耐高温粘合剂:更好地满足不同行业的高温应用要求

作者:DELO(德路工业粘合剂) 文章来源:PT塑料网 发布时间:2018-09-04
如今,汽车工业、机械工程和电力电子等行业正面临着越来越多的高温应用场合,用户们期望粘合剂在高温下仍保持理想的性能。为此,一系列可满足建造、密封和封装要求的粘合剂产品应运而生。

许多应用都有高温要求

如今,很多行业都需要使用耐高温 (HT) 粘合剂。例如,在汽车工业中,需要将粘合剂用于高温环境下的发动机和排气管理系统中的传感器上。这使得粘合剂不仅要承受高温,还要面对腐蚀性化学物质所带来的挑战。另外,发动机舱内的其他部件中也需要使用粘合剂。最近,一些汽车中引入的新冷却系统对温度的要求再次提高。这些新型系统更强大,产生的热量也更多,对发动机舱内的其他部件所产生的影响也更大。

汽车中的MAP传感器上常会使用耐高温粘合剂
暴露在高温下:汽车中的MAP 传感器将夹带的气团传递到发动机管理系统,这些传感器中需要使用耐高温粘合剂(图片来自DELO)

另一方面,机械或工具中使用的电动机也正日益变得强劲,所产生的热量也更多。与此同时,更紧凑的设计也会累积更多的热量。因此,对于粘接磁体或将转子固定在轴上的应用来说,耐高温粘合剂的性能非常关键。除此以外,耐高温粘合剂还可以在工具领域作为一种密封剂,用于固定紧凑型角磨机马达中转子的铜线,这些铜线会在设备工作时变得非常热,而粘合剂需要保护铜线免受由吸入空气携带的磨料颗粒所造成的磨损。

发动机正变得强劲,其紧凑的设计也会积累更多的热量。因此在发动机中,耐高温粘合剂的性能至关重要
工程师们在电动机上越来越依赖于耐高温粘合剂(图片来自DELO)

此外,耐高温粘合剂在电力电子设备中也得到了广泛使用,如轨道车辆和石油钻井设备,这些设备强大的能量很轻易就会使电气元件工作温度超过 200 ℃,因此耐高温粘合剂的性能对于这些设备而言至关重要。

耐高温粘合剂在电力电子设备中也得到了广泛使用,如轨道车辆和石油钻井设备,这些设备强大的能量很轻易就会使电气元件工作温度超过 200 ℃,因此耐高温粘合剂的性能对于这些设备而言至关重要
耐高温粘合剂广泛应用于电力电子设备中(图片来自DELO)‘

什么才是耐高温粘合剂?

为了理解耐高温粘合剂的原理,了解3个术语的含义是很有帮助的。首先是耐温性,该性能表示即使经过高温下储存,粘合剂能够保持其粘结特性和内聚特性的程度。

第二个是玻璃化转变温度。对于聚合物材料,玻璃化转变温度是其从玻璃态或刚性转变为更软或更有弹性状态所对应的温度值。在这一点上,其力学和物理性能会发生显著变化。因此,除了一些即使超过该临界值也几乎不会改变性能的材料外,高玻璃化转变温度是粘合剂拥有高温稳定性的重要先决条件。

第三个是高温稳定性。该性能表示在温度的影响下粘合剂直接达到的稳定性。真正的耐高温粘合剂需要兼具卓越的耐温性和高温稳定性。

用对粘合剂

聚氨酯是一种常见的结构粘合剂,但从长远来看,这类粘合剂并不适合高温环境。它们不仅吸收水分,而且在高温的影响下会变软、易弯曲。

光固化丙烯酸酯既可用作密封剂,也可用作粘合剂。这种类型的最耐热产品适合高达 150 ℃的工作环境,这意味着它们也不太符合对耐高温粘合剂的定义。 

而基于甲基丙烯酸酯的厌氧固化粘合剂就属于此定义范围内,适用于正常要求下高达 200 ℃的工作环境。如果出于效率的原因,需要整合常见的光固化组分,那么阈值为 180 ℃。

硅树脂在宽泛的温度范围内拥有优异的力学稳定性,适用于高达 300 ℃的应用。但是,它们的强度一般都很低,仅适用于密封或灌封。这些性能是由玻璃化转变温度决定的。硅树脂的玻璃化转变温度通常是-70  ℃,这意味着超过这一温度,它们在实际应用中是有弹性的,这对其作为密封剂有积极的影响,因为即使在露点以下它们也会保持弹性。但是,由于其固化缓慢以及易膨胀的特性,也会有一定的局限性。

在大多数情况下,热固化、单组分环氧树脂粘合剂是温度超过 200 ℃的应用的首选粘合剂。近年来,行业的发展明显提升了这类粘合剂的性能。这类粘合剂主要有两种类型,一种是采用了胺类硬化剂的环氧树脂体系,另一种是采用了酸酐硬化剂的环氧树脂体系。用户可以根据具体的应用进行选择。一般,结构化的应用常采用带有胺类硬化剂的环氧树脂。这类粘合剂拥有优异的耐冲击性能,这是动态负载(如出现在电动机中)的一个重要先决条件,如在表面磁体的粘合中。而带有酸酐硬化剂的环氧树脂体系交联更为紧密,这使得这些产品虽然应力较不均衡,但非常坚硬,这造就了极好的高温密封剂,使得这些产品对汽油、齿轮油或酸等腐蚀性化学物质具有很强的耐受性。一些新的环氧体系粘合剂产品使用温度高达 250 ℃。

DELO公司能为市场提供包含上述粘合剂类型在内的广泛的产品组合,如:

1. DELO DUALBOND :这是一款具有优异耐高温性的粘合剂,非常适合于在零部件有较大阴影区域而无法实现单纯光固化的情况下使用。这款粘合剂可应用于多种基材的粘接,在灌封以及密封过程中具有良好的流动性,使得后续固化过程中能实现灵活的可置性。这款产品可通过光与热、光与湿气的形式进行固化。

2. DELO MONOPOX:这是一款单组分粘合剂,拥有优异的力学及电子特性。从环氧树脂和胺粘合剂到mCD-粘合剂、热固化阳离子系统以及热固化丙烯酸酯,它具有多种单组分化学成分,在高温条件下具有良好的稳定性。同时,DELO MONOPOX也是一款具有出色导电性能以及粘接性能的导电胶,且兼具耐化学性及耐高温性,非常适用于汽车和微电子行业应用。

3. DELO PHOTOBOND:这种光敏性丙烯酸酯可在室温下通过紫外线和/或可见光固化,适用于玻璃、陶瓷、金属、塑料和木头等不同材质的粘接。应用时,粘接的部件至少有一个要由可透光材料制成。其快速的固化有助于缩短生产周期。

4. DELO KATIOBOND:这是一款广谱光固化和紫外线固化环氧树脂粘合剂。这一产品系列包括应用于汽车和光电工业领域复杂任务的粘合剂、为快速内联所需的芯片灌封剂(Dam&Fill)以及应用于有机电子中具有高阻水性的封装剂。由于拥有高透明度和热稳定性,该材料也可用于光学元件的生产工艺中。其他特性还包括低聚合度、低释气、良好的化学稳定性和较高的离子纯度。DELO该产品的一个特殊之处还在于可利用可见光预激活,这使得DELO KATIOBOND也能应用于粘接不透明材料。

5. DELO-PUR:这是一种双组分聚氨酯,可在室温下固化,拥有良好的韧性、强度,适用于较大的粘接缝隙,可实现理想的应力平衡性。

6. DELO-ML:这是一款单组分厌氧粘合剂,在厌氧条件下同时直接接触金属即可固化,主要适合于螺纹紧固、螺纹密封、表面密封以及轴和法兰盘间的粘接。这款产品拥有良好的耐高温和耐介质性能,适合的温度范围60~200℃。此外,该产品也包括附加的光以及紫外线固化性能。

7. DELO-GUM:该系列产品可作为单/双组分粘合剂使用,拥有卓越的抗化学腐蚀性、耐候性和抗老化性,适合于弹力持久、灵活性高的粘接需求。单组分产品可通过湿气固化。双组分DELO-GUM 在无需湿气的情况下,几分钟内即可固化。这款产品的性能明显优于家庭或卫生行业使用的硅胶产品。

不过,需要注意的是,要使粘合剂发挥理想的性能,还要合理的选择非常关键。

如今,粘合剂工业正不断突破温度的界限,因此,现在的许多高温应用能够利用粘合剂成功实现。在温度超过 300 ℃后,有机材料通常会开始出现问题,但粘合剂行业仍在继续开发具有新功能的产品。

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