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電動(dòng)汽車用膠行業(yè)研究一、輕量化+熱管理,雙重需求拉動(dòng)電車用膠行業(yè)成長(zhǎng)1、輕量化材料的應(yīng)用,構(gòu)建了豐富的用膠場(chǎng)景在節(jié)能減排壓力和提升續(xù)航能力需求的推動(dòng)下,電動(dòng)汽車輕量化正在加速。汽車輕量化是在保證汽車的強(qiáng)度、安全性和可靠性不降低的前提下,盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量。汽車自身質(zhì)量降低,能顯著增益節(jié)能減排效果:新能源汽車減重10%,對(duì)應(yīng)續(xù)航里程可增加5%~10%,并節(jié)約15%~20%的電池成本以及20%的日常損耗成本。汽車工程協(xié)會(huì)在節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0指出,純電動(dòng)乘用車的輕量化系數(shù),應(yīng)當(dāng)于2025年、2030年和2035年分別完成降低15%、25%和35%的目標(biāo)。同時(shí),純電動(dòng)汽車整車重量每降低10kg,續(xù)航里程可增加2.5km。世界汽車用鋼聯(lián)盟(WAS)曾對(duì)此進(jìn)行深入研究,密歇根大學(xué)的唐納德·馬倫教授發(fā)現(xiàn),基于A2MAC1
新能源車數(shù)據(jù)庫(kù),汽車整備質(zhì)量降低不到200kg,即可使續(xù)航里程從260km增加到310km(OA路線)。輕量化正逐漸成為降低能耗和增加續(xù)航里程的重要途徑。電動(dòng)汽車輕量化通過(guò)材料應(yīng)用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝的輕量化來(lái)實(shí)現(xiàn)。1)材料應(yīng)用輕量化:鋼鐵在車身用材所占比例約為70%,提高鋼材強(qiáng)度并降低厚度可有效降低車重,并提升汽車大變形沖擊強(qiáng)度及被動(dòng)安全性能。鋼的強(qiáng)度范圍寬,因此適用于所有覆蓋件和結(jié)構(gòu)件;鋁、鎂、塑料、碳纖維密度低,是輕量化的理想材料,其中,鋁合金可以增加復(fù)雜截面部件的剛度,碰撞過(guò)程中可降低材料的消耗;鎂能在鋁減重基礎(chǔ)上再減輕15%~20%,作為目前質(zhì)量最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,鎂合金比強(qiáng)度高,比剛度大,耐沖擊,可重復(fù)利用且加工、鑄造性能好;塑料廣泛應(yīng)用于汽車保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇、內(nèi)飾等,在減輕車身質(zhì)量和碰撞吸能方面發(fā)揮重要作用;碳纖維增強(qiáng)塑料性能普遍優(yōu)于玻璃鋼,應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩時(shí),可使發(fā)動(dòng)機(jī)減重6kg以上,可采用混雜纖維的方式降低碳纖維制品的成本。這些輕量化材料在車身結(jié)構(gòu)中常常混合使用。2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輕量化:包括尺寸和形狀的優(yōu)化,以及拓?fù)鋬?yōu)化。尺寸優(yōu)化指在保證結(jié)構(gòu)件的整體性能的前提下,對(duì)截面面積以及厚度等進(jìn)行優(yōu)化;形狀優(yōu)化指示對(duì)結(jié)構(gòu)件以及孔洞的形狀進(jìn)行優(yōu)化,使材料達(dá)到更好的使用效果,減少受力不均現(xiàn)象;拓?fù)鋬?yōu)化先根據(jù)結(jié)構(gòu)件與其旁邊構(gòu)件的方位關(guān)系來(lái)劃分設(shè)計(jì)區(qū)域,在不對(duì)其他零件產(chǎn)生干涉的前提下,根據(jù)力學(xué)性能參數(shù)建立符合約束條件的目標(biāo)函數(shù),最后得到材料的最優(yōu)分布狀況和傳力最佳途徑,是輕量化最有潛力的方法之一。3)制造工藝輕量化:包括激光焊接、液壓及熱成型。激光拼焊采用高密度熱量的激光做熱源,將厚度、材質(zhì)、沖壓性能以及表面處理方式不同的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接;液壓成型通過(guò)高壓液體傳遞壓力,讓工件產(chǎn)生塑性變形,成形質(zhì)量高、精度高、可靠性好、生產(chǎn)周期短,相比一般的焊接,應(yīng)用面更廣。輕量化材料在電池包和車身中的應(yīng)用構(gòu)建了豐富的用膠場(chǎng)景。輕量化材料需要更合適的連接方式來(lái)匹配其應(yīng)用。以大眾MEB平臺(tái)電池包和奧迪A8車身為例,MEB電池的上蓋與箱體、以及箱體底板與外框的安裝處,都使用了FDS(熱熔自攻螺接工藝)技術(shù),同時(shí)結(jié)合單組份膠進(jìn)行密封;3M公司的膠接技術(shù)也已應(yīng)用到電池包底板的拼接使用中,其結(jié)構(gòu)膠的最大抗剪力可以達(dá)到40MPa。新一代奧迪A8的車身連接方式達(dá)14種,包括MIG焊(熔化極惰性氣體保護(hù)焊)等8種熱連接技術(shù)和膠粘、卷邊連接等6種冷連接技術(shù)。當(dāng)下主流的汽車連接方式主要有焊接、鉚接和機(jī)械連接等,隨著高強(qiáng)鋼、金屬合金等輕量化材料的使用,傳統(tǒng)焊接和機(jī)械連接的適用性受到限制,接頭中應(yīng)力分布均勻、強(qiáng)度高、成本低、質(zhì)量輕的膠粘劑則脫穎而出。膠粘劑可調(diào)節(jié)復(fù)合材料的熱膨脹特性差別,兼具防腐、密封等功能。得益于其不易變形、結(jié)合應(yīng)力分布均勻的優(yōu)點(diǎn),膠接技術(shù)逐漸成為解決連接難題的重要技術(shù)之一。電池結(jié)構(gòu)向輕量化的改進(jìn),進(jìn)一步打開(kāi)了膠粘劑的應(yīng)用空間。傳統(tǒng)CTM電池由于有模組的存在,通過(guò)機(jī)械連接即可完成從電芯到電池包的組裝,單位電池包的用膠量較少,但CTM中結(jié)構(gòu)件的使用不僅增加了重量,還限制了電池包能量密度的提升,于是,CTP、CTB/CTC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。CTP結(jié)構(gòu)是將電芯直接組裝到Pack殼體中,省卻了模組部件,顯著減輕了電池包的整體質(zhì)量,同時(shí)使用導(dǎo)熱硅膠在電芯與電芯之間、電池殼與電芯之間進(jìn)行熱傳導(dǎo),采用CTP技術(shù)后理論用膠量會(huì)多出3倍以上。寧德時(shí)代的第三代CTP技術(shù)(麒麟電池)取消了橫縱梁,則需要更多的膠體以增大電芯的連接強(qiáng)度。CTC技術(shù)取消了電池包上蓋板或座艙地板,進(jìn)一步簡(jiǎn)化車身線纜和結(jié)構(gòu)件,由于其輕量化與高空間利用率的優(yōu)勢(shì),這一技術(shù)有望成為未來(lái)的發(fā)展方向。CTB是向CTC演變的過(guò)渡形態(tài),比亞迪海豹利用長(zhǎng)刀電芯提供結(jié)構(gòu)支撐,將車身底板與電池包上殼體合二為一,電池的上蓋、前后橫梁形成了一個(gè)平面,然后通過(guò)密封膠等方式和車身完成組裝,電芯集成度提高,帶動(dòng)對(duì)膠的用量。隨著CTP等新技術(shù)的應(yīng)用,單個(gè)PACK包膠粘劑用量有望從當(dāng)前的200-300元增長(zhǎng)至400-900元。2、熱管理需求的提升,打開(kāi)導(dǎo)熱膠的增量市場(chǎng)熱管理不當(dāng)易導(dǎo)致安全事故,電池安全性成為消費(fèi)者購(gòu)買純電動(dòng)汽車最關(guān)注的因素之一。熱管理不當(dāng)所導(dǎo)致的熱失控是動(dòng)力電池起火的主要原因,熱失控是指單體蓄電池放熱連鎖反應(yīng)引起電池自溫升速率急劇變化的過(guò)熱、起火、甚至爆炸現(xiàn)象。如果蓄電池包或系統(tǒng)內(nèi)部的單體蓄電池或單體蓄電池單元熱失控,并觸發(fā)該蓄電池系統(tǒng)中相鄰或其他部位蓄電池?zé)崾Э?,則稱為熱失控?cái)U(kuò)展。根據(jù)中國(guó)汽車流通協(xié)會(huì)有形市場(chǎng)分會(huì),電動(dòng)汽車現(xiàn)有及預(yù)購(gòu)用戶對(duì)電動(dòng)汽車主要關(guān)注因素中,電池安全性占比36%,占比最高,預(yù)購(gòu)20萬(wàn)以上純電動(dòng)汽車用戶對(duì)安全性的關(guān)注度更高,超過(guò)40%。鋰電池?zé)崾Э氐脑蛑饕卸搪?、過(guò)充放電和機(jī)械碰撞。熱失控的誘因通常來(lái)自電池本身的材料和生產(chǎn)工藝出現(xiàn)問(wèn)題、以及使用不當(dāng)和環(huán)境變化引起的電池狀態(tài)改變。前者主要指電池材料中摻雜的金屬雜質(zhì)和電池生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的極片毛刺、正負(fù)極錯(cuò)位、電解液分布不均、隔膜表面導(dǎo)電粉塵等,后者則包括電池內(nèi)外部短路、過(guò)充放電、高溫環(huán)境、高倍率充放電、老化、擠壓變形等,前者常常為后者埋下隱患,而后者則通過(guò)引起活性材料變化、SEI膜分解、鋰枝晶生長(zhǎng)、隔膜損壞等,導(dǎo)致電壓降低、溫度異常、容量和功率衰減等潛在熱失控現(xiàn)象,并進(jìn)一步導(dǎo)致熱失控的發(fā)生。1)短路:包括內(nèi)部短路和外部短路。外部短路主要指正負(fù)極直接接觸造成的短路,內(nèi)部短路則是電池受到穿刺、碰撞、擠壓時(shí)造成的短路。內(nèi)部短路有4種情況:負(fù)極材料-鋁集流體、銅集流體-鋁集流體、負(fù)極材料-正極材料、銅集流體-正極材料,前兩種阻值較低,容易引發(fā)熱失控,后兩種通常情況下不會(huì)引發(fā)熱失控。內(nèi)部短路可能是熱失控的誘因,也可能是其他誘因引發(fā)內(nèi)部短路,從而加速熱失控過(guò)程。2)過(guò)充放電:釋放熱量引起短路。電池過(guò)充或過(guò)放電到一定電壓值時(shí),溫升速率加快,鋰離子開(kāi)始在負(fù)極沉積,不再參與下一個(gè)充電周期,而與電解質(zhì)反映放熱,正極過(guò)脫鋰(負(fù)極過(guò)鋰化)導(dǎo)致容量衰減、脫嵌反應(yīng)困難、內(nèi)阻增加(SEI膜變厚),隨后電壓下降,容量加速衰減,SEI膜分解,內(nèi)部短路發(fā)生。電池結(jié)構(gòu)損壞、熱穩(wěn)定性變差、溫升加快、正極釋氧、電解質(zhì)氧化,電池內(nèi)部膨脹直至發(fā)生不可逆的熱失控并大量放熱,最終引起起火甚至爆炸。3)機(jī)械碰撞:電池遭受外部擠壓碰撞時(shí),隔膜可能被撕裂進(jìn)而發(fā)生內(nèi)部短路,或者易燃電解質(zhì)泄露引發(fā)熱失控。對(duì)電池進(jìn)行有效的熱管理是避免熱失控的關(guān)鍵,根據(jù)介質(zhì)不同主要分為基于空氣、液體、相變材料及熱管的熱管理。增加電池的能量密度意味著在更小的空間中放熱更多,因此熱管理就成為電池組性能和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。熱管理系統(tǒng)能在電池溫度較高時(shí)進(jìn)行有效散熱、溫度較低時(shí)有效預(yù)熱、并減小電池組內(nèi)溫度差異、抑制局部熱區(qū)的形成,從而起到避免熱失控的作用。目前主要的電池?zé)峁芾矸绞接校?/p>
1)風(fēng)冷:基于空氣的熱管理,指空氣流經(jīng)電池表面時(shí)帶走熱量的熱管理方式。根據(jù)通風(fēng)措施的不同,分為自然對(duì)流散熱和強(qiáng)制通風(fēng)散熱,前者只通過(guò)電池包內(nèi)部流體氣流進(jìn)行冷卻,后者加上強(qiáng)制通風(fēng)措施(加風(fēng)機(jī)等);根據(jù)通風(fēng)方式的不同,分為串行通風(fēng)和并行通風(fēng),串行通風(fēng)時(shí),冷卻介質(zhì)與電池?zé)峤粨Q,不斷被加熱,出風(fēng)側(cè)效果不如入風(fēng)側(cè),并行通風(fēng)時(shí),電池組各流道之間冷卻介質(zhì)流量相等,溫度一致性較好,是強(qiáng)制通風(fēng)的較優(yōu)選擇。2)液冷:基于液體的熱管理,指將冷卻液填充到液冷板中,通過(guò)導(dǎo)熱材料帶走或傳遞熱量,通過(guò)控制冷卻液溫度,達(dá)到控制電池溫度的目的。冷卻液可以是水、水和乙二醇的混合物、礦物質(zhì)油和R134a等,具備較高的導(dǎo)熱率,散熱效果較好。3)相變制冷:相變材料是特定條件下吸收或釋放熱量后物理狀態(tài)發(fā)生改變的物質(zhì),相變制冷即利用相變時(shí)儲(chǔ)能與放能的特性達(dá)到熱管理的效果。4)熱管冷卻:熱管能快速傳輸熱量,保持各電池單體溫度的均勻性,維持正常的溫度工作范圍。由于散熱效果及性價(jià)比優(yōu)勢(shì),液冷成為主流的電池散熱方法。風(fēng)冷設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本較低,且易于維護(hù),但冷卻速度慢,在電池高倍率大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)冷卻效果不佳,適用于磷酸鐵鋰電池和小型車;液冷介質(zhì)比熱容大、冷卻速度快、換熱系數(shù)高,目前已應(yīng)用在比亞迪、蔚來(lái)、特斯拉的E1、ES6和ModelS等車型上,液冷系統(tǒng)常常需要復(fù)雜嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)以防止制冷劑泄漏;相變材料散熱能力強(qiáng),但熔融狀態(tài)時(shí)密封要求高,材料容易泄露,且體積變化大、流動(dòng)性差,實(shí)際應(yīng)用困難;熱管質(zhì)量和體積過(guò)大,存在換熱極限,目前尚未投入應(yīng)用。導(dǎo)熱膠是液冷散熱系統(tǒng)中性能優(yōu)異的導(dǎo)熱材料。導(dǎo)熱材料應(yīng)用于液冷式熱管理系統(tǒng)中,充當(dāng)液冷板和模組/電芯的傳熱媒介,形式分為導(dǎo)熱墊片和導(dǎo)熱膠。墊片可使用的溫度范圍為-54℃~250℃,節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度較高,絕緣性能較好,但以貼合方式使用,需要發(fā)熱元件有較高的承壓力來(lái)克服間隙公差,對(duì)接觸面不規(guī)則的發(fā)熱元件(電車中的DC/DC轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、OBC系統(tǒng)、電池包間的縫隙)無(wú)能為力,而且沒(méi)有粘結(jié)性,需要人工用螺栓輔助固定。導(dǎo)熱膠相比于墊片,密度更輕、導(dǎo)熱系數(shù)更高、更易填充,且由于其良好延展性,形成獨(dú)特的填縫性能及自動(dòng)化涂膠工藝。填縫膠可以快速施膠,并通過(guò)優(yōu)化點(diǎn)膠圖形克服零件的公差,適合大規(guī)模生產(chǎn),目前已應(yīng)用于大尺寸的電子器件中。因此,在電池?zé)峁芾砣找嬷匾内厔?shì)下,導(dǎo)熱膠的市場(chǎng)需求將逐步打開(kāi)。電芯與電芯之間也需要導(dǎo)熱灌封膠實(shí)現(xiàn)溫度的管控。動(dòng)力電池包內(nèi)有成百上千顆電芯有序放置,由于單體電芯自身內(nèi)阻,輸出電能的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量,電芯散熱條件的差異還會(huì)造成模組內(nèi)電芯溫差過(guò)大,從而降低電池的性能,熱量的快速聚集還會(huì)導(dǎo)致模組熱失控,因此,電池包內(nèi)任一電芯的溫度都不應(yīng)超過(guò)電池包許可的最高電池溫度。導(dǎo)熱灌封膠對(duì)沖擊應(yīng)力的吸收能力,以及單顆電芯過(guò)充爆炸時(shí)的良好阻燃性,使其能有效地延緩甚至阻止熱量的快速蔓延與釋放,最終提升電芯之間的熱安全性。電動(dòng)汽車的熱管理對(duì)導(dǎo)熱膠的需求還體現(xiàn)在電機(jī)電控和充電樁層面。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫升在電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載運(yùn)行時(shí)起著關(guān)鍵作用,常采用導(dǎo)熱膠對(duì)電機(jī)定子進(jìn)行灌封,減小繞組與定子鐵心之間的熱阻,起到消除定子槽中的氣隙、分散繞組端部熱量、防護(hù)絕緣材料的作用;如果IGBT溫度超過(guò)其結(jié)溫125℃,會(huì)導(dǎo)致模塊燒毀,因此需要在IGBT模組與冷片接觸的界面涂抹導(dǎo)熱硅脂等,將熱量傳遞給殼體外側(cè)的冷卻水進(jìn)行散熱;高功率充電樁體積高度壓縮、內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、熱量集中,引入導(dǎo)熱材料成為必需,如將導(dǎo)熱硅膠用于電源灌封,將導(dǎo)熱硅膠片、導(dǎo)熱粘接膠應(yīng)用于集成電子元件板和散熱器之間等,將熱量從分離器件或PCB傳導(dǎo)到散熱器上,讓充電樁在快速充電的情況下也能安全運(yùn)行。綜上,輕量化與熱管理的必要性打開(kāi)了電車用膠市場(chǎng)的需求空間。從電池用膠的層面看,中國(guó)電池用膠市場(chǎng)目前還處于起步階段,市場(chǎng)規(guī)模約2億元,隨著輕量化材料的應(yīng)用、熱管理措施的普及、以及CTP/CTC/CTB等電池技術(shù)的推廣,動(dòng)力電池用膠量有望增長(zhǎng)3-4倍,市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)增至10億元;從整車用膠的層面看,一輛新能源汽車用膠量是普通乘用車用膠量的7倍,單車用膠量為20kg以上,有望達(dá)到40kg,中國(guó)汽車工業(yè)用膠市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到50萬(wàn)噸/年,在電動(dòng)汽車行業(yè)快速發(fā)展的背景下,仍有較為可觀的增量空間。二、進(jìn)口替代漸成趨勢(shì),電動(dòng)車用膠逐步高端化1、亞太是汽車用膠主要區(qū)域,國(guó)產(chǎn)替代成為趨勢(shì)全球膠粘劑市場(chǎng)規(guī)模及需求量均實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)。據(jù)ASC,得益于膠粘劑下游需求領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,以及工業(yè)產(chǎn)值的增加,從2011年到2019年,全球膠粘劑市場(chǎng)規(guī)模從246億美元擴(kuò)張至722億美元,年復(fù)合增速為14%,市場(chǎng)需求量從1665萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2532萬(wàn)噸,年復(fù)合增速為5%。歐美市場(chǎng)偏向飽和,需求量增速較慢,導(dǎo)致近年來(lái)膠粘劑行業(yè)整體增速放慢,但新興高端領(lǐng)域如5G通信、光伏、電動(dòng)汽車、電子電器等快速崛起,推動(dòng)更多優(yōu)質(zhì)環(huán)保膠粘產(chǎn)品問(wèn)世。近年來(lái)中國(guó)膠粘劑行業(yè)落后產(chǎn)能出清,進(jìn)出口額均保持增長(zhǎng)。根據(jù)ASC,2020年,全球膠粘劑需求量的區(qū)域中,亞洲占比最高,達(dá)52%;北美和西歐其次,消費(fèi)量分別占比21%和17%。就中國(guó)而言,全國(guó)膠粘劑行業(yè)產(chǎn)量從2010年的463萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2020年的709萬(wàn)噸,年復(fù)合增速為4%。中國(guó)膠粘劑行業(yè)有諸多中小企業(yè)參與者,供給格局較為分散,近年來(lái)國(guó)家環(huán)保政策監(jiān)督力度加強(qiáng),疊加下游產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)帶來(lái)的對(duì)產(chǎn)品性能要求的提升,部分落后產(chǎn)能出清,2018年行業(yè)產(chǎn)量同比明顯下降。同時(shí),近年來(lái)中國(guó)膠粘劑行業(yè)進(jìn)出口額均保持增長(zhǎng),根據(jù)中國(guó)膠粘劑和膠粘帶工業(yè)協(xié)會(huì),2021年,中國(guó)膠粘劑進(jìn)口量和進(jìn)口額分別為22.23萬(wàn)噸和31.25億美元,同比分別增長(zhǎng)19.20%和28.28%;
出口量和出口額分別為80.32萬(wàn)噸和26.80億美元,同比分別增長(zhǎng)7.86%和25.32%,出口國(guó)主要面向制造業(yè)轉(zhuǎn)移國(guó)家(越南、印度等東南亞國(guó)家)和發(fā)達(dá)國(guó)家(美日韓等)。涂料和動(dòng)力系統(tǒng)是膠粘劑最主要的應(yīng)用方向。涂料在膠粘劑下游應(yīng)用中占比約40%,可應(yīng)用于建筑、包裝、木材等行業(yè),由于其終端汽車、房地產(chǎn)的龐大體量,涂料行業(yè)對(duì)膠粘劑的需求量有望保持高而穩(wěn)定。隨著節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的實(shí)施,涂料行業(yè)日趨向水性等更加環(huán)保的方向發(fā)展,帶動(dòng)膠粘劑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。動(dòng)力系統(tǒng)是膠粘劑的第二大使用領(lǐng)域,占比約30%,膠粘劑在動(dòng)力系統(tǒng)上的應(yīng)用包括電芯、電池Pack包裝等,隨著汽車輕量化的進(jìn)程和熱管理需求的提升,膠粘劑的應(yīng)用將更加廣泛。亞太是全球主要的汽車用膠產(chǎn)區(qū)和消費(fèi)區(qū)。從汽車用膠的總量看,2016年,全球汽車膠粘劑市場(chǎng)價(jià)值37.71億元,預(yù)計(jì)到2023年,將達(dá)到54.59億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.4%。從汽車用膠的區(qū)域結(jié)構(gòu)看,亞太地區(qū)汽車膠的產(chǎn)量和市值在全球中的占比分別為49%和45%,受益于亞太地區(qū)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,亞太在全球用膠市場(chǎng)中扮演著至關(guān)重要的角色。從汽車用膠的細(xì)分領(lǐng)域——汽車用結(jié)構(gòu)膠的角度看,2017年,全球汽車結(jié)構(gòu)膠市場(chǎng)規(guī)模達(dá)14.21億美元,實(shí)際產(chǎn)銷量53.9萬(wàn)噸,其中,中國(guó)汽車結(jié)構(gòu)膠市場(chǎng)規(guī)模達(dá)2.41億美元,占比16.96%。預(yù)計(jì)到2023年,全球汽車結(jié)構(gòu)膠市場(chǎng)將達(dá)到16.39億美元;到2025年,中國(guó)汽車結(jié)構(gòu)膠市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2.94億美元。海外龍頭壟斷高端市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)逐步形成。膠粘劑行業(yè)的海外龍頭主要有漢高、富樂(lè)、杜邦、3M等,跨國(guó)公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更為全面、技術(shù)更為領(lǐng)先;國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)企業(yè)包括回天新材、高盟新材、康達(dá)新材、硅寶科技等,精耕某些種類膠體的研發(fā),并在部分細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代。隨著下游電動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展,以及國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷加大研發(fā)力度所帶來(lái)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí),海外龍頭壟斷高端市場(chǎng)的局面逐步被打破,如康達(dá)新材在風(fēng)電葉片用結(jié)構(gòu)膠領(lǐng)域的市占率已經(jīng)超過(guò)60%,高盟新材則在軟包裝領(lǐng)域具備龍頭優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)內(nèi)5G通信、新能源、電子電器等新興行業(yè)的崛起,有較強(qiáng)技術(shù)儲(chǔ)備和研發(fā)實(shí)力的企業(yè)有望在進(jìn)口替代的浪潮中不斷打破海外龍頭對(duì)高端市場(chǎng)的壟斷,打開(kāi)成長(zhǎng)空間。作為精細(xì)化工的子行業(yè),膠粘劑是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策重點(diǎn)支持行業(yè)。早在2011年,石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)就將新型膠粘劑的制備列為行業(yè)主要研究方向之一,隨后,工業(yè)和信息化部進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)高性能高品質(zhì)膠粘劑為石化行業(yè)重點(diǎn)投資方向;2013年,發(fā)改委將改性型、水基型膠粘劑列為鼓勵(lì)類行業(yè),后在2019年強(qiáng)調(diào)并完善了這一政策;2015年,商務(wù)部宣布鼓勵(lì)外商投資膠粘劑行業(yè);2019年,發(fā)改委和商務(wù)部進(jìn)一步將鼓勵(lì)外商投資的行業(yè)細(xì)化為膠粘劑、密封膠、高性能涂料、水性工業(yè)涂料及配套水性樹(shù)脂等。膠粘劑行業(yè)具備一定的資金及技術(shù)壁壘,以及較長(zhǎng)的產(chǎn)品檢驗(yàn)周期,這就要求企業(yè)有充足的流動(dòng)資金支持,國(guó)家政策向膠粘劑行業(yè)的傾斜,有助于更多的資金流入,從而進(jìn)一步支持行業(yè)的發(fā)展和優(yōu)化升級(jí)。2、按作用分:結(jié)構(gòu)膠助力輕量化,導(dǎo)熱膠賦能熱管理CTP動(dòng)力電池中,結(jié)構(gòu)膠主要用于粘接方形電芯的PET藍(lán)膜和噴粉涂層等。膠粘劑在電動(dòng)汽車中可起到結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱、密封、灌封、導(dǎo)電等作用,其中,導(dǎo)熱膠和結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用相對(duì)而言更普遍。不同膠種的劃分并非絕對(duì),如結(jié)構(gòu)膠起到粘接作用的同時(shí),會(huì)起到一定的導(dǎo)熱導(dǎo)電性;導(dǎo)熱膠傳遞熱量的同時(shí),也會(huì)兼?zhèn)浣Y(jié)構(gòu)粘接、灌封、填縫等作用。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,在動(dòng)力電池和電車車身中均有應(yīng)用,在電池中以方形電芯的裝配應(yīng)用最為廣泛。方形電池的殼體一般使用3003鋁合金,外殼常用PET薄膜包覆或半包覆、或用絕緣涂層涂覆,以保證電芯外殼的絕緣性,結(jié)構(gòu)膠就用在PET藍(lán)膜、噴粉涂層(環(huán)氧或其他樹(shù)脂)及3003鋁合金上,電芯與電芯之間用結(jié)構(gòu)膠替代以前模組結(jié)構(gòu)的機(jī)械連接,減少了機(jī)械零件的使用,為電池“減負(fù)”
的同時(shí),還起到了防水、防潮、耐老化耐候的功能。結(jié)構(gòu)膠在車身中常起到取代焊點(diǎn)和提高車身強(qiáng)度的作用。結(jié)構(gòu)膠能有效改善車身安全強(qiáng)度及疲勞性能,并在減少噪音和振動(dòng)方面表現(xiàn)良好,因而成為汽車輕量化的關(guān)鍵技術(shù),在不同程度上取代傳統(tǒng)的焊接、鉚釘?shù)冉Y(jié)構(gòu),一般考慮用結(jié)構(gòu)膠解決局部粘接問(wèn)題和提高車身整體強(qiáng)度。前者是指結(jié)構(gòu)膠用于立柱、縱梁、地板、頂蓋和側(cè)圍等車身零部件的粘接,如果采用焊接方式,焊點(diǎn)可能由于應(yīng)力集中而撕裂,涂布結(jié)構(gòu)膠可以明顯改善此現(xiàn)象;對(duì)于焊槍達(dá)不到或出于美觀需求無(wú)法打焊點(diǎn)的部位,在不降低車身的碰撞性能、剛度、疲勞耐久性等的情況下,結(jié)構(gòu)膠可以直接替代焊點(diǎn)。提高車身整體強(qiáng)度則是在使用拓?fù)鋬?yōu)化的方法進(jìn)行分析后,實(shí)施的車身整體用膠方案。由于實(shí)驗(yàn)周期漫長(zhǎng),常常以輕量化以及其他目標(biāo)為聯(lián)合目標(biāo),提升電動(dòng)汽車在關(guān)鍵連接部位動(dòng)剛度、NVH性能、車身輕量化、減少車身焊點(diǎn)等方面的綜合性能。由于結(jié)構(gòu)膠固化后可以顯著提升車身剛性、抗沖擊性能、抗疲勞性能等,結(jié)構(gòu)膠在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用,也對(duì)其本身的強(qiáng)度、柔韌性、耐老化、阻燃絕緣提出了更高的要求。結(jié)構(gòu)膠需要具備較高的強(qiáng)度、機(jī)械性、耐久性等。動(dòng)力電池用結(jié)構(gòu)膠首先要能適用粘接的材料:結(jié)構(gòu)膠對(duì)PET藍(lán)膜的粘接強(qiáng)度要大于或能達(dá)到藍(lán)膜背膠與電芯鋁合金殼體的粘接的強(qiáng)度、且對(duì)3003鋁合金以及噴粉涂層的粘接,要能夠達(dá)到破壞時(shí)的內(nèi)聚破壞。在此基礎(chǔ)上,對(duì)強(qiáng)度、機(jī)械性、耐老化性、阻燃性等都提出了較高的性能要求。熱管理對(duì)于動(dòng)力電池Pack系統(tǒng)至關(guān)重要,一般需要導(dǎo)熱膠確保電池的最佳溫度范圍,但以結(jié)構(gòu)粘接為主要訴求的結(jié)構(gòu)膠,導(dǎo)熱系數(shù)也需在0.2W/(m·K)以上。車身用膠除需具備以上性能外,還需要考慮剪切及剝離后的美觀性,以及小批量試制階段,涂膠并運(yùn)回主廠拼裝這一周轉(zhuǎn)運(yùn)輸過(guò)程中連接的可靠性等。導(dǎo)熱膠是動(dòng)力電池?zé)峁芾淼年P(guān)鍵一環(huán),并為快速充電創(chuàng)造了可能。電池電芯的最佳工作溫度帶較窄(20-40℃),因此電池需配備較好的熱管理系統(tǒng)保證電芯的正常運(yùn)轉(zhuǎn),電池內(nèi)部吸收或釋放熱量主要通過(guò)輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)進(jìn)行,其中電池組和冷卻板之間的傳導(dǎo)是EV電池組最廣泛使用的方法,導(dǎo)熱膠則在傳導(dǎo)傳熱中扮演著至關(guān)重要的角色,實(shí)現(xiàn)電芯與電芯之間、電芯與液冷板之間的散熱。另外,快速充電逐漸成為電動(dòng)汽車發(fā)展的重要趨勢(shì),快充帶來(lái)的瞬時(shí)溫度過(guò)高易破壞電池結(jié)構(gòu)、減少電池壽命,導(dǎo)熱膠以其熱穩(wěn)定性、耐熱沖擊、電氣絕緣性等優(yōu)良特性為快充創(chuàng)造了條件。由于導(dǎo)熱膠在電池內(nèi)部接觸的介質(zhì)具備的特性各異,導(dǎo)熱膠也相應(yīng)具備不同的形式。金屬內(nèi)部自由電子間的碰撞可傳遞熱量,無(wú)機(jī)非金屬晶體通過(guò)排列整齊的晶粒熱振動(dòng)導(dǎo)熱,大多數(shù)聚合物因體系飽和而無(wú)自由電子存在,因此,在膠粘劑中加入高導(dǎo)熱填料是提高其導(dǎo)熱性能的主要方法。導(dǎo)熱膠在保證自身導(dǎo)熱性能的同時(shí),需要貼合電池不同部位的材質(zhì)及相關(guān)性質(zhì),故而導(dǎo)熱膠又可以根據(jù)形式的不同,分為相變導(dǎo)熱絕緣材料、導(dǎo)熱導(dǎo)電襯墊、熱傳導(dǎo)膠帶、導(dǎo)熱絕緣彈性橡膠、柔性導(dǎo)熱墊、導(dǎo)熱填充劑、導(dǎo)熱絕緣灌封膠,用于模組間隙、發(fā)熱器件與散熱器之間的粘接等。灌封膠是導(dǎo)熱膠的一種重要應(yīng)用形式,用于填補(bǔ)電池和電機(jī)等部位的空隙。導(dǎo)熱灌封膠在完成固化前屬于液體,具有較好的流動(dòng)性,能填滿接觸界面的粗糙所帶來(lái)的空隙,空氣導(dǎo)熱系數(shù)小,因此接觸面的空隙往往有較大的接觸熱阻,灌封膠的聚合物體系柔軟可塑,灌入后發(fā)生固化,與發(fā)熱元件和散熱元件密切接觸,同時(shí)起到防水防潮、防腐蝕、防塵、絕緣、耐溫、防震的作用,還能增加元件在惡劣環(huán)境下作業(yè)的穩(wěn)定性,從而延長(zhǎng)使用壽命,因此可以用于電池組、磁芯、Pack封裝中,灌封膠的高觸變性使得點(diǎn)膠操作可迅速便捷地完成。灌封膠也可以在電機(jī)中使用,與使用在電池中的灌封膠相比,電機(jī)中的灌封膠需要具備更高的導(dǎo)熱性和流動(dòng)性、更低的密度以及更低的黏度,否則會(huì)給電機(jī)帶來(lái)灌封困難,并增加汽車重量,造成能耗比較高的后果。導(dǎo)熱填料的種類用量、粒徑形狀、混雜填充、表面改性等均會(huì)影響導(dǎo)熱膠的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱膠的熱導(dǎo)率主要取決于樹(shù)脂基體(環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅、聚氨酯、丙烯酸等)、導(dǎo)熱填料(氧化鋁、氧化鎂、氮化鋁、氮化硅等)及兩者形成的界面,而導(dǎo)熱填料的種類、用量、粒徑、混雜填充及表面改性等因素均會(huì)對(duì)膠粘劑的導(dǎo)熱性能產(chǎn)生影響:一定范圍內(nèi),導(dǎo)熱膠的熱導(dǎo)率隨填料用量增加而顯著提升;填料用量相同時(shí),納米粒子的比表面積比微米粒子大,與基體接觸的相界面更多,更容易形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò),而較大的長(zhǎng)徑比也能使得填料較少時(shí)即可達(dá)到較高的熱導(dǎo)率;不同粒徑不同形態(tài)的混雜填充可以提高熱導(dǎo)率,因?yàn)榕帕芯o密能使得致密性增加,接觸熱阻減??;對(duì)填料進(jìn)行表面改性后,能一定程度上克服填料與基體間的極性差異,降低界面熱阻,提高導(dǎo)電率。球形氧化鋁以其出色的性價(jià)比,從諸多導(dǎo)熱填料材料中脫穎而出。樹(shù)脂基體作為聚合物材料,散熱能力較差,因此需要添加具有更高熱導(dǎo)效的填料,常用填料主要有金屬填料(銅、銀和鋁等)、碳材料(碳納米管、石墨和石墨烯等)、陶瓷材料(氧化鋁、氮化鋁、氧化鋅等)三大類,前兩者本身具有較高的熱導(dǎo)率,但是在高負(fù)載時(shí)易破壞材料的絕緣性能,且碳材料在基體中不易分散,從而無(wú)法形成有效的導(dǎo)熱通路。相比之下,陶瓷材料具備優(yōu)異的熱傳輸性能和高絕緣性能,而氧化鋁因其高電阻率、低介電損耗、資源豐富且價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì),在導(dǎo)熱填料中被廣泛使用。雖然氧化鋁導(dǎo)熱率并非最佳,也可滿足基本的導(dǎo)熱需求。氧化鋁主要有α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3三種形態(tài),α形態(tài)最為穩(wěn)定,是六方晶體結(jié)構(gòu),而球形的α形態(tài)可在基材中大量填充,故而成為導(dǎo)熱填料的首選。導(dǎo)電膠用于屏蔽電解液對(duì)金屬集流體的腐蝕性,銀粉是較為理想的導(dǎo)電填料。導(dǎo)電膠也叫導(dǎo)電銀漿,分為聚合物和燒結(jié)型兩種形式,兩者分別以聚合物和玻璃或氧化物為粘接相。導(dǎo)電膠在電池中主要用于涂覆在電芯鋁箔或銅箔表面,提高鋰離子涂層的導(dǎo)電性,通過(guò)全部或部分屏蔽電解液對(duì)金屬集流體(銅箔和鋁箔)的腐蝕,確保電極形成有效的電子回路,因此,除導(dǎo)電性以外,導(dǎo)電膠還需具備粘接性,使得涂覆層能致密相連;并且在儲(chǔ)存條件下具有流動(dòng)性,加熱固化后方可連接。導(dǎo)電膠由基體和填料構(gòu)成,基體中的預(yù)聚體以環(huán)氧樹(shù)脂為主,除預(yù)聚體外,還有固化劑、稀釋劑、偶聯(lián)劑等,用以增加表面粘度,提高導(dǎo)電性;填料以空氣中較為穩(wěn)定的銀粉為主,填料的粒度和形狀也會(huì)影響導(dǎo)電性,粒度大的導(dǎo)電效果通常更好,但是連接強(qiáng)度會(huì)降低,不定形的連接強(qiáng)度優(yōu)于球形,為了平衡好連接強(qiáng)度和導(dǎo)電性能,常把不同形狀和粒度的填料混合使用。鋰電池膠帶在電芯中段生產(chǎn)工序中使用,起到絕緣和固定的作用。在電芯的卷繞/疊片、外殼焊接和封口等工序中,需要用特殊的壓敏膠起到電極繞卷、極片保護(hù)和卷芯終止等作用,這就是鋰電池用膠帶,它具有一定的初粘性、持粘性、耐溫性和耐化學(xué)腐蝕性,以及反復(fù)使用、剝離后無(wú)污染的特性。膠帶常見(jiàn)的基材有BOPP(雙向拉伸聚丙烯薄膜)、PET(耐高溫聚酯薄膜)、PI(聚酰亞胺薄膜)和nomex(間位芳綸或芳綸1313)紙等,基材的耐溫性能決定了膠帶使用溫度的環(huán)境上限,就耐溫性能而言,PI基材>PET基材>BOPP基材,而耐溫性能好的材料,成本也相對(duì)較高。3、按基材分:聚氨酯耐溫范圍廣,環(huán)氧樹(shù)脂粘接力度高,有機(jī)硅密封效果好聚氨酯和有機(jī)硅是汽車用膠粘劑的主流基材,不同用膠點(diǎn)需要的基材各異。電動(dòng)汽車用膠的基材,包含聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅、丙烯酸等,其中聚氨酯占比最大,約1/3,有機(jī)硅膠其次,占比約23%。動(dòng)力電池用膠點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)膠、導(dǎo)熱膠、灌封膠、密封膠等,由于不同部位發(fā)揮的作用不同,根據(jù)需要的性能曲線,膠粘劑生產(chǎn)廠商為電池廠家提供的材料也有所不同,如厭氧膠粘劑可在無(wú)氧環(huán)境下固化,增加接頭強(qiáng)度,防止振動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致松脫,能抗壓力、振動(dòng)和電流腐蝕,因此適用于零部件的固定。聚氨酯膠是一種重要的聚氨酯制品,在聚氨酯下游細(xì)分領(lǐng)域中占比約6%。聚氨酯是指主鏈上含有重復(fù)氨基甲酸酯基團(tuán)(-NHCOO-)的大分子化合物的統(tǒng)稱,改變?cè)吓浔瓤梢缘玫讲煌阅艿木郯滨ブ破贰>郯滨サ纳嫌伟ó惽杷狨ィ∕DI、TDI等)、聚酯多元醇(AA、EG等)、聚醚多元醇等,輔料包括溶劑(DMF)、擴(kuò)鏈劑、催化劑、發(fā)泡劑等;聚氨酯制品包括聚氨酯泡沫塑料(硬質(zhì)、泡沫等)、革用聚氨酯(PU漿料)、聚氨酯彈性體、聚氨酯涂料、聚氨酯密封劑和聚氨酯粘合劑、聚氨酯纖維(氨綸)等,泡沫塑料多孔且密度小,軟泡和硬泡可以分別起緩沖和保溫的作用,PU漿料可用于服裝、箱包等,彈性體兼?zhèn)錈崴苄院蜔峁绦?,用于鞋材、電纜居多;聚氨酯性能可調(diào)節(jié)范圍寬、耐磨性和粘接性好、耐候性好,終端廣泛應(yīng)用于建筑、家具、汽車、服裝等。聚氨酯下游細(xì)分領(lǐng)域中,硬泡和軟泡占比超過(guò)一半,彈性體和涂料分別占據(jù)29%和16%的份額,粘接劑占比約6%,是相對(duì)而言較為小眾的應(yīng)用領(lǐng)域。PUR熱熔膠是一種特殊的以聚氨酯為基體的膠粘劑,與EVA熱熔膠相比,在強(qiáng)度、耐性等方面更勝一籌。PUR以-NCO端基預(yù)聚體為基料,添加不與-NCO發(fā)生反應(yīng)的各類添加劑(如熱塑性樹(shù)脂、填料、催化劑、抗氧劑、增粘樹(shù)脂等),對(duì)木材、皮革等含有活潑氫的多孔材料和表面光潔材料都能表現(xiàn)出良好的粘合能力。PUR熱熔膠廣泛應(yīng)用于汽車的擋風(fēng)玻璃及車身密封、燈具封裝、汽車內(nèi)飾上:玻璃和燈具高溫下可能爆炸,PUR熱熔膠通過(guò)濕氣固化粘接不耐高溫材料;PUR熱熔膠可以粘接汽車內(nèi)飾中受力較小的零部件、裝飾襯板邊等;車身密封屬于汽車裝配的后期階段,要求膠縫盡可能小而平滑,以保證美觀,PUR熱熔膠是最具性價(jià)比的選擇。PUR熱熔膠主要分為兩類:熱塑性和反應(yīng)型,分別通過(guò)先加熱液化后冷卻固化和先加熱液化后與濕氣反應(yīng)交聯(lián)固化的方式實(shí)現(xiàn)粘接。過(guò)去的熱熔膠主要以乙烯一醋酸乙烯(EVA)為基體制備,強(qiáng)度及彈性較差,對(duì)外力承受能力有限,隨著PUR熱熔膠在耐性和適用范圍方面的優(yōu)勢(shì)逐步顯示,對(duì)EVA熱熔膠的替代趨勢(shì)也愈發(fā)明顯。有機(jī)硅膠下游應(yīng)用廣泛,近年來(lái)行業(yè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)。有機(jī)硅膠是指含有Si-C鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的膠粘劑,原料主要有金屬硅和一氯甲烷,有機(jī)硅的成品形式包括硅橡膠、硅油和硅樹(shù)脂,占比分別為67%、27%和6%,終端應(yīng)用領(lǐng)域以建筑、電子電器、消費(fèi)品居多。2016年,中國(guó)有機(jī)硅膠行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到184.01億元,2020年增長(zhǎng)至268.26億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率10%。有機(jī)硅膠在電動(dòng)汽車中主要起到導(dǎo)熱、密封等作用。有機(jī)硅膠耐溫特性好,可以在較為寬泛的溫度范圍內(nèi)(零下55度到零上200度之間)使用,可點(diǎn)膠的流體態(tài)有機(jī)硅在電池組形成一個(gè)圍繞電池芯的熱屏蔽,使得電池在高溫或低溫下均能正常運(yùn)行;耐候性和拒水性好,自然環(huán)境下使用壽命可達(dá)幾十年,介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅,而且自帶絕緣屬性,可有效阻止內(nèi)芯電流過(guò)大帶來(lái)的短路等后果。但有機(jī)硅膠機(jī)械性和粘接性較差,存在被酸堿物質(zhì)腐蝕的可能。在電動(dòng)汽車中,有機(jī)硅膠多作為導(dǎo)熱填縫膠、導(dǎo)熱灌封膠和車燈密封膠等,用于Pack邊框的密封、內(nèi)部元器件的密封、和電池內(nèi)部的導(dǎo)熱灌封等。硅膠固化密封后形成彈性體,可防水抗震抗顛簸,且導(dǎo)熱性能良好,阻燃性高,滿足電動(dòng)汽車熱管理的需求。環(huán)氧樹(shù)脂主要用于涂料和電子電器等,2019年行業(yè)落后產(chǎn)能出清。環(huán)氧樹(shù)脂膠是指在一個(gè)分子結(jié)構(gòu)中,含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)氧基,并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑及合適條件下,能形成三維交聯(lián)狀固化化合物的總稱,室溫下有液態(tài)和固態(tài)兩種形態(tài),液態(tài)相對(duì)分子質(zhì)量較低,可用作澆注料、無(wú)溶劑膠粘劑和涂料等;固態(tài)相對(duì)分子質(zhì)量較大,具有熱塑性,可用于粉末涂料和固態(tài)成型材料等。環(huán)氧樹(shù)脂的終端市場(chǎng)中,約6%用于膠粘劑。雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)量最大、用途最廣,占環(huán)氧樹(shù)脂總產(chǎn)量的90%以上。環(huán)氧樹(shù)脂的分子量有所區(qū)分,低分子量的樹(shù)脂可在室溫或高溫下固化,高分子量的樹(shù)脂必須在高溫下才能固化,而超高分子量的聚酚氧樹(shù)脂則不需要借助固化劑,在高溫情況下能形成堅(jiān)韌的膜。2018年到2019年,中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)量下降近20萬(wàn)噸,系行業(yè)環(huán)保壓力加大、市場(chǎng)供過(guò)于求所致,隨后,中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)運(yùn)行更加規(guī)范,企業(yè)技術(shù)升級(jí)不斷,隨著下游風(fēng)電行業(yè)持續(xù)發(fā)力,環(huán)氧樹(shù)脂在風(fēng)電葉片中得到大規(guī)模批量應(yīng)用,在發(fā)電機(jī)和電子電器行業(yè)應(yīng)用也逐漸推廣開(kāi)來(lái),廠家產(chǎn)量提升明顯。環(huán)氧樹(shù)脂膠在電動(dòng)汽車中多用于結(jié)構(gòu)粘接。環(huán)氧樹(shù)脂膠不含揮發(fā)性溶劑,粘接強(qiáng)度高(結(jié)構(gòu)中含有羥基、醚鍵),耐腐蝕、耐化學(xué)藥品、耐濕以及電氣絕緣性能優(yōu)良(環(huán)氧樹(shù)脂中有穩(wěn)定的苯環(huán)和醚鏈,固化后結(jié)構(gòu)致密),由于可以做成無(wú)溶劑性膠粘劑,固化后收縮率小,約1%到2%,若加入填料,可下降至0.2%以下。但對(duì)結(jié)晶型或極性小的聚合物(如聚乙烯、聚丙烯等)粘接力度差,對(duì)低溫耐性較差,受到溫度冷熱沖擊時(shí)容易產(chǎn)生裂縫,水汽滲入元器件內(nèi),引起受潮,且不增韌時(shí)質(zhì)地偏脆,耐開(kāi)裂性、耐剝離、耐沖擊性和韌性不良,灌封固化后硬度較高,從而無(wú)法更換元器件,因此應(yīng)用中多以改性為主。在電動(dòng)汽車上,環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑主要用作結(jié)構(gòu)粘接作用,車身方面適用于保險(xiǎn)杠、門(mén)把手、窗框等,電池方面用于粘接和灌封元器件,以TeslaRoadster動(dòng)力電池為例,該電池由69節(jié)18650電芯構(gòu)成一個(gè)“Brick”,每個(gè)“Brick”中的電芯全部并聯(lián)在一起,“Brick”的極板與電池模架之間通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠固定,再由9個(gè)“Brick”串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)“Sheet”,從而構(gòu)成最小的可更換單元。丙烯酸酯膠粘劑兼具環(huán)氧樹(shù)脂的高強(qiáng)度和聚氨酯的高韌性,在動(dòng)力電池中常見(jiàn)的應(yīng)用形式有厭氧膠和壓敏膠等。丙烯酸酯由丙烯酸制備而成,下游可用于涂料和膠粘劑等。丙烯酸酯膠粘劑一般指改性后的快固型膠粘劑(SGA),由于主體單體帶有兩個(gè)活性基團(tuán),化學(xué)性質(zhì)活潑,接近室溫即可發(fā)生聚合反應(yīng),能在油面進(jìn)行粘接而保持原有強(qiáng)度、使用方便、固化速率快、粘接性能佳、貯存穩(wěn)定、耐候性佳、收縮率低、價(jià)格相對(duì)低廉、適用范圍廣泛。但丙烯酸附著力較差,且刺激性氣味難以揮發(fā),或發(fā)生中毒。在電動(dòng)汽車中可用于汽車油箱、油路、汽缸蓋、化油器、驅(qū)動(dòng)軸襯套等的緊急修補(bǔ)以及粘接、油污表面部位的快速粘接和修補(bǔ)等,使用形式包括壓敏膠和厭氧膠等,壓敏膠(PSA)粘力持久、粘之容易、揭之不難、剝而不損、可反復(fù)使用、抗氧化、兼具液體的流動(dòng)性濕潤(rùn)性和固體的粘聚力,和橡膠一樣在鋰電池中常用作壓敏膠膠帶,但丙烯酸酯綜合性能更優(yōu);厭氧膠與氧氣或空氣接觸時(shí)不會(huì)固化,隔絕空氣后會(huì)快速聚合固化,耐低溫耐高壓,在電車中常用于零部件螺紋等緊鎖的接觸面,軸承等軸套、齒輪與軸、插件、嵌件等的裝配固定,以及零件的結(jié)構(gòu)粘接等。鋰電池快速充電推動(dòng)聚丙烯酸在負(fù)極材料上的應(yīng)用。快速充電的過(guò)程中,大量鋰離子從正極運(yùn)動(dòng)至負(fù)極,如果用傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料,容易因鋰離子在負(fù)極的析出而形成鋰枝晶,因此常在石墨負(fù)極中摻入克容量更高的硅材
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