從汽車工業(yè)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(yè)已開發(fā)出一系列可滿足建造、密封和封裝要求的產(chǎn)品。

粘合劑技術(shù)自身的成功，是其所面臨的最大挑戰(zhàn)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(fā)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(nèi)溫度下那么牢固。然而，由于其聚合物的緊密交聯(lián)，它會長久保持穩(wěn)定，并在元件材料中發(fā)揮其作用。

許多應(yīng)用都有高溫要求

許多行業(yè)都需要使用耐高溫 (HT) 粘合劑。例如，在汽車工業(yè)中，粘合劑用于高溫環(huán)境下發(fā)動機和排氣管理系統(tǒng)中的傳感器，在這些環(huán)境下，它們也暴露于腐蝕性化學物質(zhì)中。在發(fā)動機艙內(nèi)的其他部件中也需要使用粘合劑，近期引入的新冷卻系統(tǒng)，對溫度要求再次提高。新型系統(tǒng)更為強大，產(chǎn)生更多的熱量，對發(fā)動機艙內(nèi)的其他部件產(chǎn)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(fā)動機管理系統(tǒng)(圖片：DELO)

電機變得日益強勁，其產(chǎn)生的熱量也更多，與此同時，更緊湊的設(shè)計也累計了更多的熱量。因此，HT 粘合劑對于粘接磁體或?qū)⑥D(zhuǎn)子固定在軸上來說是至關(guān)重要的。它們在工具領(lǐng)域也有許多其他的應(yīng)用：作為一種密封劑，它們用于固定緊湊型角磨機馬達中轉(zhuǎn)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(shè)備中，如軌道車輛和石油鉆井設(shè)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(huán)境溫度因素，在航空領(lǐng)域很少需要耐高溫的粘合劑。僅在靠近發(fā)動機的區(qū)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(yīng)用于電力電子設(shè)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(shù)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(jié)特性和內(nèi)聚特性的程度。如果高溫下的高強度也需要轉(zhuǎn)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(tài)從玻璃狀或剛性轉(zhuǎn)變?yōu)楦浕蚋袕椥誀顟B(tài)的值，在這一點上，其力學和物理性能會發(fā)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(wěn)定性的重要先決條件。

高溫穩(wěn)定性表示在溫度的影響下粘合劑直接達到的穩(wěn)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(wěn)定性。積極地說，對于許多應(yīng)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(shè)計更靈活的 HT 粘合劑，且無需降低交聯(lián)穩(wěn)定性。一定程度的彈性彌補了粘合過程中的應(yīng)力峰值，尤其是在剝離載荷下出現(xiàn)應(yīng)力峰值的情況。此外，在熱膨脹系數(shù)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(xiàn)良好的耐溫性，也能保持溫度穩(wěn)定性。

用對粘合劑

如果需要在高溫環(huán)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(chǎn)品組和化學變體提供了多種選擇和進一步開發(fā)方案。

聚氨酯是一種常見的結(jié)構(gòu)粘合劑，但從長遠來看并不適合高溫環(huán)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(chǎn)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(chǎn)品定義。

基于甲基丙烯酸酯的厭氧固化粘合劑就屬于此定義范圍內(nèi)，適用于正常要求下高達 200 C 的溫度。如果出于效率的原因，需要整合常見的光固化組件，那么閾值應(yīng)是 180 C。

相比之下，硅樹脂在很大的溫度范圍內(nèi)具有力學穩(wěn)定性，適用于高達 300 C 的應(yīng)用。但是，它們的強度一般都很低，僅適用于密封或灌注。這些性能是由上述的玻璃化溫度造就的。以硅樹脂為例，其玻璃化溫度通常是 -70 C，這意味著超過這一溫度，它們在實際應(yīng)用中是有彈性的，這對其作為密封劑的功能有積極的影響，因為即使在露點以下它們也會保持彈性。但是，由于其固化緩慢以及易膨脹的特性，也造成了一定的局限性。高彈性應(yīng)歸因于粗網(wǎng)格的分子網(wǎng)絡(luò)。它既可讓聚合物鏈具有良好的運動性，也可以與水或油等外來分子結(jié)合在一起。

在大多數(shù)情況下，熱固化、單組分環(huán)氧樹脂粘合劑是溫度超過 200 C 的應(yīng)用的首選粘合劑;近年來行業(yè)的發(fā)展明顯提升了粘合劑的性能。原則上來說，用戶可以在兩個產(chǎn)品組中進行選擇，由于不同的樹脂硬化劑組合使這兩個產(chǎn)品組的特性有很大差異。對于結(jié)構(gòu)化任務(wù)而言，常用帶有胺類硬化劑的環(huán)氧樹脂。其具有耐沖擊性，這是(如出現(xiàn)在電動機中)動態(tài)負載的一個重要先決條件，例如在表面磁體的粘合中。

工程師們在電動機上越來越依賴于 HT 粘合劑(圖片：(c)iStockBosca78 #000019573889 |本文批準出版)

在帶有酸酐硬化劑的產(chǎn)品中的聚合物仍然更為緊密交聯(lián)，這使得這些產(chǎn)品更堅硬，且應(yīng)力較不均衡。它們造就了極好的高溫密封劑。這些產(chǎn)品的進一步優(yōu)勢在此類環(huán)境下便顯現(xiàn)出來，例如它們對汽油、齒輪油或酸等腐蝕性化學物質(zhì)具有極強的抵抗性。對于一些新產(chǎn)品，使用限制高達 250 C。在這些溫度下，良好的附著力所需要的彈性和所描述的硬度特性最初可能看似矛盾，但在典型應(yīng)用中，對于耐高溫性， 5% 范圍內(nèi)的斷裂伸長率完全足夠了。

結(jié)論

粘合劑工業(yè)不斷突破溫度范圍的界限，因此，現(xiàn)在的許多高溫應(yīng)用能夠利用粘合劑成功實現(xiàn)。溫度超過 300 C 后，有機材料通常便會開始出現(xiàn)問題，但粘合劑行業(yè)仍在繼續(xù)開發(fā)具有新功能的粘合劑，同時在現(xiàn)實條件下，仍能提供更好的耐溫、通用粘合強度、溫度穩(wěn)定性和固化時間值。