土墙壁冲撞时,风挡玻璃的粘接完整率须在75%以上。目前美、日、德、法等和我国在轿车风挡玻璃的安装中几乎全部采用此工艺,同时在客车的风挡和侧窗玻璃也大多采用了粘接方法。

单组分PU胶的其他应用例:如一汽的J5、J6等系列卡车的原设计为平顶钢板顶盖,为适应长途运输加装卧铺的需要改为高顶,并将顶盖改为SMC材料,选用了单组分PU胶粘剂进行粘接。另外,一汽的小红旗轿车和一汽大众汽车公司生产“宝来”轿车等的顶棚均采用PU胶粘剂,使顶棚和顶盖粘成一体,在增强顶盖强度的同时,又达到了减震和降噪的目的。

单组分湿气固化型PU胶粘剂适用于多孔性表面粘接,对玻璃和金属等非孔性表面,通常需与玻璃活化剂、玻璃底胶、漆面底剂配合使用。为了确保风挡玻璃与车体粘接性能可靠,在玻璃表面涂布底胶是必要的,它可提高PU胶粘剂在玻璃层上的粘接强度。

为了提高施胶速度和质量,目前各大汽车公司均采用机械手自动涂布单组分湿气固化型PU胶粘剂。自动涂胶系统由涂胶泵、计量装置、机械手、涂胶枪和工作台组成。为了保证涂胶量的稳定性,通常采用带有加热系统的压盘和输胶管路。使用自动涂胶系统要保证每次更换胶桶时排出空气,防止出现气泡,还要确保枪嘴的清洁,保证涂胶量准确。

目前单组分PU胶已实现了国产化,并在汽车行业部分应用。但由于这种单组分PU胶使用时需要配套玻璃活化剂和漆面、玻璃底剂,才能保证足够的

粘接强度,而且固化速度较慢,装配工艺繁琐,为此又出现了不用涂活化剂、底剂和瞬时定位型风挡玻璃胶。如在风挡玻璃装配时通过配备加热涂布装置,使微热的胶料对被粘面立刻产生较高的初粘强度,保证了车窗玻璃的定位,然后逐步达到完全固化,从而解决了PU胶固化速度慢、需要夹具配合装配的不便。

单组分湿气固化PU风挡玻璃胶粘剂正在应用和开发的品种有:

①高模量型单组分PU玻璃胶粘剂;

②高接触粘性型单组分PU玻璃胶粘剂;

③预涂单组分PU胶粘剂及工艺;

④硅烷改性PU粘接密封剂;

⑤低导电性单组分PU胶粘剂,用于防止引起铝质车体的腐蚀和对天线接收效果的不良影响。

(2)汽车内饰件用WPU胶粘剂

WPU胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点。20世纪80年代在国外首见应用于皮革涂饰、织物整理和涂料等,直到90年代才逐渐在汽车内饰件粘接上应用。水基PU胶的固含量可以按用户需要任意调整,黏度也能随意调节。可以常温固化,也可热固化。现在水基PU胶粘剂已开始用于汽车一些零部件的粘接,如汽车内饰件PVC人造革、仪表板、挡泥板、门板、地毡和顶棚内衬粘接等。还有如汽车顶棚用PVC薄膜复合聚氨酯泡沫或织物复合聚氨酯泡沫的软质顶棚等。

为了加速WPU胶粘剂的应用进程,一汽长春富奥---江森自控汽车饰件系统有限公司已投入巨资,从意大利引进全套水基聚氨酯车顶棚内衬胶粘剂及汽车顶棚制造设备及模具,现已具备了自主生产高质量环保汽车顶棚的能力和为汽车行业配套豪华内饰件的条件。

我公司在国内率先推出LP-7002A和LP-7002B水性聚氨酯胶粘剂,具有初粘力强、干燥速度快、粘结牢度高、耐水性强等特点,响应了国内外降低乘用车内VOC排放、健康环保的要求,正在积极与各大主机厂合作推广。

另外,国外现在又致力于WPU胶降低成本、提高性能的研究工作。美国Leung Pak T公司等开发了适用于热成型层压工艺用的WPU胶,其粘接强度和 耐热性能远高于目前常用的溶剂型或其他水基型胶种,用它粘接成型的外复PVC膜制品,可用于制造汽车仪表板、门板和其他内饰件。日本还针对WPU胶初粘力小的问题,在WPU胶中引入环氧树脂,成功地研制出具有良好初粘性能的产品。

(3)双组分PU结构胶粘剂

结构型自喷胶粘剂是指应用于受力结构件粘接,能承受较大动负荷、静负荷,并能长期使用的胶粘剂。用于汽车结构部件的PU胶粘剂一般是无溶剂双组分PU胶粘剂。

现代汽车广泛采用塑料、聚氨酯材料,PU胶粘剂是粘接塑料和聚氨酯材料的较好胶粘剂之一。1967年美国Goodyear公司先成功将双组分PU胶用于载重汽车的SMC发动机罩的粘接。随后美国通用汽车公司、福特汽车公司等相继用PU胶对大型载重卡车的SMC部件进行粘接,接着又推广到FRP(玻璃纤维增强塑料)部件的粘接。同时在卡车上用于顶棚、车门、水箱支架、驾驶室顶盖、车门板等部件的粘接均获得成功。1977年美国又采用聚氨酯系列胶粘剂用于轿车的发动机盖、驾驶室顶盖、车门板等零部件的粘接。随后日本等国也相继采用了这类技术。

(4)反应型PU热熔胶粘剂

反应型PU热熔胶粘剂是在抑制化学反应的条件下,加热熔融成流体,以便于涂敷,冷却后胶凝起到粘接作用,之后借助于存在空气中或者被粘体表面的湿气与之反应、扩链,生成具有高内聚力的高分子聚合物,使粘合力、耐热性等进一步提高。这种反应型PU热熔胶是含有反应性基团的热塑性树脂胶粘剂,它的主体成分是端-NCO预聚体,配以与异氰酸酯基不反应的热塑性树脂和增粘树脂以及抗氧剂、催化剂、增塑剂、阻燃剂、防霉剂、填料等制成。

反应型PU热熔胶主要在汽车顶棚、仪表板、行李箱盖、侧装饰条以及车灯中有了应用。此外,也可将其用于车门复合装饰件、PP、ABS、聚碳酸酯车灯罩粘接固定、货物箱箱板复合、车内装饰件粘接等。近年来,反应型PU热熔胶用于汽车风挡玻璃直接粘接也有报道,但要达到单组分湿气固化PU风挡胶的性能尚有许多研究工作要做。

(5)聚氨酯型植绒胶

近年来,我国已建立多条静电植绒生产线。在汽车上植绒胶主要用于各种不同基材面上植绒,如EPDM、PVC和EPDM密封条、ABS、PC、PP、金属等材料。现在市场上静电植绒胶粘剂采用丙烯酸酯胶粘剂类较多,但粘合牢度较差,一般干湿擦牢度在2000~4000次左右,而采用聚氨酯类静电植绒胶粘剂干/湿擦牢度一般在万次以上。PU植绒胶可分为溶剂型和无溶剂型、单组分和双组分型。

我公司能提供全系列的LP-4001、LP-4002汽车密封条植绒胶粘剂,以及LP-6518、LP-6519高固含水性聚氨酯静电植绒胶粘剂,具有高粘结牢度,耐磨、耐水、耐溶剂性优异的特点,并具有自主知识产权。

 

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