20世紀(jì)40年代以來，人們提出了多種理論解釋粘接行為，主要包括吸附理論、擴散理論、靜電理論、機械互鎖理論和化學(xué)鍵理論。

　?。?）吸附理論：膠粘劑潤濕被粘物后，界面的膠粘劑和被粘物分子間產(chǎn)生分子間作用力（包括氫鍵及范德華力等），將膠粘劑和被粘物牢牢粘接在一起。

　?。?）擴散理論：膠粘劑與被粘物相互擴散，形成了由兩種分子形成的混合界面層，實現(xiàn)粘接。此理論主要適用于膠粘劑和被粘物均為聚合物的情況，特別是兩種聚合物的相容性以及分子鏈段的運動能力較強時。

　?。?）靜電理論：在膠粘劑與被粘物之間形成了雙電層，靜電力作用阻止了膠粘劑和被粘物的分離，使材料粘接。膠粘劑剝離被粘物過程的放電現(xiàn)象證實了該理論的存在。

　　（4）機械互鎖理論：被粘物的表面不是完全光滑的，其表面存在不同深度的凹槽和縫隙，液態(tài)的膠粘劑可以滲入其中，經(jīng)固化成型后，以錨狀或鉤狀相互嵌合，使材料粘接。機械互鎖是表面粗糙材料（特別是多孔材料）的主要粘接機理。

　　（5）化學(xué)鍵理論：膠粘劑分子與被粘物分子生成了化學(xué)鍵，進(jìn)而提供了粘接力。通?；瘜W(xué)鍵力較分子間作用力大，若其密度達(dá)到一定程度，則可使粘接強度明顯提高。

　　依據(jù)以上機理，可以通過多種途徑提高車燈膠的粘接強度：①有針對性選擇主鏈結(jié)構(gòu)合適的車燈膠，如粘接極性材料時，使用主鏈具有極性基團(tuán)的車燈膠；②在膠中添加適當(dāng)?shù)呐悸?lián)劑；③提高車燈粘接處的表面粗糙度；④清除車燈粘接面的弱邊界層（如鋁表面的自然氧化層）；⑤使用合適的底涂劑；⑥對非極性材料[如聚丙烯（PP）]面進(jìn)行等離子處理或燃燒處理。

　　車燈膠的性能主要表現(xiàn)為使用過程中的工藝性能和粘接性能。與常規(guī)膠粘劑相比，車燈膠由于使用的環(huán)境特殊，除了對力學(xué)性能、抗老化性能等有要求外，還需具備以下幾個性能。

　?。?）耐高低溫性能：在非使用狀態(tài)下，車燈的溫度可低于0 ℃，特別是在我國的北方地區(qū)，冬天溫度普遍低于-30 ℃（甚至可降至-50 ℃）；而在長時間使用后，車燈溫度升高，可達(dá)到170 ℃甚至更高。因此，車燈膠在不同溫度下長期使用，須保持低溫柔性和高溫不損壞。

　?。?）抗震耐疲勞性能：車輛行駛途中不可避免會發(fā)生震動，特別是行駛路面不平時，震動幅度和頻率都會提高。車燈膠在長期震動作用下，易發(fā)生累積損傷，出現(xiàn)車燈損壞和漏水等嚴(yán)重問題。因此，車燈膠須具備良好的抗震耐疲勞性能，以保證車燈使用的穩(wěn)定性和安全性。

　?。?）低霧化值：霧化值用于表征凝結(jié)在車燈內(nèi)表面的揮發(fā)分的多少。車燈作為車輛的照明和信號指示元件，對車輛的駕駛安全性尤為重要，車燈起霧必然降低駕駛過程的安全性，同時降低車輛使用壽命，并破壞美觀性。目前，降低車燈霧化值已經(jīng)成為車燈行業(yè)的重要課題之一。車燈的霧化需要3個條件，分別是凝結(jié)核心、足夠的水蒸氣和低于水分凝結(jié)溫度的溫度區(qū)域。車燈膠對霧化的主要影響是可形成凝結(jié)核心的熱揮發(fā)成分。因此，為提高車燈的使用性能和外在美觀性，車燈膠的熱揮發(fā)分須較低。

　　按使用溫度，車燈膠主要分為熱熔膠和室溫硫化膠兩大類，其中，熱熔膠包括熱塑性熱熔膠和反應(yīng)型熱熔膠，室溫硫化膠又分為單組分室溫硫化膠和雙組分室溫硫化膠。熱熔膠在使用前需要加熱熔融，然后將熔膠涂覆在粘接處，冷卻固化獲得初步粘接效果。其突出的優(yōu)點就是固化速率快，能適應(yīng)快速的連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。而室溫硫化膠則使用較為方便，用前無需加熱，常溫涂膠粘接，但是固化速率較慢，需要晾置一段時間。因此，這兩類膠分別適用于不同的環(huán)境和應(yīng)用要求。

　　熱塑性熱熔膠是由熱塑性樹脂、彈性體、增黏劑和各種助劑等混合而成的固體材料。其易于儲存，便于制成各種形狀（顆粒狀、塊狀和條狀等），而且便于運輸。同時，其易于施工，加熱熔融后涂膠，冷卻即固化粘接，所用時間不超過0.5 h，適用于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，并可重復(fù)利用。熱熔膠的性能隨基材不同而略有不同：聚酰胺熱熔膠對溫度敏感性較高，溫度稍低于熔點立刻固化成型，又含有氨基、羧酸基和酰胺基等極性基團(tuán)，粘接極性材料時能力較強；而丁基熱熔膠分子結(jié)構(gòu)的飽和度高，側(cè)基體積小，故具有耐熱老化好、耐氣候老化能力強、抗?jié)駳鉂B透性能優(yōu)異、柔韌性高、抗震性和耐低溫性能強等優(yōu)點。然而，熱塑性熱熔膠也存在不少缺點：耐高溫性能較差，不適用于溫度較高的霧燈；粘接強度較低，部分情況需與機械固定同時使用；隨著車燈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，使用性降低。濕氣固化聚氨酯熱熔膠綜合了傳統(tǒng)熱塑性熱熔膠和反應(yīng)型膠粘劑的部分優(yōu)點，不僅具有固化快、無溶劑和施工方便等優(yōu)點，而且提高了熱塑性熱熔膠的耐高溫性能和粘接強度；同時，聚氨酯基材的性能易于調(diào)控，改變其硬段和軟段的組成，可以獲得不同性能的聚氨酯材料。但其含有游離的—NCO有毒基團(tuán)，抗高溫和耐紫外能力稍差于硅膠產(chǎn)品，而且會濕氣固化，在包裝和儲存方面要求較高。單組分室溫硫化膠的代表性產(chǎn)品為單組分硅膠，其主要成分為羥基封端的硅氧烷、填料、交聯(lián)劑和其他助劑。硅膠施工方便，無需混合，常溫直接涂膠即可，而且主體成分中的硅氧鍵的鍵能較高，故耐紫外性能優(yōu)異。另外，有機硅膠低溫柔順性好、耐高溫能力強、儲存穩(wěn)定性好且無毒無污染；但依靠空氣中濕氣由外到內(nèi)會逐步交聯(lián)固化，固化速率慢，不適于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，進(jìn)而提高了工業(yè)成本。雙組分室溫硫化膠包括雙組分有機硅膠和聚氨酯膠等，并以雙組分硅膠為主。其耐高溫、耐候性強且儲存穩(wěn)定性好。相較于單組分硅膠而言，雙組分硅膠的主要優(yōu)點是固化速率高，但使用難度較大，涂膠前需要共混，增加了設(shè)備投入。

　　車燈膠的發(fā)展與應(yīng)用已相對成熟，在車燈粘接領(lǐng)域中產(chǎn)品種類豐富（如熱塑性熱熔膠、濕氣固化聚氨酯熱熔膠和有機硅密封膠）。隨著車燈結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜化和精細(xì)化，行業(yè)內(nèi)對膠粘劑的功能要求不斷增多，性能要求逐步提高，開發(fā)多功能、高性能的車燈膠已成為行業(yè)內(nèi)研究人員的奮斗目標(biāo)。

　　熱塑性熱熔膠因其耐高溫性能差，故在發(fā)展和應(yīng)用中受到長期困擾。為解決該問題，行業(yè)內(nèi)人員做了大量的改進(jìn)和研究。White 等[Hydroxy-functional poly（amide ethers）as thermoplastic barrier resins]使用聚醚酰亞胺樹脂或含苯環(huán)的聚酰胺樹脂，制備了耐高溫聚酰胺熱熔膠；但是該方法在分子中引入了剛性基團(tuán)，使材料柔性降低、脆性提高且制備方法更復(fù)雜。王崇暉等[一種聚酰胺熱熔膠及其制備方法]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：采用多元尼龍本體共聚，并添加長碳鏈尼龍組分來改善產(chǎn)品的柔韌性，可以制得耐高溫且綜合性能良好的聚酰胺熱熔膠。濕氣固化聚氨酯熱熔膠在涂膠溫度下長時間反復(fù)加熱易出現(xiàn)黏度顯著上升問題，進(jìn)而造成涂膠機的堵塞。為解決此缺陷，葉青等[汽車車燈用濕氣固化聚氨酯熱熔膠]研制了由有機酸和酸鹽等復(fù)配的黏度穩(wěn)定劑，提高了聚氨酯熱熔膠的黏度穩(wěn)定性。另外，為避免濕氣固化聚氨酯熱熔膠中小分子異氰酸酯的存在對施工人員及使用人員的潛在傷害，很多產(chǎn)品生產(chǎn)廠家（如漢高）通過工藝優(yōu)化，盡可能的減少濕氣固化聚氨酯熱熔膠中小分子異氰酸酯的殘留。針對有機硅密封膠的催化劑毒副作用大的缺陷，許家瑞等[自催化交聯(lián)型有機硅-環(huán)氧復(fù)合密封膠及其制備方法]通過采用低相對分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂與有機硅復(fù)合的方法，制備出適宜于車燈使用、無需外加催化劑、固化速率快且熱穩(wěn)定性好的有機硅-環(huán)氧復(fù)合密封膠。
 

　　另外，在車燈膠的使用過程中，為了滿足大眾逐步提高的審美和安全需求，提出了新的性能要求（比如限制車燈的霧化值）。任小軍等[一種汽車燈用單組分脫醇型硅酮密封膠及其制備方法]采用硬脂酸處理納米活性碳酸鈣，并采用高真空脫出低分子物質(zhì)的方法制備出揮發(fā)分低（霧化值低）、耐候性及環(huán)境老化性能好且對PP和聚碳酸酯（PC）粘接性強的高綜合性能車燈用單組分硅膠。劉良軍等[車燈裝配使用的有機硅密封膠及其制備方法]根據(jù)硅膠使車燈起霧的原理，建立了用有機硅小分子環(huán)體含量低于0.05%（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計）的硅油制備硅膠的方法，制備出耐高溫、耐老化且減震等綜合性能良好的車燈用硅膠，并且成功抑制了車燈的起霧。

　隨著汽車用燈向著復(fù)雜化、精細(xì)化方向發(fā)展，車燈膠的性能要求將逐步提高。依靠各自的性能特性，各種車燈膠將長期共同存在，并相互競爭。同時，在綠色環(huán)保成為國民共同焦點的未來，發(fā)展環(huán)境友好型膠粘劑必然是業(yè)內(nèi)的主要研究方向。


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來源：期刊—中國膠粘劑

作者：鄒明晶，熊婷，車國勇等

（成都硅寶科技股份有限公司）