让我们详细看看现在汽车中使用的粘合剂,粘合剂用于组装：金属，玻璃，塑料，橡胶及其他。它们通常用于结构和非结构应用。除了紧固的主要目的外，粘合剂还被要求做许多其他工作。根据具体应用，他们可能需要：密封，阻尼振动，具有电绝缘性或导电性，提供耐腐蚀性，或执行各种其他功能。
其他交通子领域，如轨道车、人员搬运工（电梯、自动扶梯）、活动房屋等，也使用粘合剂粘合。它们没有具体包括在本报告中，但许多材料、工艺和标准都是从汽车、航空或海洋行业复制或开发出来的。汽车行业有各种各样的粘合剂应用，如非结构应用、结构应用等。非结构应用占主导地位，包括所有内饰和大部分外饰，如侧饰、轮罩标志、前后尾灯总成、侧镜和装饰。
粘合剂也被用于许多引擎盖下的应用。下图展示了结构胶粘剂在该领域的一些特性。
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结构胶粘剂
结构粘合剂是能够传递显著机械载荷并延长汽车寿命的粘合剂。它们的特点是具有高度的剪切和剥离强度，以及良好的耐温性、耐湿性和耐化学性。它们通常是热固性粘合剂。
结构胶粘剂已在运输领域得到应用，因为它们：避免压力集中，提供平滑的轮廓，延长使用寿命或性能，成本合理。
表1：结构胶在汽车工业中的应用
为了了解粘合剂在汽车行业的普及程度，人们需要看看定义汽车当前市场形势的特征。这些特征可分为与性能相关的特征和与应用和生产相关的特征。现总结如下。
1. 物理性能特征
尽管钢，包括高强度型和涂层型，将继续是主要的车身材料，但有色金属（如铝）和复合材料（增强弹性体）因其减重能力而越来越多地被使用。
不同材料（如金属和复合材料）的组合正被用于设计变化和减轻重量。当需要将不同的材料相互粘合时，结构粘合剂的好处尤其明显。
粘合剂因其减肥能力而受到认可。据称，使用一公斤粘合剂可以将车辆重量减轻25公斤。粘合车身更坚固，可以使用更薄的金属板。
人们越来越重视多功能应用（例如，振动阻尼和连接），以降低成本并缩短生产时间。
为了满足安全和环境标准，提高碰撞能力和减轻重量的需求比以往任何时候都更重要。
由于保修范围的扩大，组装部件的疲劳和耐用性变得更加重要。
正在引入模块化设计概念，以最大限度地提高设计的通用性并最大限度地降低成本。这些模块化设计可以方便地用粘合剂组装。
2.应用和生产特点
由于定价压力，迫切需要降低成本。这包括材料成本以及应用和能源成本。在许多应用中，粘合剂已被公认可以降低组装成本。中型车辆需要大约5000个焊缝。据估计，其中一半以上可以用粘合接头代替，从而为每辆车节省约100美元。
粘合剂和工艺必须认识到环境。幸运的是，结构胶粘剂的挥发性有机化合物含量通常较低，使用量也低于非结构胶粘剂。然而，固化结构胶所需的能量是一个环境（和成本）问题，人们正在寻找不会干扰区域回收工作的结构胶。
粘合剂粘合通常与其他工艺结合使用（例如，混合粘合、在油漆炉中固化等）。生产速度和成本是选择粘合剂的重要参数。粘合剂必须快速制备和涂覆，无需进行关键或昂贵的加工。不建议进行精细的计量、混合或表面处理过程。一旦涂抹，粘合剂必须以最小的固定力快速固化。
近年来，汽车制造中使用的结构粘合材料的范围已经扩大到包括聚氨酯、塑料溶胶、酚醛树脂、厌氧剂、氰基丙烯酸酯、热固性丙烯酸树脂和环氧树脂。然而，在汽车零部件的结构粘合中，环氧树脂、聚氨酯和热固性丙烯酸树脂是最常用的。表2列出了它们的优缺点。塑料溶胶更多地用作密封剂或减震器，酚醛树脂、厌氧剂和氰基丙烯酸酯通常用于子部件（如刹车片、电子设备）的组装。
环氧树脂、聚氨酯和热固性丙烯酸粘合剂的性能特征如表4所示。结构胶粘剂的选择标准主要基于：
1.环氧树脂类
许多高质量环氧胶粘剂的特点是固化收缩率低，在长时间应力下具有高抗蠕变性。环氧树脂在固化过程中不会释放挥发物，可用于间隙填充应用。
环氧树脂粘合剂具有优异的耐油性、耐湿性和许多溶剂性。耐化学性同样受到固化剂类型和固化温度的影响。在高温下固化的环氧树脂粘合剂通常具有优异的耐湿性、耐溶剂性和一般耐化学性。
室温环氧树脂粘合剂的玻璃化转变温度较低，通常会受到环境暴露的更严重影响。
2.聚氨酯
与环氧树脂不同，聚氨酯粘合剂是柔性的，并且具有相对较高的剪切强度和剥离强度。这一独特的性能对聚氨酯粘合剂的韧性和抗冲击性做出了重大贡献。
聚氨酯基粘合剂具有：比其他粘合剂具有更好的低温强度，灵活性好，耐磨性，相对较好的耐化学性。
由于其润湿能力和良好的柔韧性，聚氨酯粘合剂可以很好地粘合到许多基材上，包括难以粘合的塑料。由于它们非常柔软，聚氨酯粘合剂通常用于粘合玻璃、箔和弹性体。
聚氨酯胶粘剂广泛应用于：挡风玻璃应用，背光（后挡风玻璃）应用，聚氨酯还能够衰减零件中的振动。
由两部分组成的聚氨酯粘合剂的另一个应用是制造SMC（片状模塑料）汽车和卡车车身零件，以及将天窗铰链连接到玻璃面板上。聚氨酯对许多塑料部件具有优异的粘附性。它们相对较高的伸长率非常适合粘合热膨胀系数差异很大且在使用中预计会发生热循环的基材。
3.热固性丙烯酸树脂
热固性丙烯酸胶粘剂是一种结构胶粘剂，通常与环氧树脂和聚氨酯胶粘剂竞争，但具有非常独特的特性。
它们提供：高强度剪切，剥离强度，耐化学性，冲击强度，能够以最少的表面处理粘合到各种基材上。
这些粘合剂粘合良好的基材包括钢、铝和铜等金属。ABS、丙烯酸、聚碳酸酯、硬质PVC、尼龙、酚醛树脂、增强塑料、环氧树脂和三聚氰胺等塑料可以很容易地用热固性丙烯酸粘合剂粘合。
丙烯酸化学的一个优点是防潮和户外耐候性。
热固性丙烯酸粘合剂的另一个非常有趣的优点是它们特别耐表面污染。它们与未经准备的金属基材（如油性钢）具有良好的粘合强度。怀疑油扩散到聚合物中并充当增塑剂。这对于粘合大面积钢表面来说是一个明显的优势，通常在粘合之前必须清除基材上的油（用于防止腐蚀），然后根据应用情况在粘合后重新涂覆。
4.酚醛基胶粘剂
汽车工业中的酚醛胶粘剂主要由（1）刚性高温酚醛树脂组成，用于：
粘合，盘式制动片，制动蹄，离合器和变速器带，其他需要高剥离强度以及中等温度和耐燃料性的基材。
酚醛树脂是相对便宜的粘合剂。因此，它们的应用仅限于离线组装且不干扰汽车制造速度的部件。丁腈酚醛粘合剂通常以溶剂溶液以及支撑和非支撑薄膜的形式提供。它们需要在150-250°C的温度和高达200 psi的压力下进行热固化。具有最高固化温度的腈酚醛体系在使用过程中对高温的抵抗力最强。在金属上，腈酚醛树脂具有高达5000psi的剪切强度以及优异的剥离和疲劳性能。橡胶、塑料和玻璃也可以实现良好的粘合强度。这些粘合剂在使用过程中具有高冲击强度和高温性能。由于其良好的剥离强度和高温性能，腈酚醛粘合剂通常用于将衬里粘合到制动蹄上。制动衬片必须能够承受高冲击和剪切应力。
5.塑料溶胶
塑料溶胶坚固耐用，但它们没有环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸粘合剂那样的粘附力和剪切强度。它们仅用于轻载接头。
塑料溶胶在汽车工业中取得商业成功的主要原因是它们的低成本和易于应用。长期灵活性是一个明显的优势，因为塑性溶胶可以适应基材之间的相对运动，并起到减震器的作用。
它可以配制成抵抗化学侵蚀，由于氯基团而自熄，并具有良好的耐候性。
6.氰基丙烯酸酯
氰基丙烯酸酯粘合剂在20世纪70年代初在消费市场上商业化推出后变得众所周知。这些独特的产品最初被称为“强力胶”。也许没有其他粘合剂能像氰基丙烯酸酯那样快速、轻松地粘合到各种基材上。
新一代氰基丙烯酸酯具有更好的韧性和高剪切强度（3500 psi）。还引入了新的氰基丙烯酸酯粘合剂，以提供更快的固化速度、一些塑料的更高强度以及更高的耐热性和抗冲击性。与其他粘合剂相比，氰基丙烯酸酯粘合剂的材料成本一直相对较高。然而，从每个粘合部件的成本来看，氰基丙烯酸酯粘合剂与大多数其他连接操作相比具有竞争力，因为只需要少量的粘合剂即可进行连接。
然而，未改性的氰基丙烯酸酯的最高工作温度通常约为82°C，新的耐热配方可在高达120°C的温度下连续使用。这些高温配方在汽车电气/电子应用中非常有用，如引线钉和印刷电路板的元件键合。
除了传统的低粘度液体外，氰基丙烯酸酯现在还可以以凝胶形式获得。这些系统能够粘合到粗糙、公差不准确或不平行的基材上。
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非结构胶粘剂
非结构性粘合剂通常以以下形式使用：压敏胶带，转移胶片，热熔性胶粘剂。
它们不像结构粘合剂那样具有温度能力或环境耐久性。然而，由于其压敏或热熔特性，它们通常提供瞬时粘合。非结构性粘合剂通常用于室内应用，尽管许多新产品也出现了室外应用
2.振动/噪声阻尼
弹性体粘合剂和密封剂可以执行各种功能，而不仅仅是粘合和密封。这些附加功能之一是噪声和振动的阻尼。
在振动和阻尼领域具有很高价值的材料是粘弹性材料。这种材料具有液体（粘性溶液）和固体弹性材料的特性。大多数坚韧、柔韧的聚合物都可以被认为是粘弹性的。这些包括聚氨酯，丁基，聚异丁烯和其他几种
表4列出了几种更常见的减振粘合剂/密封剂。
3.电气/电子磁带和柔性电路
运输行业中粘合剂的主要电气/电子应用是胶带和柔性印刷电路。这些有许多不同的背衬和粘合剂。这些胶带通常按其耐热性分类。天然橡胶和合成弹性体树脂压敏胶用于高达130°C的连续性能。丙烯酸压敏胶被认为适用于高达155°C的温度，硅酮压敏胶可连续使用至180°C。
在选择压敏胶带时，背衬几乎和粘合剂一样重要。由于其体积较大，布背胶带可以提供更多的保护，防止物理损坏。通常使用聚酯或乙烯基薄膜背衬胶带，但玻璃布上的柔性环氧薄膜胶带用作高温绝缘胶带。
聚酰亚胺、四氟乙烯和热收缩聚酯薄膜背衬可用于利基应用。
硅橡胶背衬（玻璃纤维增强）带硅压敏胶用于高温应用。铝箔和铜箔背衬胶带用作防静电屏蔽和辐射反射器。导电胶带，包括导电粘合剂，用于关键的屏蔽应用。
4.密封剂/垫片
用于粘合剂的聚合物树脂通常也用于密封剂产品。密封剂的主要功能是防止空气、灰尘或水进入或离开某个部分。然而，许多密封剂还具有其他功能，例如提供：保持动力，防腐，减少振动和噪音。
密封剂通常具有高度的伸长率和环境稳定性。表5列出了传统汽车密封胶中使用的常见基础聚合物及其各自的应用。
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由于定价压力，迫切需要降低成本。这包括材料成本以及应用和能源成本。在许多应用中，粘合剂已被公认可以降低组装成本。中型车辆需要大约5000个焊缝。据估计，其中一半以上可以用粘合接头代替，从而为每辆车节省约100美元。
粘合剂和工艺必须认识到环境。幸运的是，结构胶粘剂的挥发性有机化合物含量通常较低，使用量也低于非结构胶粘剂。然而，固化结构胶所需的能量是一个环境（和成本）问题，人们正在寻找不会干扰区域回收工作的结构胶。
粘合剂粘合通常与其他工艺结合使用（例如，混合粘合、在油漆炉中固化等）。生产速度和成本是选择粘合剂的重要参数。粘合剂必须快速制备和涂覆，无需进行关键或昂贵的加工。不建议进行精细的计量、混合或表面处理过程。一旦涂抹，粘合剂必须以最小的固定力快速固化。
近年来，汽车制造中使用的结构粘合材料的范围已经扩大到包括聚氨酯、塑料溶胶、酚醛树脂、厌氧剂、氰基丙烯酸酯、热固性丙烯酸树脂和环氧树脂。然而，在汽车零部件的结构粘合中，环氧树脂、聚氨酯和热固性丙烯酸树脂是最常用的。表2列出了它们的优缺点。塑料溶胶更多地用作密封剂或减震器，酚醛树脂、厌氧剂和氰基丙烯酸酯通常用于子部件（如刹车片、电子设备）的组装。
1.环氧树脂类
许多高质量环氧胶粘剂的特点是固化收缩率低，在长时间应力下具有高抗蠕变性。环氧树脂在固化过程中不会释放挥发物，可用于间隙填充应用。
环氧树脂粘合剂具有优异的耐油性、耐湿性和许多溶剂性。耐化学性同样受到固化剂类型和固化温度的影响。在高温下固化的环氧树脂粘合剂通常具有优异的耐湿性、耐溶剂性和一般耐化学性。
室温环氧树脂粘合剂的玻璃化转变温度较低，通常会受到环境暴露的更严重影响。
2.聚氨酯
与环氧树脂不同，聚氨酯粘合剂是柔性的，并且具有相对较高的剪切强度和剥离强度。这一独特的性能对聚氨酯粘合剂的韧性和抗冲击性做出了重大贡献。
聚氨酯基粘合剂具有：比其他粘合剂具有更好的低温强度，灵活性好，耐磨性，相对较好的耐化学性。
由于其润湿能力和良好的柔韧性，聚氨酯粘合剂可以很好地粘合到许多基材上，包括难以粘合的塑料。由于它们非常柔软，聚氨酯粘合剂通常用于粘合玻璃、箔和弹性体。
聚氨酯胶粘剂广泛应用于：挡风玻璃应用，背光（后挡风玻璃）应用，聚氨酯还能够衰减零件中的振动。
由两部分组成的聚氨酯粘合剂的另一个应用是制造SMC（片状模塑料）汽车和卡车车身零件，以及将天窗铰链连接到玻璃面板上。聚氨酯对许多塑料部件具有优异的粘附性。它们相对较高的伸长率非常适合粘合热膨胀系数差异很大且在使用中预计会发生热循环的基材。
3.热固性丙烯酸树脂
热固性丙烯酸胶粘剂是一种结构胶粘剂，通常与环氧树脂和聚氨酯胶粘剂竞争，但具有非常独特的特性。
它们提供：高强度剪切，剥离强度，耐化学性，冲击强度，能够以最少的表面处理粘合到各种基材上。
这些粘合剂粘合良好的基材包括钢、铝和铜等金属。ABS、丙烯酸、聚碳酸酯、硬质PVC、尼龙、酚醛树脂、增强塑料、环氧树脂和三聚氰胺等塑料可以很容易地用热固性丙烯酸粘合剂粘合。
丙烯酸化学的一个优点是防潮和户外耐候性。
热固性丙烯酸粘合剂的另一个非常有趣的优点是它们特别耐表面污染。它们与未经准备的金属基材（如油性钢）具有良好的粘合强度。怀疑油扩散到聚合物中并充当增塑剂。这对于粘合大面积钢表面来说是一个明显的优势，通常在粘合之前必须清除基材上的油（用于防止腐蚀），然后根据应用情况在粘合后重新涂覆。
4.酚醛基胶粘剂
汽车工业中的酚醛胶粘剂主要由（1）刚性高温酚醛树脂组成，用于：
粘合，盘式制动片，制动蹄，离合器和变速器带，其他需要高剥离强度以及中等温度和耐燃料性的基材。
酚醛树脂是相对便宜的粘合剂。因此，它们的应用仅限于离线组装且不干扰汽车制造速度的部件。丁腈酚醛粘合剂通常以溶剂溶液以及支撑和非支撑薄膜的形式提供。它们需要在150-250°C的温度和高达200 psi的压力下进行热固化。具有最高固化温度的腈酚醛体系在使用过程中对高温的抵抗力最强。在金属上，腈酚醛树脂具有高达5000psi的剪切强度以及优异的剥离和疲劳性能。橡胶、塑料和玻璃也可以实现良好的粘合强度。这些粘合剂在使用过程中具有高冲击强度和高温性能。由于其良好的剥离强度和高温性能，腈酚醛粘合剂通常用于将衬里粘合到制动蹄上。制动衬片必须能够承受高冲击和剪切应力。
5.塑料溶胶
塑料溶胶坚固耐用，但它们没有环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸粘合剂那样的粘附力和剪切强度。它们仅用于轻载接头。
塑料溶胶在汽车工业中取得商业成功的主要原因是它们的低成本和易于应用。长期灵活性是一个明显的优势，因为塑性溶胶可以适应基材之间的相对运动，并起到减震器的作用。
它可以配制成抵抗化学侵蚀，由于氯基团而自熄，并具有良好的耐候性。
6.氰基丙烯酸酯
氰基丙烯酸酯粘合剂在20世纪70年代初在消费市场上商业化推出后变得众所周知。这些独特的产品最初被称为“强力胶”。也许没有其他粘合剂能像氰基丙烯酸酯那样快速、轻松地粘合到各种基材上。
新一代氰基丙烯酸酯具有更好的韧性和高剪切强度（3500 psi）。还引入了新的氰基丙烯酸酯粘合剂，以提供更快的固化速度、一些塑料的更高强度以及更高的耐热性和抗冲击性。与其他粘合剂相比，氰基丙烯酸酯粘合剂的材料成本一直相对较高。然而，从每个粘合部件的成本来看，氰基丙烯酸酯粘合剂与大多数其他连接操作相比具有竞争力，因为只需要少量的粘合剂即可进行连接。
然而，未改性的氰基丙烯酸酯的最高工作温度通常约为82°C，新的耐热配方可在高达120°C的温度下连续使用。这些高温配方在汽车电气/电子应用中非常有用，如引线钉和印刷电路板的元件键合。
除了传统的低粘度液体外，氰基丙烯酸酯现在还可以以凝胶形式获得。这些系统能够粘合到粗糙、公差不准确或不平行的基材上。
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非结构胶粘剂
非结构性粘合剂通常以以下形式使用：压敏胶带，转移胶片，热熔性胶粘剂。
它们不像结构粘合剂那样具有温度能力或环境耐久性。然而，由于其压敏或热熔特性，它们通常提供瞬时粘合。非结构性粘合剂通常用于室内应用，尽管许多新产品也出现了室外应用
2.振动/噪声阻尼
弹性体粘合剂和密封剂可以执行各种功能，而不仅仅是粘合和密封。这些附加功能之一是噪声和振动的阻尼。
在振动和阻尼领域具有很高价值的材料是粘弹性材料。这种材料具有液体（粘性溶液）和固体弹性材料的特性。大多数坚韧、柔韧的聚合物都可以被认为是粘弹性的。这些包括聚氨酯，丁基，聚异丁烯和其他几种
表4列出了几种更常见的减振粘合剂/密封剂。
运输行业中粘合剂的主要电气/电子应用是胶带和柔性印刷电路。这些有许多不同的背衬和粘合剂。这些胶带通常按其耐热性分类。天然橡胶和合成弹性体树脂压敏胶用于高达130°C的连续性能。丙烯酸压敏胶被认为适用于高达155°C的温度，硅酮压敏胶可连续使用至180°C。
在选择压敏胶带时，背衬几乎和粘合剂一样重要。由于其体积较大，布背胶带可以提供更多的保护，防止物理损坏。通常使用聚酯或乙烯基薄膜背衬胶带，但玻璃布上的柔性环氧薄膜胶带用作高温绝缘胶带。
聚酰亚胺、四氟乙烯和热收缩聚酯薄膜背衬可用于利基应用。
硅橡胶背衬（玻璃纤维增强）带硅压敏胶用于高温应用。铝箔和铜箔背衬胶带用作防静电屏蔽和辐射反射器。导电胶带，包括导电粘合剂，用于关键的屏蔽应用。
4.密封剂/垫片
用于粘合剂的聚合物树脂通常也用于密封剂产品。密封剂的主要功能是防止空气、灰尘或水进入或离开某个部分。然而，许多密封剂还具有其他功能，例如提供：保持动力，防腐，减少振动和噪音。
密封剂通常具有高度的伸长率和环境稳定性。表5列出了传统汽车密封胶中使用的常见基础聚合物及其各自的应用。
