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聚氨酯材料在汽車上一直具有廣泛的應(yīng)用，如車漆普遍使用耐黃變的HDI固化劑，座椅內(nèi)部大量填充聚氨酯軟泡，聚氨酯硬泡、半硬泡更是在門板、頂棚、儀表盤、遮陽板、翼子板等部件中廣泛應(yīng)用。
表1：聚氨酯產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用
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聚氨酯產(chǎn)品種類 |
用于汽車部件及零件名稱 |
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軟質(zhì)塊狀泡沫 |
遮陽板、車內(nèi)四角裝飾、車門內(nèi)飾、隔音墊、空氣濾清器、 密封墊及頂棚內(nèi)襯 |
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模塑泡沫塑料 |
座椅、坐墊、背靠、頭枕 |
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半硬質(zhì)泡沫塑料 |
止推墊、柱狀物、僅表箱、喇叭蓋、扶手芯、遮陽板 |
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整皮泡沫塑料 |
車門內(nèi)襯及內(nèi)裝板、加工型內(nèi)飾件 |
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彈性RIM制品 |
保險(xiǎn)桿、擋泥板、側(cè)防護(hù)條、內(nèi)飾件、儀表板、方向盤、大 燈殼、后燈 |
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增強(qiáng)RIM制品 |
散熱器板、阻流板、擋泥板、防護(hù)罩、行李箱、底板 |
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澆注彈性體 |
減震緩沖塊、手柄軸密封圈、滑塊、軸承、方向節(jié)、門鎖件 |
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熱塑性彈性體 |
彈性零件、齒條罩、車門部件、保險(xiǎn)桿護(hù)板、頂襯、車窗件 、傳送皮帶 |
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涂料 |
車漆固化劑，專門用于保險(xiǎn)桿及其他外飾件涂裝、動(dòng)力電池殼體涂料 |
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膠黏劑 |
見圖1 |
但聚氨酯材料在汽車上的諸多應(yīng)用之中，最廣泛，遍及汽車幾乎所有部件的，非聚氨酯膠黏劑莫屬。
汽車的用膠場(chǎng)景包括玻璃粘連、動(dòng)力電池、結(jié)構(gòu)件和內(nèi)飾粘接等。
圖1：聚氨酯膠黏劑在汽車上的部分應(yīng)用
若按用途劃分，可以大致分為兩類：
第一類為結(jié)構(gòu)膠，即以結(jié)構(gòu)粘接為主，兼顧一定的導(dǎo)熱作用；既包括玻璃、結(jié)構(gòu)件、內(nèi)飾件、尾門等部件，也包括動(dòng)力電池中電芯與電芯粘接、電芯與端板粘接、電芯與側(cè)板粘接及電芯與箱體粘接。
第二類為導(dǎo)熱膠，即以導(dǎo)熱粘接為主，主要應(yīng)用在動(dòng)力電池上。導(dǎo)熱膠應(yīng)用的目的是將電芯工作時(shí)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出到外部的散熱部件，實(shí)現(xiàn)熱管理的部分功能作用，兼顧結(jié)構(gòu)粘接要求。
而在這兩個(gè)方面，聚氨酯膠黏劑都有廣泛應(yīng)用。
結(jié)構(gòu)膠：結(jié)構(gòu)膠是指應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)件膠接場(chǎng)合，能承受較大動(dòng)負(fù)荷、靜負(fù)荷并能長(zhǎng)期使用的膠粘劑。代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來接合金屬、塑料、玻璃、木材等的 結(jié)構(gòu)部件，屬于長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受大載荷、而性能仍可信賴的膠粘劑。車用結(jié)構(gòu)膠最常使用的是丙烯酸膠、有機(jī)硅膠、聚氨酯膠和環(huán)氧膠。這幾種叫膠各有優(yōu)缺點(diǎn)，整體性能上環(huán)氧膠最優(yōu)，具有較高的粘度且在工藝上更穩(wěn)定。但環(huán)氧膠的抗冷熱變化能力弱，受到冷熱沖擊后容易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致水汽從裂縫中滲入到電子元器件內(nèi)，防潮能力差；且韌性較聚氨酯膠差，且成本明顯高于聚氨酯膠。聚氨酯膠具有較為優(yōu)異的耐低溫性能，韌性較好，并且具備較好的防水防潮、絕緣性。在車用膠黏劑中無論是整體性能還是價(jià)格都具有一定優(yōu)勢(shì)。
表2：主流車用膠黏劑性能對(duì)比
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特性 |
環(huán)氧樹脂 |
聚氨酯 |
有機(jī)硅 |
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固化前 |
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固化速度 |
慢至快 |
慢至快 |
慢至快 |
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溫升 |
小 |
中 |
快 |
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收縮性 |
高 |
中 |
小 |
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固化后 |
|||
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硬度 |
高硬 |
中硬 |
軟 |
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粘性 |
極好 |
非常好 |
一般 |
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抗潮濕 |
很好 |
很好 |
很好 |
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膨脹率 |
小 |
小 |
小 |
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抗拉 |
中等到高 |
中等 |
低 |
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剪切 |
中等到高 |
中等 |
低 |
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延展性 |
低 |
中 |
高 |
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絕緣性 |
好 |
很好 |
很好 |
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耐老化 |
很好 |
很好 |
極好 |
導(dǎo)熱膠：導(dǎo)熱膠主要用于完成電芯與電芯之間，以及電芯與液冷管之間的熱傳導(dǎo)，膠的具體使用形式包括墊片、灌封、填充等。新能源汽車的電池模組與水冷板或車底座之間的粘接需要具備導(dǎo)熱性能與粘接力。氨酯導(dǎo)熱膠有高導(dǎo)熱性、高粘接性和良好的操作性能，對(duì)改善電池?zé)峁芾?、提高電池系統(tǒng)總成性能具有重要作用。
新能源汽車在結(jié)構(gòu)膠和導(dǎo)熱膠兩個(gè)方面的需求都明顯高于傳統(tǒng)車，這主要?dú)w功于新能源汽車的心臟---動(dòng)力電池。
電池包的結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)的CTM（Cell To Module,將電芯集成在模組上）加速向CTP（Cell to Pack，直接將電芯集成在電池包上）轉(zhuǎn)變。CTP技術(shù)的核心點(diǎn)在于取消了模組設(shè)計(jì)，電芯直接與殼體相結(jié)合，減少了端板、隔板的使用，進(jìn)一步壓榨電池包內(nèi)空間，有效提升了電池包的空間利用率和能量密度。CTP電池結(jié)構(gòu)取消了電芯與模組連接固定的機(jī)械結(jié)構(gòu)。目前主流的方法是采用鋼帶或膠帶等把結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的方塊電池進(jìn)行固定，再把一大塊電池通過導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠粘接到液冷板上。
圖2：CTP電池結(jié)構(gòu)
除了CTM和CTP之外，動(dòng)力電池包還有比亞迪為首的CTB（）和特斯拉為首的CTC技術(shù)，這兩種技術(shù)都是將電芯直接安裝在底盤上。從這里就不難看出，無論是CTP還是CTB、CTC，都需要大量的結(jié)構(gòu)膠、灌封膠來實(shí)現(xiàn)電芯在車輛高速運(yùn)行和顛簸路況下始終保持穩(wěn)定，更需要導(dǎo)熱膠來將電芯的熱量快速傳導(dǎo)至冷卻板。
目前，動(dòng)力電池廣泛使用雙組份聚氨酯膠黏劑。并且在環(huán)氧樹脂膠中，聚氨酯材料也常常充當(dāng)固化劑、增韌劑。
