一、高强结构胶的定义
高强结构胶是一类具备高粘接强度、优异力学性能(如抗剪切、抗冲击、耐疲劳)及稳定环境适应性(耐高低温、耐介质腐蚀等) 的胶粘剂,核心功能是将不同材质的构件(如金属、复合材料、陶瓷等)永久或半永久地连接成受力整体,在承载场景中可替代焊接、铆接、螺栓连接等传统机械连接方式,且能避免机械连接对构件的损伤(如应力集中、打孔削弱强度)。
其 “高强” 特性通常以力学指标界定:常温下剪切强度普遍≥15MPa,拉伸强度≥20MPa,部分特种型号(如用于航空航天的结构胶)剪切强度可突破 40MPa,同时需满足长期使用中的性能稳定性,而非短期高强度。
二、高强结构胶的主要成分
高强结构胶多为双组分体系(需通过 A、B 组分按比例混合固化),少数为单组分(需加热或湿气触发固化),核心成分可分为以下几类:
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成分类别
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核心作用
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常见具体物质
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基料(树脂)
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决定胶黏剂的基本粘接性能、耐温性和化学稳定性,是形成胶层骨架的核心
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环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、有机硅树脂等(其中环氧树脂最常用)
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固化剂
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与基料发生化学反应,使液态胶黏剂交联固化为固态,决定固化速度和最终强度
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胺类(如乙二胺、二乙烯三胺,适用于环氧树脂)、酸酐类、异氰酸酯类(适用于聚氨酯)
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增强填料
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提升胶层的力学强度(剪切、拉伸、抗压)、降低收缩率,部分可改善导热 / 导电性能
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碳纤维、玻璃纤维、纳米二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、金属粉末(如铝粉、铜粉)
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助剂
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优化胶黏剂的工艺性能和使用效果,弥补基料 / 填料的不足
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偶联剂(如硅烷偶联剂,提升粘接界面附着力)、增韧剂(如橡胶颗粒,降低脆性)、消泡剂、防老化剂
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三、高强结构胶在工业胶粘剂领域的应用
1. 高强结构胶因 “高强度 + 高适应性” 的特点,广泛覆盖多个工业领域,成为构件连接的关键材料,具体应用场景如下:
2. 航空航天领域:用于机身蒙皮与框架的粘接、发动机叶片与基座的固定、复合材料构件(如碳纤维机翼)的拼接,需满足 - 60℃~200℃的极端温度循环和抗高空辐射性能,典型如环氧树脂基结构胶。
3. 汽车制造领域:替代部分焊接 / 铆接,用于车身轻量化构件(如铝合金车门、碳纤维底盘)的连接,降低车身重量(提升燃油效率);同时用于发动机缸体密封、变速箱部件粘接,需耐机油腐蚀和 150℃以上高温。
4. 轨道交通领域:高铁 / 地铁的车体铝合金型材拼接、车窗玻璃与框架的密封粘接、转向架构件的加固,要求胶黏剂具备抗振动疲劳(长期高速运行下不脱胶)和耐户外紫外线老化性能。
5. 工程机械领域:挖掘机、起重机的金属结构件(如臂架、底盘)修复与加固,替代焊接修复的局限性(如厚板焊接易开裂),尤其适用于野外现场修复,需耐冲击和恶劣工况(如泥水、粉尘腐蚀)。
6. 电子工业领域:作为核心应用场景之一,具体应用见下文详述。
7. 建筑与桥梁领域:用于钢结构桥梁的节点加固、混凝土构件(如梁、柱)的裂缝修补、幕墙玻璃与金属龙骨的粘接,需耐长期户外环境(耐雨水、冻融循环)。
四、高强结构胶在电子工业领域的应用
在电子工业中,高强结构胶不仅需满足 “高强度粘接” 需求,还需适配电子器件的 “微型化、高集成度、耐温耐湿” 特性,是保障电子设备结构稳定性和功能可靠性的关键材料,主要应用场景包括:
1. 芯片与基板的粘接固定:在 CPU、GPU 等核心芯片封装中,需将芯片(Die)与金属基板(如铜基板)或陶瓷基板粘接,胶黏剂需具备高剪切强度(防止芯片在高温运行中位移)和优异导热性(辅助芯片散热),常用改性环氧树脂结构胶(添加导热填料如氧化铝、氮化硼),同时需满足低挥发性(避免挥发物污染芯片引脚)。
2. 电子元器件的加固:在消费电子(如手机、笔记本电脑)或工业控制板中,电容、电感、连接器等表面贴装元器件(SMD)焊接后,需用结构胶沿元器件底部与 PCB 板的缝隙填充加固,防止设备跌落、振动导致元器件脱焊(如手机摔落时连接器松动),此时胶黏剂需具备快固化特性(适配流水线生产)和低收缩率(避免拉扯焊点)。
3. 新能源电子部件连接:在锂电池(如动力电池、储能电池)中,用于电芯与电芯之间、电芯与金属外壳的粘接固定,需耐 100℃以上的充放电发热温度,同时具备一定柔韧性(缓冲电芯膨胀收缩带来的应力),常用聚氨酯改性环氧树脂结构胶;在光伏逆变器中,用于功率模块与散热壳体的粘接,需兼顾高强度和高导热性,保障功率器件长期稳定运行。
4. 精密电子结构密封:在传感器(如汽车毫米波雷达、工业压力传感器)中,需将传感器探头与外壳粘接密封,胶黏剂不仅要固定探头位置(保证测量精度),还需具备 IP67/IP68 级防水防尘性能,同时耐 - 40℃~125℃的温度循环(适应汽车高低温工况或工业环境),常用有机硅改性结构胶(兼顾强度与密封性)。