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随着中国汽车产业的快速发展,汽车逐渐进入更多人的家庭,成了一种生活方式。
汽车车灯作为汽车必不可少的一个组件,在夜间照明、行车信号、雾大防撞、转向标志等方面发挥着重要作用,是汽车安全行驶的重要保障。在汽车车灯制作中,为了将配光镜与灯壳进行密封,必须选择汽车灯具专用胶黏剂进行粘接。
车灯胶黏剂在汽车车灯中应用示意图
粘接机理及在车灯上的应用
20世纪40年代以来,人们提出了多种理论解释粘接行为,主要包括吸附理论、扩散理论、静电理论、机械互锁理论和化学键理论。
依据以上机理,可以通过多种途径提高车灯胶的粘接强度:
①有针对性选择主链结构合适的车灯胶,如粘接极性材料时,使用主链具有极性基团的车灯胶;
②在胶中添加适当的偶联剂;
③提高车灯粘接处的表面粗糙度;
④清除车灯粘接面的弱边界层(如铝表面的自然氧化层);
⑤使用合适的底涂剂;
⑥对非极性材料[如聚丙烯(PP)]面进行等离子处理或燃烧处理。
车灯胶的应用环境及性能要求
车灯胶的性能主要表现为使用过程中的工艺性能和粘接性能。与常规胶粘剂相比,车灯胶由于使用的环境特殊,还需具备以下几个性能要求:
?耐紫外老化性能
汽车长期在户外使用,为确保能够延长车灯使用寿命,车灯密封胶需要具有优异的耐紫外老化性。
?耐高低温性能
在非使用状态下,车灯的温度可低于0℃,特别是在我国的北方地区,冬天温度普遍低于-30℃(甚至可降至-50℃);而在长时间使用后,车灯温度升高,可达到℃甚至更高。因此,车灯胶在不同温度下长期使用,须保持低温柔性和高温不损坏。
?抗震耐疲劳性能
车辆行驶途中不可避免会发生震动,特别是行驶路面不平时,震动幅度和频率都会提高。车灯胶在长期震动作用下,易发生累积损伤,出现车灯损坏和漏水等严重问题。
因此,车灯胶须具备良好的抗震耐疲劳性能,以保证车灯使用的稳定性和安全性。
?低雾化值
雾化值用于表征凝结在车灯内表面的挥发分的多少。车灯作为车辆的照明和信号指示元件,对车辆的驾驶安全性尤为重要,车灯起雾必然降低驾驶过程的安全性,同时降低车辆使用寿命,并破坏美观性。目前,降低车灯雾化值已经成为车灯行业的重要课题之一。
车灯的雾化需要3个条件,分别是凝结核心、足够的水蒸气和低于水分凝结温度的温度区域。车灯胶对雾化的主要影响是可形成凝结核心的热挥发成分。因此,为提高车灯的使用性能和外在美观性,车灯胶的热挥发分须较低。
常用车灯胶的分类及优缺点
在车灯粘接应用中,通常使用热熔胶(丁基热熔胶、APAO热熔胶、聚酰氨热熔胶、PUR热熔胶)、单组分硅胶、双组分硅胶。
?热熔胶
丁基热熔胶是一种室温呈固态,加热到一定温度就熔化成液态流体的热塑性材料,熔化时将其涂在被粘物表面,叠合冷却到室温,将被粘物连接在一起,具有一定的粘结强度。
优点:
丁基热熔胶固化速度快,一般30s内就可以固化,涂胶简单,不需要混合,适于自动化生产。
粘接范围广,气密性好,透气率极低,由于是热塑性产品,因此容易剥离、回收,有利于环境保护,
缺点:
粘接强度稍差,需要辅助使用夹子进行机械固定,耐温性较差,只适用于大灯,这种胶随着车灯结构越来越复杂,车灯内部空间越来越小,逐渐被单组分和双组分硅胶所代替。
?PUR热熔胶
PUR热熔胶熔融施胶后能够快速固化,具有较好的初粘强度,在后固化过程中湿气扩散进入胶粘剂,与预聚物端基的异氰酸酯发生反应形成脲、缩二脲和脲基甲酸酯,使线性的预聚物低分子形成交联的大分子结构。
优点:
PUR热熔胶最高可以耐热到℃,
粘接强度高,不需要辅助使用夹子,开放时间短,适于自动化生产,耐湿气老化性能好,耐油和耐磨性好,胶膜坚韧,耐冲击。
缺点:
与硅胶相比,耐高温性能稍差,耐紫外线老化性能不好,未参与反应的NCO基团毒性较大。为防止施胶前和施胶过程中PUR湿气固化,涂胶设备较复杂,一般需要混合。
?硅胶胶黏剂
按照固化方式不同分为单组分硅胶和双组份硅胶。
单组份硅胶为湿气固化,一般为脱醇型。
优点:
施工方便,室温固化,使用方便,具备一系列优良的性能,如热失重低(不易造成车灯起雾现象),无毒无污染,贮存稳定性好,不变色,耐酸碱,耐高低温(-60~℃),对各种基材如金属、玻璃、PC、ABS、PVC、有机玻璃等材料均有良好的粘接效果,另其力学性能优异,拉伸强度大,同时伸长率较高,具有很好的弹性以及抗震动、抗冲击性能。
缺点:
固化速度慢,固化过程是由表及里,由于湿气是缓慢进入胶中,24h可固化2mm厚胶层。
双组份硅胶,一般为10∶1脱醇型硅胶,需要专门的混合设备,保证混合过程中无气泡。
优点
具有固化速度快(20min表干,90min可深层固化),耐高低温(-60~℃),密封性能优异,贮存稳定性好,粘接力好,弹性好、抗冲击性能优异,耐候性好,抗化学品腐蚀等优点。
缺点
需要专门的混合设备,设备成本稍高。
随着汽车用灯向着复杂化、精细化方向发展,车灯胶的性能要求将逐步提高。依靠各自的性能特性,各种车灯胶将长期共同存在,并相互竞争。
同时,在绿色环保成为国民共同焦点的未来,发展环境友好型胶粘剂必然是业内的主要研究方向。
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