從汽車工業到機械工程和電力電子,越來越多的用戶期望粘合劑在高溫下保持高性能。因此,粘合劑行業已開發出一系列可滿足建造、密封和封裝要求的產品。
粘合劑技術自身的成功,是其所面臨的最大挑戰的根源。用戶需要用它來處理越來越苛刻的場景,尤其是在溫度方面。近年來,已開發出越來越多同樣適合在高溫下使用的粘合劑,其溫度通常在 180-200 C 之間。
但一定要記住,這種粘合劑在高溫下不會像在室內溫度下那么牢固。然而,由于其聚合物的緊密交聯,它會長久保持穩定,并在元件材料中發揮其作用。
許多應用都有高溫要求
許多行業都需要使用耐高溫 (HT) 粘合劑。例如,在汽車工業中,粘合劑用于高溫環境下發動機和排氣管理系統中的傳感器,在這些環境下,它們也暴露于腐蝕性化學物質中。在發動機艙內的其他部件中也需要使用粘合劑,近期引入的新冷卻系統,對溫度要求再次提高。新型系統更為強大,產生更多的熱量,對發動機艙內的其他部件產生的影響也更大。
暴露在高溫下:MAP 傳感器將夾帶的氣團傳遞到發動機管理系統(圖片:DELO)
電機變得日益強勁,其產生的熱量也更多,與此同時,更緊湊的設計也累計了更多的熱量。因此,HT 粘合劑對于粘接磁體或將轉子固定在軸上來說是至關重要的。它們在工具領域也有許多其他的應用:作為一種密封劑,它們用于固定緊湊型角磨機馬達中轉子的銅線,這些銅線會變得非常熱,而粘合劑需要同時保護銅線免受由吸入空氣中攜帶的磨料顆粒造成的磨損。
最后,HT 粘合劑也存在于電力電子設備中,如軌道車輛和石油鉆井設備,強大的能量輕易使電氣元件的溫度超過 200 °C。相比之下,出于環境溫度因素,在航空領域很少需要耐高溫的粘合劑。僅在靠近發動機的區域才會考慮使用粘合劑,例如進氣口、風扇葉片或前導輪。
HT 粘合劑廣泛應用于電力電子設備中(圖片:DELO)
什么才是HT 粘合劑?
為理解耐高溫粘合劑的原理,了解三個術語的含義是很有幫助的。耐溫性表示即使在高溫下儲存后,保持粘結特性和內聚特性的程度。如果高溫下的高強度也需要轉變,那么另外兩種特性也是很重要的。
對于高聚合物材料,玻璃化溫度是其狀態從玻璃狀或剛性轉變為更軟或更有彈性狀態的值,在這一點上,其力學和物理性能會發生顯著的變化。因此,除了即使超過該臨界值也幾乎不會改變其性能的材料外,高玻璃化溫度是高溫穩定性的重要先決條件。
高溫穩定性表示在溫度的影響下粘合劑直接達到的穩定性。因此,真正的 HT 粘合劑需要同時具有極好的耐溫性和高溫穩定性。積極地說,對于許多應用而言,近年來在高溫影響下的此類性能均有了明顯改進。
通過設計更靈活的 HT 粘合劑,且無需降低交聯穩定性。一定程度的彈性彌補了粘合過程中的應力峰值,尤其是在剝離載荷下出現應力峰值的情況。此外,在熱膨脹系數頻繁而多變的情況下,這種粘合劑也能保持材料之間的平衡,即實現良好的耐溫性,也能保持溫度穩定性。
用對粘合劑
如果需要在高溫環境下使用粘合劑,可以選擇不同化學成分的粘合劑化。不同的產品組和化學變體提供了多種選擇和進一步開發方案。
聚氨酯是一種常見的結構粘合劑,但從長遠來看并不適合高溫環境。它們不僅吸收水分,而且在高溫的影響下也會變軟、易彎曲。光固化丙烯酸酯既可用作密封劑,也可用作粘合劑。這種類型的最耐熱產品適合高至 150 C 的溫度,這意味著它們不太符合此處所描述的 HT 產品定義。