大功率汽車揚聲器耐高溫膠粘技術作者：浙江天樂集團公司副總工程師 彭國亮在揚聲器和揚聲器配件的生產過程中，都離不開膠粘劑的使用，膠粘劑是一種很重要的精細化工產品，其應用已深入到國民經濟的各個領域。其中，耐高溫膠粘劑在大功率汽車揚聲器的生產中己被廣泛應用，而且對膠粘劑在特殊環境下耐熱性、耐介質性及其它性能的要求愈加苛刻，對于膠粘劑的耐高溫性能的定義、分類及評價標準國內外尚未統一。一般來講，耐高溫性應按照在特定溫度、時間和介質中能保持設計所要求的膠接強度或具有一定的強度保持率來評定，也就是說耐高溫膠粘劑除能滿足一定的溫度要求外，還必須滿足以下綜合性能：有良好的熱物理和熱化學性能；有良好的加工性；在較高的溫度和使用工作條件下，有較高的粘接強度和較好的物理機械性能并在規定的時間內能保持這種性能。目前，大功率汽車揚聲器中所使用的耐高溫膠粘劑主要以有機膠粘劑為主。有機耐高溫膠粘劑種類較多，應用較廣的主要有環氧樹脂類、酚醛樹脂類、有機硅類以及含氮雜環聚合物，近年來，對上述膠粘劑系列的熱穩定性、氧化穩定性、粘接性能等方面的研究取得了較大的進展，具體介紹如下：1 ．環氧類膠粘劑環氧樹脂（ EP ）是泛指含二個或二個以上環氧基的高分子化合物的總稱，是一種從液態到粘稠、固態多種形態的熱固性樹脂，這類物質不能單獨使用，只有和固化劑混合后才能固化交聯起到粘接作用。耐高溫環氧膠粘劑具有粘接強度高，綜合性能好，使用工藝簡便的特點。突出優點是固化過程中揮發物少，收縮率小，可在－50——232℃長期工作，最高使用溫度可達 500——1000℃ ，因此得到廣泛應用。環氧樹脂在高溫下的性能主要取決于膠料的熱變形溫度和熱氧化穩定性。環氧樹脂本身官能團越多，兩個環氧基之間距離越短，固化后樹脂交聯密度越大，熱變形溫度越高，耐熱性越好，因而選擇多官能團的環氧樹脂是配制耐熱環氧樹脂膠粘劑的途徑之一。但不經改性的環氧膠粘劑固化后較脆，機械性能、耐熱性能差，而環氧樹脂、固化劑的分子結構以及它們之間相互反應性決定了固化物的熱變形溫度和熱氧化穩定性，因此，選用耐高溫、熱穩定性優良的固化劑以及在膠系中加入增韌劑、抗熱氧劑和其它功能性填料是改善環氧膠粘劑的有效途徑。2 ．酚醛脂類膠粘劑酚醛樹脂是苯酚（或酚類有機物）與甲醛在酸或堿催化劑存在下縮聚而成的熱塑性或熱固性樹脂，是開發最早的耐高溫樹脂，在膠粘劑領域中，其用量和產量都很大。酚醛樹脂膠粘劑粘合力強，有良好的耐化學腐蝕和電絕緣性能，耐高溫（在 300 ℃ 下，具有很高的粘接強度）。酚醛樹脂可與多種聚合物共混改性，如聚乙烯醇縮醛、聚酞胺、氯丁橡膠等。耐高溫改性酚醛樹脂主要是用丁睛橡膠來改性的，這類膠粘劑的綜合物理機械性能、耐老化、耐介質和抗疲勞性能均很好，可以作為膠液或膠膜使用，也可以粘接鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金及其它金屬。但純的酚醛樹脂脆性大，剝離強度低，硬度高，韌性差，并且在高溫下易分解，施膠工藝比較復雜，因此在一些領域限制了該膠的應用。3 ．耐高溫有機硅膠粘劑有機硅膠粘劑可分為硅樹脂膠粘劑和硅橡膠膠粘劑，其聚合物含有無機結構Si-0鍵，兼有無機和有機材料的某些性能，可在很寬的溫度內（－60——1200℃ ) 保持理化性能不變。有機硅樹脂是以聚有機硅氧烷及其改性體為主要原料的一類耐高溫膠粘劑，常用于高溫保護層。純有機硅樹脂膠粘劑具有優異的耐熱性能，可在－60——400 ℃ 下長期使用，短期使用至 450—— 550 ℃ ，瞬間使用可達 1000——1200 ℃ ；但主要缺點是性脆，粘接強度低，固化溫度過高。為獲得更好的高溫理化性能，常用酚醛、環氧、聚氨酯等樹脂對其改性，降低固化溫度和減少固化時間，可達到粘附性好，室溫固化、耐高溫度的要求。硅橡膠膠粘劑分為熱硫化硅橡膠膠粘劑和室溫硫化硅橡膠膠粘劑。前者近年來有一定的發展，但具硫化工藝比較復雜；而后者因其硫化工藝簡單，同時又具有耐氧化、耐高低溫變化，耐寒、耐臭氧和優異的電絕緣性能等，日益受到人們的重視，目前發展很快，已達到上百個品種。4 ．含氮雜環類的膠粘劑在耐高溫有機膠粘劑中，雜環高分子化合物的耐熱性最好，品種主要有聚酰亞胺、聚苯并咪唑和聚苯基喹惡啉，其中聚酰亞胺（PI）是迄今工業上應用耐熱等級最高的一種商業化聚合材料。聚酰亞胺（ PI ）是指分子鏈中含有酰亞胺環狀結構的環鏈高聚物，具有優良的耐熱老化性能和化學穩定性、耐容積性、熱膨脹系數小以及優異的力學性能和電性能。根據其合成及加工成型方法，可分為縮聚型和加工型。縮聚型聚酰亞胺最早是由芳香族四酸二酐與芳香族二胺在極性溶液中反應生成聚酰胺酸，再加熱脫水縮合而成。通過把柔性基團引入 PI 主鏈，并在 PI 上引入側鏈等方法降低了 PI 分子的剛性，增加柔性，得到熱塑性 PI ，使 PI 膠粘劑有了重要進展。加工型 PI 是由不飽和活性基團，通過端基間反應而形成高度交聯網絡的，這種交聯網絡是熱固型的，可用熱固型塑料加工方法來加工，沒有氣孔，與各種填料混溶性好，性能穩定。聚苯并咪唑（ PBI ）是另一種重要的耐高溫膠粘劑，是由芳香族四胺與芳香族二元羧酸或其衍生物經縮聚反應而得。對許多金屬及非金屬材料均有良好的粘接性能，起始粘接強度較高，有良好的耐水、耐油、耐高溫及瞬間超高溫性能，可在－253——260℃下長期使用，在 539 ℃ 下短期使用。但由于PBI分子結構中 N 一 H 鍵存在導致耐熱老化性能欠佳和原料成本高昂，使得 PBI 膠粘劑至今未得到廣泛應用。聚苯基喹惡啉（PBO）是由雙（鄰）苯二胺和對苯二甲酸化合物縮聚而成，是一種耐高溫的芳雜環高聚物。在 500 ℃ 加熱 3h 不分解，易成膜，可用作大面積的粘接。但價格昂貴，加工溫度高（ 370 ℃ ）限制了其廣泛應用。在汽車揚聲器中耐高溫膠粘劑應用也將日益擴大，對其技術要求也愈加苛刻。盡管耐高溫膠粘劑新產品、新用途不斷被報道，但迄今為止，限于膠粘劑本身的固有缺陷，其性能很難有根本上的突破，這在很大程度上限制了它們的應用。當今耐高溫膠粘劑研究的發展趨勢主要表現在以下幾個方面：1、開發新型的有機耐高溫膠粘劑，制備出耐高溫、力學性能好、高耐久性的膠粘劑。2、利用和開發新型的改性技術對現有的耐高溫樹脂進行改性，提高其綜合性能，擴大應用范圍。3、利用納米材料和晶須材料等新型材料的特殊性能制備出高性能核心功能的復合膠粘劑。4、開發新型的無機膠粘劑，改善并提高對基材的粘接強度、降低脆性和耐水性等性能，使其能適用于各種產品

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