引言
汽车是中国第一大制造工业，汽车产业增加值占工业增加值的比例超过10%。随着汽车制造技术的发展，汽车出现了“三化”趋势，即电动化、轻量化、智能化[1]。汽车轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整体质量，从而提高汽车的动力性能，减少燃料消耗，降低排放污染。《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》提出，我国汽车技术发展的总体目标之一是汽车产业碳排放总量先于国家碳减排承诺，在 2028 年左右提前达到峰值，到 2035 年排放总量较峰值下降 20%以上[2]。轻量化成为燃油车发展重点方向，2025 年燃油乘用车整车轻量化系数降幅目标为 10%。
连接技术是汽车制造轻量化技术发展的关键技术之一。基于轻量化设计需要，越来越多的新材料被应用在汽车上，激光焊接、铆接与自冲连接、粘接及复合连接等新的连接技术逐步发展并得到越来越多的应用[3]。胶黏剂粘接车身材料，可以理解为是焊接技术的一种特殊方式。例如铝金属和钛金属是不容易焊接的，使用胶黏剂就能粘接牢固，而碳化纤维和其他复合材料采用胶黏剂更容易被粘固。所以在使用铝合金、钛合金、碳纤维增强塑料等一些轻质材料时，兼顾强重比，胶黏剂粘接技术成为了一种更加合理的选择。
现代人对汽车的依赖越来越强，在汽车内待的时间也越来越长，人们在注重汽车安全、驾驶感的同时，更加关注汽车室内空气质量，不能容忍有刺激性气味，不能容忍汽车内饰排放有害健康的气体。由于汽车内是一个非常狭小的空间，并且这个空间有着非常好的密闭性，所以汽车行业普遍对车内空气环境有着非常高的检测要求。对车内的空气环境影响最大的，就是汽车内饰材料，尤其是内饰材料粘合剂产品的选用对VOCs排放量的影响巨大，必须使用没有VOCs排放的环保粘合剂才行。溶剂型粘合剂因为有溶剂挥发问题，无法达到VOCs排放标准，取而代之的是热熔胶制品。热熔胶不含溶剂，100%固含量，存储方便，节能、环保、无毒、低气味、低VOC，符合汽车内室环境要求等。所以，热熔胶越来越广泛应用在汽车制造行业。
1. 汽车用胶黏剂的沿革
20世纪初期，汽车生产主要采用铆接、焊接等传统的机械连接方式。随着汽车工业的发展，胶黏剂开始逐渐应用于汽车制造中。早期的汽车用胶黏剂主要是天然橡胶和骨胶等天然材料[4]。随着现代化学工业的发展，特别是酚醛树脂的发明，胶黏剂的应用进入了崭新的合成树脂胶黏剂时期。20世纪20年代，出现了天然橡胶加工的压敏胶，并试制成功醇酸树脂胶黏剂。30年代，美国开始生产氯丁橡胶、聚醋酸乙烯和三聚氰胺树脂，德国开始生产丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯及聚氨酯。20世纪50年代中期，汽车工业发展缓慢，汽车制造品质不高，胶接密封技术在汽车上的应用处于很低的水平，表现为胶黏剂品种少、用量少、技术含量低[5]。
20世纪60-70年代，欧美国家陆续开发出一批高性能的汽车用胶黏剂，如聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯等。这些胶黏剂在汽车制造中得到广泛应用，能够有效提高汽车结构强度和耐久性。热熔胶在汽车上的最早应用可以追溯到20世纪70年代，主要用于汽车内饰的粘接。汽车制造业是热熔胶的重要应用领域之一，之所以热熔胶能够在汽车行业的广泛应用，主要是因为热熔胶具有绿色环保、性能稳定、VOC含量符合行业标准等优势，这些都是其他胶黏剂所无法与之比肩的。
2. 汽车用热熔胶种类及其特点
在汽车制造中，良好的粘接技术的使用可以提高驾乘的舒适性，降低噪音、减震、轻量化、降低能耗、简化工艺，提高产品质量，因此，胶黏剂在车辆设计、制造中起到了不可替代的作用。汽车上涉及到需要粘接的材料非常多，如金属材料中的铝材，塑料中的ABS、PP、PE，此外还有布料、毛毡、皮革、橡胶等。每种材料都有着不同的特点，粘接要求也各自不同。由于多数热熔胶是一种热塑性胶黏剂制品，受这一点的局限，热熔胶一般不用做结构性的粘接。汽车工业是一个对自动化程度要求特别高的行业，需要在所有工艺中考虑到自动化需求。而热熔胶的高效、清洁、环保特点正符合它对工艺的这种要求。热熔胶并不是唯一能用在汽车上的一种粘合剂制品，但相比于其它种类粘合剂而言，热熔胶是一种非常有发展潜力的粘合剂制品，在汽车制造行业得到广泛应用。
热熔胶通常是指在室温下呈现固态，加热到一定的温度便熔融成粘稠的液体，涂布、润湿被粘物后，经过压合，冷却至室温后，在数秒钟内便完成粘接的胶黏剂。热熔胶是以EVA、PA、PO等树脂为主料，增粘树脂、稀释剂、抗氧剂等原料为辅料，根据一定的生产工艺，加热熔融，充分搅拌制备而成。热熔胶的制造形态丰富，有热熔胶棒、热熔胶粒、热熔胶片、热熔胶块、热熔胶粉、热熔胶膜、热熔胶网等。有压敏型的热熔胶，也有非压敏型热熔胶；有可塑性的热熔胶，也有反应型的热熔胶。从热熔胶主体材料可以分为EVA型热熔胶、PA型热熔胶、PE聚酯型热熔胶、PO型热熔胶、TPU热熔胶、PUR热熔胶，不同主体材料热熔胶各有特色，各有优缺点，如应用最为广泛的EVA热熔胶，在耐高温方面局限性明显，粘接力最强的PUR反应型热熔胶，但不是热塑性材料，不可反复使用，并且成本价格高，需要高价格的涂胶设备配套。热熔胶具有快速固快，适合自动化高速流水线作业；热熔胶粘接材料广泛，而汽车主要由大量的金属和非金属材料的零配件组成，正好适合这种金属材料与非金属材料，非金材料与非金属材料之间的粘合。
汽车不同部件粘接使用的热熔胶种类不同，施工工艺也不同。PUR热熔胶在汽车生产中用到的部位很多，例如，门板密封条粘接、车灯密封、线束胶带、焊缝密封、轮胎保护等。PUR反应型结构热熔胶，全称为湿气固化反应型聚氨酯热熔胶，属于聚氨酯体系中的一种，其核心成分是端异氰酸酯聚氨酯预聚体，具有优异的粘接强度、耐温性、耐化学腐蚀性以及耐老化性。在加热熔融后，PUR热熔胶变为流体，便于涂敷。当两种被粘体贴合并冷却后，胶层会凝聚并起到粘接作用。借助空气中的湿气和被粘体表面的湿气，PUR热熔胶会与之反应并扩链，生成具有高聚力的高分子聚合物，从而显著提升粘合力和耐热性、耐低温性等性能[6]。PUR热熔胶制备工艺复杂，需专文详述，这种热熔胶不可重复加热使用，一旦拆封，须在 48h 内使用完，加热时间不宜超过 48h；使用温度不可设置太高，≤140℃，上述特点决定了PUR热熔胶施胶工艺。PUR热熔胶施工多数采用涂胶机，即实现了施胶的自动化方式，也保证PUR热熔胶施工的顺利进行。涂胶机的熔胶方式分熔缸式和压盘式两种，熔缸式加热部分为一厚壁缸体，常用铝合金制成，小包装的胶块（胶粒）投入其中加热熔化，缸体上有一盖子。这种机型常用于小型胶机，已经不多见。压盘式加热部分为一铝合金加热盘，使用时加热盘从上向下压入胶桶内，加热盘位于胶质上方，当加热盘加热时，仅有上面一层胶与加热盘接触，使之达到熔点而熔化，胶桶下部分此时不加热，生产时需要多少胶，熔化多少，避免胶水长时间加热而老化变质。熔胶时胶质与空气隔离，加热盘与胶桶内壁之间有O型圈密封，使得熔化的液体胶质不会与空气接触，避免PUR使用过程中提前固化影响粘接质量。
热熔胶棒在汽车制造中的应用非常广泛用于各种附件的粘接。热熔胶棒可用于车身的缝隙密封，座椅、仪表盘、中控台等固定在车身框架；此外，也可以用于驾驶台仪表板、通风道、内饰固定扣、汽车顶棚垫块、汽车门板组装、音响和线束固定、汽车地毯和地板隔热垫、行李箱内扣等。热熔胶棒凭借低成本、易操作的特点，也成为汽车小凹痕修复和零部件固定的实用工具。但其效果受凹痕类型、操作手法影响较大，复杂损伤仍需专业维修。热熔胶棒制备工艺简单，按热熔胶棒配方比例将原料称重，加入到反应釜中，待温度上升至使其熔融后，搅拌均匀制成热熔胶；反应釜中熔化好的胶料冷却到一定温度加到运行的挤出机中，根据胶种的不同，选择挤出机的挤出速度，根据胶棒型号选择相应口模，通过挤出机口模的热熔胶棒进入冷却水立即定形，胶棒在水槽中的运行速度由挤出机挤出速度控制，通过调整牵引机的速度确定胶棒的，把冷却好的胶棒分切装箱成成品。热熔胶棒的使用也很简单，施胶设备是一把热熔胶枪。使用前确保热熔胶枪处于冷却状态，避免在加热过程中因高温而烫伤。将热熔胶棒的一端完全插入热熔胶枪的胶槽中，确保插入到位。将热熔胶枪接通电源，并打开开关进行预热。预热时间根据胶枪功率和室温不同而有所差异，一般需要3-5分min，直到热熔胶棒开始融化并流出胶液。当热熔胶棒完全融化后，轻轻扣动胶枪的扳机，将挤出的热熔胶液均匀涂抹在需要粘接的物体表面上。涂抹时，要保持胶枪口与粘接面保持适当的距离和角度，以确保胶液能够均匀分布并充分渗透到粘接面的缝隙中。涂布热熔胶后，用适当的压力将两个需要粘接的物体压紧在一起，保持一段时间，以便热熔胶能够充分冷却固化并达到最佳粘接效果。
区别于同类型的热熔胶棒，热熔胶颗粒及热熔胶粉，胶膜的形态根据原材料和成分的不同，在常温下一般呈现形状为半透明薄膜状、乳白色薄膜装或网状膜，热熔胶膜是一种在常温下为固态，但在高温下会熔化并具有双面粘性的粘胶剂。它的成分包括PES、PA、TPU、EVA和PO等。目前热熔胶膜主要应用于汽车座椅、顶棚、门板、立柱、衣帽架等应用中，主要贴合海绵，皮革，织物，塑料，金属等各种基材[7]。热熔胶膜的制备主要取决于成型工艺，包括：流延法，压延法，吹塑法，涂布法和热熔胶网膜的喷丝成型法。热熔胶膜施工简单，在贴合前按照所需尺寸裁剪好，如果胶膜带背纸，将热熔胶膜带胶的一面放在材料的相应位置，使用压烫设备进行预贴合。设备的温度不需要太高，略高于材料的熔点即可。这样，热熔胶膜就会牢固地粘在材料上。然后，撕下隔离纸，将材料放置在合适的位置进行二次粘接。这时，使用加热设备，操作温度要高于材料的熔点，并在一定压力和时间下进行操作，使材料充分融化。待冷却后，粘贴就完成了。不带隔离纸热熔胶膜和热熔胶网膜只是单独的一层胶，并不带有背纸，也叫做热熔胶裸膜，使用更为便捷，只需把它放置在两层需要粘接的材料中间（局部用途的可先将热熔胶膜和网膜裁剪成所需要的形状），再通过使用专业热压设备的加热贴合即可完成[8]。热熔胶膜由于分布均匀，有很好的贴合效果。热熔胶膜在汽车内饰复合中的优势，在于清洁环保、粘接强度高、透气性和手感好并且材料利用率高。
4.热熔胶在汽车上的主要应用
环保型热熔胶被广泛应用在汽车制造中的汽车顶棚、汽车地毯、汽车门板、汽车线束、轮胎保护、汽车滤芯器、车灯、驾驶台仪表板等部件的粘接上。此外，热熔胶还大量应用于新能源汽车蓄电池包。
汽汽车顶棚总成作为整车内饰的重要组成部分，是整车内饰面积最大的零部件，因此汽车顶棚总成对整车 VOC 的影响不容忽视[9]。车顶棚骨架胶通常采用单组份湿固化聚氨酯胶，车顶棚与无纺布面料粘接工艺大致经历了三个阶段，早期大多采用溶剂型胶黏剂，这种溶剂胶由氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶与增粘树脂一起溶解在溶剂中制成；之后用过溶剂型聚氨酯胶黏剂，粘接过程要通风吹干溶剂，操作环保恶劣，对操作工作有身体伤害。再后来，随着对VOCs排放量要求的提高，水基聚氨酯胶黏剂被用于汽车顶棚与无纺布面料粘接，因需要烘干设备，该工艺耗能较高，并且不能完全解决VOCs排放问题。近年来采用，热熔胶网胶膜、散热熔胶粉、直接喷涂压敏热熔胶等等方法来代替原有粘接工艺，大大改善了工作环境，符合VOC及汽车内室环境标准。
汽车内饰件大多属于PVC、ABS薄膜、薄片、板材、泡沫塑料板材、地毯及木纹装饰板等非金属材料。受力较小的装饰零部件，现在一般都采用热熔胶粘接，塑料薄片包裹的边缘和装饰衬板边时，也用热熔胶来粘接定位[10]。地毯和地板则一般采用PA类热熔胶黏剂粘贴。车身其他隔热防隔音层的复合现在大量使用热熔胶，通常是合成橡胶型热熔压敏胶。这种类型热熔胶具有较好的抗低温性能，低气味，低VOC，快速固化，环保无毒，没有挥发性物质，需要专用热熔胶涂喷设备，可以定量涂布，适合产生工艺要求，适合自动化生产。
汽车门板防水PP膜和发泡板采用可发泡热熔压敏胶。每扇汽车的车门板内部都会用到防水PP膜或发泡板，PP膜或发泡板可以在下雨或洗车时防止水进入汽车内部造成零件锈蚀。传统上，汽车装配厂使用丁基橡胶基密封胶条将PP膜或发泡板粘到车身上。目前，热熔压敏胶已广泛应用在这个领域中。因为SBC基的热熔压敏胶比丁基橡胶基密封胶的弹性更高，在售后服务市场中修理作业时，可以轻易的从车体表面很干净的移除[11]。也可以达到防水的目的。
汽车门板与橡胶密封条的粘接常用的热熔胶种类包括橡胶型、APAO型和PUR型热熔胶。这些热熔胶具有耐温性好、粘接玻璃强度高、耐振动等特点，适用于汽车门板的粘接和密封，有相当一部分是机器人自动化操作。这个粘接的要求特别强调在-40℃和108℃时热熔胶是否还保持粘接力，对于粘接强度会关注粘接后24h的粘接力。
汽车灯密封早期的传统方法是用带孔的橡胶密封条，通过螺丝压紧密封，改用热熔胶后，可以迅速粘接同时又起着密封的作用，既减低了成本又有利于自动化生产。通常使用丁基热熔胶、APAO 热熔胶、聚酰氨热熔胶、PUR 热熔胶、单组分硅胶、双组分硅胶。热熔胶固化快，适合于大批量工业化生产。普通热熔胶属于热塑性产品，在较热环境下强度显著降低，易造成漏水和开胶；PUR热熔胶由单组分、无溶剂的端异氰酸酯基的预聚物配以相应的助剂制备而成，比传统的热熔胶具有更好的耐高温、耐溶剂和耐水性能[12]。牌照灯也有用耐温型的热熔胶棒固定线束和电子元气件的工艺。
汽车车身覆盖件的焊接密封，现在多采用热熔胶代替双组分橡胶胶黏剂，通常采用PUR或者聚烯烃热熔胶。PUR热熔胶通过湿气固化，适用于高温环境下的密封和粘接[13]。它常用于挡风玻璃的密封和灯具封装，因为其能够在高温环境下保持稳定的粘接性能，特别适用于不耐高温的材料。聚烯烃热熔胶常用于汽车车身覆盖件的焊接密封，特别是在汽车处于后期装配阶段时要求胶缝小而平滑，以保证车身美观。这种热熔胶具有良好的粘接性能和耐温性能，适用于各种车身部件的密封。
汽车的电气控制由各种线束组成，线束的捆扎和固定都采用线束胶带来实现。用于线束胶带的胶黏剂要求具有阻燃性、强粘合力、耐老化性优良、能抗击一定的高温和一定的低温条件，捆扎后不能有翘起现象，还要满足胶带解卷力适合汽车生产工艺要求。汽车线束常用的热熔胶种类主要包括EVA、PUR、PA和APAO等类型。这些热熔胶各有其特点和适用部位。此外，汽车线束中导线与导线的连接点称为铰接点，铰接点的导线线芯裸露在外，会受到环境的影响加速其氧化，增加线束铰接点处的电阻，造成局部温度过高，严重时会引起烧车等安全隐患[14]。在汽车电路设计中，根据使用需求对线束接点处双壁热缩管进行合理化的选型，可有效的降低相关电路故障，提高使用寿命和电气安全性，双壁热缩管内层为热熔胶。
汽车轮胎保护胶也可以采用热熔胶，常用的热熔胶种类主要包括EVA热熔胶、TUR热熔胶和PUR热熔胶。汽车会因轮胎爆胎而发生的交通事故，在汽车轮胎保护中，热熔胶主要用于轮胎内侧喷涂，以达到防爆、防扎和防漏气的功能[15]。选择适合的热熔胶种类对于汽车轮胎保护至关重要，需要根据具体的使用环境和需求来选择合适的热熔胶类型。例如，压敏型热熔胶常用于轮胎内侧喷涂，能够有效防止轮胎爆裂和漏气；TPU热熔胶具有较宽的熔点温度范围，可以用于汽车轮胎保护。
汽车滤芯器的生产也用到热熔胶，滤芯器为消耗品，通常汽车运行5000公里要更换一次。滤芯器制造时，多处粘接需要用热熔胶。但滤芯器用胶也是各不相同，机油、汽油用的胶多为PA聚酰胺热熔胶，而空汽滤清器则多用EVA、PA、PO多种类型的热熔胶[16]。EVA热熔胶常用于滤芯折纸粘接、过滤器接头粘接以及空调滤清器边框粘接，具有良好的流动性和粘接强度；耐温性能优良PO热熔胶适用于滤芯的粘接，特别是滤膜末端的连接件和滤膜两侧的接头粘合。PA热熔胶在机油滤清器的连接中应用较多，具有优异的粘接性能和耐温性。聚氨酯热熔胶也用于机油滤清器的连接，提供牢固的粘接效果。此外，还有聚烯烃热熔胶、聚酯热熔胶等其他类型，可根据具体需求选择使用。这些热熔胶均符合环保要求，具有低气味、无毒、快干等特点，适用于汽车滤清器的生产。
其他汽车配件也应用到热熔胶，例如，轿车油门踏板是由聚丙烯材料制成，考虑到耐磨性，在中间凹槽里需粘接一个聚甲醛圆片，此部件属难粘材料只有用热熔胶才能粘接。某些汽车部件的生成过程中也会用到热熔胶，例如，发动机进气管是铝合金制成，制造是采用发泡聚苯乙烯消失模，由于该模具为空心结构，必须将两个部分粘成一个整体，此工艺要求在几十秒内完成，而且胶黏剂要在铝水温度下与聚苯乙烯发泡体一起消失，采用EVA热熔胶/EVA蜡基热熔胶特别理想。
在新能源动力电池领域，结构胶和导热胶黏剂得到了广泛的应用，还有一类具有潜力的胶黏剂就是能耐电解液热熔胶。它可应用在软包电池外包装的复合粘接。将锂电池正极材料、负极材料和隔膜复合之后，装入铝塑膜外包装内，注入电解液，再插入正极耳和负极耳，最后将铝塑膜外包装用胶密封复合，制成一个软包电芯。它也可用于电池盖板激光焊接后密封，避免焊后缺陷，堵住裂纹、气孔，防止焊渣飞溅短路，这种热熔胶耐电解液性能优异，强粘结力。蓄电池用热熔胶在浓硫酸溶液中不易被氧化，腐蚀；对PC片和镍片/铝片、镍片/铝片和ABS/PC材质等有很好粘附力；耐电解液热熔胶具有低气味、无刺激性，较好的流动性，操作性良好，耐高低温性能优异，适合自动化工艺[17]。
一辆汽车由上万个零件组成，越来越多的部位在尝试使用热熔胶来粘接，在国外，一部汽车要用热熔胶达到4kg左右。许多新的工艺也在开发当中，热熔胶在汽车领域的应用发展越来越快。
5. 汽车用热熔胶行业规模
而从行业角度来看，汽车行业是中国热熔胶的主要消费者，占比约为热熔胶市场总产量的41.33%。2019年市场规模约为195亿元人民币，同比增长约15%。2020年市场规模约为220亿元人民币，同比增长约12%。2022年我国热熔胶销售量达132.43万吨，销售额达238.6亿元。2023年，中国汽车制造业中，仅反应型热熔胶市场规模就到达120亿元人民币，同比增长10%[18]。2024年全球热熔胶市场规模为100.3亿美元，预计到2032年将达到146.2亿美元。在汽车领域，热熔胶的应用需求也在增长，特别是在汽车轻量化趋势下，铝塑板专用胶和动力电池封装胶成为新的增长点。
中国汽车用胶黏剂市场呈现出快速增长的趋势，在短时间内规模有了明显的提升。一方面是由于新能源汽车产业的快速发展和汽车不断需要新型材料满足汽车轻量化、高强度等需求；另一方面，也得益于胶黏技术在安全性、刚性、密封性等方面的优势被广泛认知，推动了胶黏产品应用的普及。在 2023 年至 2030 年的预测期内，汽车用热熔胶市场规模预计将显著增长。市场的增长可归因于全球范围内车身、地毯和车顶内衬、发动机和电子设备、座椅和内饰、其他应用对汽车用热熔胶的需求不断增长。[19]
结束语
在汽车制造业中应用热熔胶黏剂及粘接技术已经有50多年历史了，随着新能源汽车市场的不断扩大，对热熔胶的需求不断增加。汽车轻质化的趋势及人们越来越关注汽车室内环境质量，热熔胶将会代替溶济型胶黏剂而广泛应用在汽车内饰的各部件的粘接上，对用胶量和胶黏剂性能提出了更高要求从而推动了汽车用热熔胶市场的增长。目前，热熔胶在汽车行业中的应用量占比还很小，但却对整个汽车的总体品质影响是非常大，因为采用热熔胶方式粘接，改善了汽车内的空气质量，让人感受到车的高端。
订阅方式：
①在线订阅（推荐）：www.sdchem.net.cn
②邮局订阅：邮发代号24-109
投稿方式：
①在线投稿（推荐）：www.sdchem.net.cn
作者只需要简单注册获得用户名和密码后，就可随时进行投稿、查稿，全程跟踪稿件的发表过程，使您的论文发表更加方便、快捷、透明、高效。
②邮箱投稿：sdhgtg@163.com sdhg@sdchem.net
若“在线投稿”不成功，可使用邮箱投稿，投稿邮件主题：第一作者名字/稿件题目。
投稿时请注意以下事项：
①文前应有中英文“题目”、“作者姓名”、“单位”、“邮编”、“摘要”、“关键词”；
②作者简介包括：姓名、出生年、性别、民族、籍贯或出生地、工作单位、职务或职称、学位、研究方向；
③论文末应附“参考文献”，执行国标GB/T7714-2005标准，“参考文献”序号应与论文中出现的顺序相符；
④注明作者的联系方式，包括电话、E-mail、详细的通讯地址、邮编，以便联系并邮寄杂志。
欢迎投稿 答复快捷 发表迅速