01-汽车胶粘剂行业现状与技术发展方向

汽车胶粘剂行业现状与技术发展方向任天斌教授博导上海市粘接技术协会理事长同济大学化工新材料与工业应用技术实验室主要内容•汽车胶粘剂的种类•汽车胶粘剂的市场总量•汽车技术未来发展趋势•胶粘剂及汽车胶粘剂技术发展方向•汽车胶粘剂未来市场发展•一种汽车零部件结构胶——热硫化胶汽车胶粘剂/密封胶•广义：汽车工业中主要汽车零部件生产、整车制造及汽车维修过程中用到的各种粘接剂和密封胶。•狭义：汽车整车生产过程中用到的各种粘接剂和密封胶，包括汽车焊装、涂装、总装零部件、内饰和制造工艺用到的五大类胶种。胶粘剂、密封胶是汽车生产所必需的重要材料粘接技术在汽车制造上可以起到增强汽车结构、紧固防锈、隔热减振和内外装饰的作用；代替某些部位的焊接、铆接等传统工艺，实现相同或不同材料之间连接，简化生产工艺；使汽车轻量化、节能降耗、延长使用寿命和提高使用性能。汽车整车用胶粘剂的分类•按使用车间分类车身焊装用胶车身涂装用胶车身内饰用胶装配件用胶特殊工艺用胶•按用途分类结构类胶（折边胶、点焊胶）半结构类胶（折边胶）密封、减震类胶装配用胶•按基材分类环氧类胶橡胶类胶PVC类胶PVC+环氧+橡胶混合聚氨酯胶（单、双、水性）有机硅胶•按固化工艺分类高温固化型湿汽固化型常温固化型非固化型•其他分类轿车整车用胶粘剂在焊装工艺中代替点焊或减少焊点，主要有：(1)折边胶：用在车门、发动机罩盖、行李箱盖等卷边结构处，其粘接强度高，已完全取代点焊结构，目前普遍采用单组分环氧树脂胶，单车用量约为200g。(2)点焊密封胶：预先涂布在钢板焊接的搭接部位，点焊后填实缝隙，防止锈蚀。(3)膨胀减振胶：用在车门内外板之间、车身外覆盖件与加强筋之间，起到减振降噪的作用。涂装工艺用胶是汽车上用量最大的一类，单车用量：卡车约2kg，轿车在5kg以上，主要品种有：(1)焊缝密封胶：具有更加突出的触变性，堆积一定厚度时能保持棱角，不产生流淌，在汽车密封、防漏、防锈方面起着至关重要的作用。(2)抗石击涂料：喷涂在汽车底盘上，缓冲汽车高速行驶时沙、石等各种物体对底盘的冲击，提高底盘的抗腐蚀能力，延长使用寿命，还有助于降低车内噪音。(3)隔热阻尼胶板隔热阻尼胶板用于汽车底板、车门内板、侧围的铺放，其作用主要是起隔热、隔音和减振降噪的作用，在汽车生产中也是用量最大的成形胶接密封材料之一。汽车内饰件用胶主要品种有：(1)车身顶棚胶：用于将软质顶棚材料粘贴到车身顶盖上，增添车内美观。(2)丁基密封胶带：用于车门内板防水膜的粘接密封，防止雨水渗入车门内部，汽车上单门胶带用量在2m左右。(3)挡风玻璃胶：该类胶粘剂剪切强度较高、弹性突出，能将玻璃和车身紧密地结合为一个整体，增强车身刚性，保证密封效果、提高汽车安全性。以富康轿车为例，单车用量约1.2kg。汽车发动机、变速箱、底盘装配用胶粘剂、密封胶，其应用主要体现在各种平面连接，孔盖管接头的密封和螺栓的锁固，可以防止油、水、气的泄漏和螺栓的松动，这类胶粘剂的主要品种有：(1)厌氧胶：可采取现场涂布、预涂和浸渗3种工艺方法。(2)硅酮密封胶：胶层弹性好、耐油、耐热、耐老化，涂胶工艺简单，可剥性强，拆卸方便，可取代垫片单独使用，密封效果好。特殊工艺用胶：如刹车蹄与摩擦片粘接用的刹车蹄片胶，它是以改性酚醛树脂为主的胶粘剂，代替铆接具有可靠的粘接强度，能降低噪音，延长摩擦片使用寿命；汽车装配过程中用的压敏胶带，可以保护车自身免受污染、磕碰损伤或协助装配零件时固持定位。胶粘剂在汽车行业的应用轿车结构图汽车胶粘剂的市场规模•汽车胶粘剂的三大市场：整车市场：小轿车（合资品牌、自主品牌、新能源汽车）；卡客车及专用车维修市场：4S店及其它汽车修理厂；汽车零部件及配件市场（汽车行业的细分市场如轿车原厂、汽车零部件工厂、汽车售后、大巴、卡车等）•整车市场：2014年,全国汽车产销分别为2372万辆和2349万辆，2015年预测2500万辆，按照20KG/车,50万吨左右。•维修市场：截至2014年底，中国机动车总保有量达2.64亿辆。•个人认为广义汽车胶粘剂市场（整车、维修、零部件）总值在200-300亿元。•铁路及轨道等其它交通行业胶粘剂市场、航空航天！•建筑业胶粘剂总量第一，交通行业胶粘剂总额第一，而且增长最快。汽车技术未来发展趋势•动力系统能源多元化•汽车轻量化•电子化与智能化•车内空气质量热点化12动力系统能源多元化•传统燃油内燃机–双蜗轮增压技术的应用–柴油高压共轨技术–汽油直喷技术•混合动力汽车–弱混合动力汽车节省燃油10%–中混合动力汽车节省燃油20%–强混合动力汽车节省燃油40-60%•纯电动汽车•增程式电动汽车•燃料电池汽车•其它替代能源燃油经济性进一步提高13汽车轻量化•汽车的减重已成为所有汽车企业共同的方向–传统燃油汽车：继续降低油耗，提高燃油经济性，改善排放。–新能源汽车：在当前新型能源技术的条件下，尽可能提高续驶里程。•实施汽车轻量化的措施–车身结构的轻量化的设计在车型设计时即考虑轻量化的车身结构根据轻质材料的特性进行车身设计–在不影响整车安全性的条件下，选用轻质材料高强度钢的应用高强度轻合金的应用，铝合金、镁合金等复合材料的应用，碳纤维等–适应于新材料的新工艺的应用新型焊接技术的应用，含气体保护的激光焊、搅拌摩擦焊等特种连接工艺的应用，如新型铆接技术等新型粘结剂和粘结工艺的应用14电子化与智能化•汽车电子化和智能化的前提已具备–电子技术/计算机IT技术/数字通讯技术/传感器技术•汽车电子化和智能化带来的根本变化–使动力总成系统有更高的能量转换效率。提高燃油经济性，改善尾气排放。–车身电子的应用使汽车的稳定性和操控性大为改善。电子转向(EPS)、电子制动(EPB)、传动系统扭矩管理系统、双离合器……–大大提高汽车行驶中的安全性，特别是主动安全性能。–为人-车信息交互、车-车的信息交互提供了可能。Tele-Matics车联网–电子类零部件成本占整车材料成本比率已达到25%左右，预计到2015年将上升至40%15车内空气质量热点化•国家质检总局发布汽车产品质量四大问题之一：车内空气质量问题------成为汽车销售热点•《乘用车内空气质量评价指南》-----2012.3.1环保部、国标委对车内空气中甲醛、乙醛、丙烯醛、苯、甲笨、二甲苯、乙苯、苯乙烯等8种物质进行严格控制。•国际标准组织发布《乘用车内空气标准ISO12219-:2012》•VOC内部源头的控制：密封件工业橡胶制品内饰件塑料改性材料、合成纤维、合成革、皮革、织物等涂料及粘结剂•车用粘结剂的主要方向：减少溶剂在车内的挥发加快溶剂的挥发：工艺过程合理规划、选用低沸点胶无溶剂型：反应型胶、水基型、热熔胶胶粘剂技术发展的趋势粘接科学的特点•粘接科学是一门应用性很强学科，随着需求变化不断革新。•高度交叉学科，界面化学与表面结构、表面处理工程、高分子化学与胶体化学等，覆盖面广泛，需要更多的合作，需要基础科学支持。（多）功能性胶粘剂新要求——粘接密封技术应用新需求•耐热（耐高温高压胶带)•耐腐蚀（三防漆）•电性能（电子纸、雷达）•光性能（LED封装）•阻燃性（建筑）•热传导性•快速粘合（与高粘合强度）快速获得胶黏剂的设计强度•可脱落性（硅片切割胶、酒瓶胶、回收利用）•密封粘合（结构胶与密封兼备如汽车挡风玻璃）•不同环境下的适应性（高低温、湿、热、紫外）、耐久性•可降解性•弹性黏合（卸压黏接层既有剪切强度又有抗撕裂强度，如改性硅环氧胶黏剂）胶粘剂技术的发展方向•配方改进（助剂调配）•树脂复合•树脂的结构设计及共聚•树脂改性技术（有机硅改性环氧、马来酰亚胺改性环氧、PU改性有机硅）•双固化及多固化体系（环氧、丙烯酸、PU)胶带水性溶剂型无溶剂固体热熔胶汽车胶粘剂技术发展方向•汽车向环保节能、安全舒适、轻量化、低成本、长寿命、新能源、无公害方向发展•绿色环保•环保溶剂、水性化、无溶剂、热熔•水性阻尼浆料、无毒不燃且具有良好初粘性的内饰用单组分水性聚氨酯胶、水性氯丁胶•轻质低密•低密度的PVC焊缝密封胶及抗石击涂料，可以减轻质量30%～35%•快速粘接•快固化玻璃胶（1H)•简化工艺•精简的表面处理工艺、胶黏剂自动化施工系统•湿碰湿型PVC密封胶，不经过预固化(预凝胶)工序，提高生产效率，节约能源•低温塑化型焊缝胶•高性能型•低温感应固化环氧类折边胶•多功能化•功能型板增强材料，改性环氧可以局部补强作用，降低钢板的振动、消除噪音•热固性环氧树脂和PVC系树脂混合物，抗震性、绝热性•兼有低导电型、高模量型、瞬时定位的单组分湿固型聚氨酯玻璃胶黏剂•安全可靠•高强度结构胶国产汽车胶粘剂存在的问题、原因及应对方法现状：•国产胶粘剂品牌在汽车胶粘剂行业中处于配角，跨国企业拥有绝对的主流市场。•满足一般使用要求的通用型汽车胶粘剂产品比较多，满足特殊要求的高性能产品比较少，有的产品性能尚有差距，质量不够稳定。原因：•国内供货商自主开发，除老桑塔纳外，其他车型上产品均必须由德国大众认可。认可周期长，认可难度很大。•供应商难以参与合资品牌新车型开发，和汽车厂商共同开发胶粘剂，形成汽车厂商自己的原配套商。一方面，供应商在产品及能力上还有欠缺，另一方面，目前大部分合资品牌轿车生产商还没有取得独立开发新车型权利。•国内汽车行业尚未建立汽车胶粘剂的专用试验方法标准，各汽车厂家、汽车胶粘剂产供厂商，无法按统一的试验方法评定汽车胶的性能，它既影响了汽车粘接和密封技术在汽车工业中应用的进程，也制约了汽车胶粘剂研制和生产单位的规范和发展。•国家对汽车工业用胶还没有严格的环保法规，加上汽车厂家出于其产品成本的考虑，环保型汽车胶粘剂的开发和应用还未提高到相当的重视程度，有环境污染的溶剂型胶粘剂产品在汽车行业仍有所用。•安全环保质量稳定的产品•科学合理的粘接系统•规范的操作应用流程•质量安全检验体系经济全球化、产业集中化、科技协同化国产汽车胶粘剂存在的问题、原因及应对方法汽车胶粘剂未来市场趋势•整车胶粘剂市场不断增长，汉高、西卡、陶氏等跨国公司依然会占据轿车及高端客车等主流市场；•国产品牌胶粘剂将逐步进入自主品牌轿车、客车、卡车、新能源汽车整车市场，随着低成本的要求，整车胶粘剂国产化比例将扩大；•汽车胶粘剂售后市场容量必然迅速增长，随着消费者对汽车环保及安全性的日益关注，售后市场也将日益规范。•随着专业化程度的不断增升，胶黏剂产品的质量和水平将会显著提高，生产将更趋集中。•随着更多非金属材料在汽车中的应用，对汽车胶粘剂的性能要求将会进一步提升。22中国汽车市场容量的预测中国2025千人汽车保有量将达到300辆左右汽车总保有量将达到4.5亿辆左右汽车年销量将达到5000万辆左右千人汽车保有量/辆2011年，中国汽车保有量超过1亿辆，千人汽车保有量近50辆；参考发达国家千人汽车保有量达50辆后发展15年的历程，可以预测出中国未来的汽车保有量增长趋势一种重要的汽车零部件结构胶——热硫化胶常见汽车在运行中，其振动的现象十分复杂,最明显的振动是悬挂弹簧装置支承的簧上质量的固有振动。随着现代汽车工业的飞速发展，振动和噪音已是汽车领域发展的严重问题，它会影响产品质量,降低操作精度,缩短产品寿命,使之不能正常工作或早期损坏;严重污染环境和影响人身健康；甚至危及行驶安全。汽车的五大性能指标NVH（(Noise，VibrationandHarshness，即噪声、振动和不平顺性)安全性、经济性、环保性、可靠性有统计资料显示，汽车整车的故障中，约有1/3的故障问题是和汽车的NVH问题有关，世界各大汽车公司有近20%的研发费用投入在解决汽车的NVH问题上。热硫化胶在汽车中的应用NVH零部件减震产品隔音产品悬架减震元件（含简式减震器、板簧、空气弹簧等）NVH橡胶减震元件（简称NVH减震器）汽车轮胎从汽车减振功能分类，NVH产品的分类据不完全统计，近几年NVH系统减震产品的国内整车配套和维修市场的需求量每年约为人民币250亿元，而国际市场在650亿美元以上，其中，NVH橡胶减震元件约占20%。热硫化胶在汽车中的应用热硫化胶在汽车中的应用发