中国粉体网讯 胶粘剂指能在两个物体表面间形成薄膜并把他们牢固粘接在一起的材料,一般由粘接料(基体树脂)、固化剂、增韧剂、稀释剂、填充剂和改性剂等组分配制而成,广泛应用于包装、电子电器、建筑材料、汽车与交通运输、机械制造、新能源、医疗卫生、航空航天等领域。
不同化学成分的胶粘剂性能对比
胶粘剂应用多元化 细分市场对功能化产品需求不断加剧
(一)建筑
建筑用胶粘剂按用途可分为结构型(建筑结构胶、幕墙结构胶)和非结构型(粘接性胶粘剂、密封胶等),种类包括有机硅胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、丁基胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、聚硫胶粘剂、丙烯酸酯胶粘剂等。
传统建筑领域:胶粘剂在建筑幕墙、中空玻璃、门窗塑封及装修装饰中主要起密封作用。建筑幕墙密封胶主要用硅酮耐候密封胶和硅酮结构密封胶;中空玻璃分为两道密封,第一道密封用丁基胶,第二道密封用聚硫胶和硅酮胶;门窗密封及装饰装修,主要用硅酮胶和硅橡胶密封条。
装配式建筑领域:由于装配式建筑中混凝土构件表面特性及板块位移等因素,对胶粘剂的粘接性能、弹性、耐候及可涂饰性均提出更高的需求,主要用有机硅密封胶、聚氨酯胶等。
与传统的机械连接方式相比,使用胶粘剂粘接具有良好的力学性和耐候性,可以使不同厚度、不同材质(如:混凝土-钢-有机材料,钢-木-玻璃等)的被粘结物稳固的结合在一起且粘接界面处受力分布均匀,是新型建材广泛应用和行业进步的重要标志之一。
据统计,建筑胶在胶粘剂产品中占比约26.1%。预计2025年,我国建筑领域(包括传统建筑+装配式建筑)有机硅胶市场规模将达到90.3万吨,各种胶粘剂总用量接近200万吨,且市场需求逐年稳增。
(二)软包
胶粘剂是生产塑料软包装的重要的原料之一。PE、PP、BOPET、EVOH、PA、纸、铝、纤维素塑料和PVC是软包装的重要原料,由于每一层薄膜之间基材材质不同,需要用到不同的复合聚氨酯胶粘剂粘合多层薄膜最终形成一个整体,共同发挥多种功能,在消费者使用之前最大程度地保护被包装物。以食品包装为例,对应的聚氨酯胶粘剂可以分为四类:一般用、蒸沸用、透明蒸煮用、铝箔蒸煮用,应用多为双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂,核心要求是胶体和原材料能够耐高温。另外,在印刷薄膜上印刷诸如商标、使用说明等图案和文字的印刷油墨中,也需要一种专用的复合聚氨酯胶粘剂—油墨粘结料,使油墨中的各色颜料得以充分融合并附着在印刷薄膜上。
聚氨酯胶在国内软包装胶粘剂市场占比90%以上,已成为软包装用复合薄膜加工的主要胶粘剂。据业内机构预测,生产20吨复合软包装材料需消耗1吨胶粘剂,2023年国内软包装产量700多万吨,对应国内软包装用胶需求量约35万吨。
(三)汽车
近几年,轻质金属、复合材料等在汽车上普遍应用促使车用胶粘剂的需求不断增加。目前汽车用胶基材包含聚氨酯、环氧树脂、有机硅、丙烯酸等,其中聚氨酯、环氧胶、有机硅是主流基材。
为顺应汽车制造安全舒适、节能环保、高性价比的发展趋势,胶粘剂品正在向多功能高性能、绿色环保的方向发展。如点焊密封胶、补强减振胶带、水基顶棚胶(双组分喷涂型)、单组份聚氨酯玻璃胶(湿气固化型)、耐油硅酮密封胶、微胶囊厌氧胶等。市场需求方面,据了解,胶粘剂单车用量可达20-40kg,据此测算,2025年我国汽车胶粘剂需求量有望提升至66万吨。
(四)光伏
光伏胶粘剂主要用于太阳能光伏电池板的密封粘接、边框的密封,以及太阳能光伏中铝材、玻璃、TPT/TPE背材、接线盒塑料PPO/PA的粘接。有机硅密封胶是太阳能光伏组件的辅材之一,主要有粘接密封胶和灌封胶两大类。其中,有机硅密封胶在光伏组件中主要用于粘接太阳能电池片与铝合金边框,接线盒与背板的粘接等,以单组分的脱酮肟型和脱醇型室温硫化硅橡胶为主。灌封胶主要用于接线盒内部元器件的灌封,以双组分的脱醇型室温硫化硅橡胶为主。主要作用是防止空气中的水和氧气进入太阳能光伏电池组件,避免因硅电池片氧化而导致的电池片转换率降低。根据公开数据显示,1~8月光伏新增装机113.16GW,同比增长154.46%,其中8月光伏新增装机16GW,同比增长137.39%。
根据中国胶粘剂和胶粘带工业协会年会资料显示,“十四五”期间,我国胶粘剂的发展目标是产量年均增长率为4.2%,销售额年均增长率为4.3%,力争到2025年末,改变国产产品高端不足、低端过剩的局面,使行业高附加值产品产值的比例达到40%以上。根据上述应用场景来看,要实现这一系列发展目标,提升胶粘剂的产品应用性能是最关键任务,例如粘合性、拉伸强度、触变性等等。
纳米碳酸钙能提升多种胶黏剂、密封胶核心性能
限于材料性质,密封胶预聚体强度不高,制备密封胶必须添加具有一定补强作用的填料。主要填料有碳酸钙、石英粉、炭黑、钛白粉、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、黏土等。其中,纳米活性碳酸钙填料粒径分级多、表面处理方式多样、白度高、生产工艺成熟、价位低廉,相比其他填料应用最为普遍。
纳米活性碳酸钙属于结构和增强型填充剂,能极大地提高胶的粘合性、拉伸强度、模量和硬度。纳米碳酸钙作为硅酮密封胶的填充剂、增强剂,可以大大地降低制品的成本,改善制品的加工性能,极大地提髙胶的拉伸强度、撕裂强度等力学性能,通过对纳米碳酸钙晶型、粒径及表面处理的控制,从而使制品获得优良的触变性能和抗流挂性能。目前,纳米活性碳酸钙主要用于胶黏剂和密封材料的各种树脂,如:聚氨酯、多硫化物、聚硅氧烷、改性聚硅氧烷、聚丁烯、脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂等,用于高档有机硅胶、聚氨酯胶、聚硫胶等胶粘剂产品。
需要指出的是,纳米碳酸钙改性效果的好坏将影响其颗粒对胶体的掺合作用,影响胶体的触变性,改性效果好将使纳米碳酸钙在聚合物中具有良好的亲和性,同时,也使应用纳米碳酸钙作填充剂的密封性提高。
另有研究表明:不同种类的碳酸钙对密封胶性能的影响不同。纳米碳酸钙粒径小,补强效果最好,制得的密封胶产品触变性好、拉伸强度和断裂伸长率最高;轻质碳酸钙和重质碳酸钙粒径稍大,补强效果次于纳米碳酸钙,但其制得的密封胶产品流动性好;轻质碳酸钙制得的密封胶硬度最高,重质碳酸钙制得的密封胶硬度最低;高温处理后,不同碳酸钙制成的硅酮密封胶强度和伸长率都会有所降低;低温处理后,不同碳酸钙制成的硅酮密封胶强度和伸长率都会有所提高。
国内胶粘剂市场竞争激烈 中外巨头之间的差距不断缩小
外资巨头占据国内市场主导地位,汉高、陶氏、杜邦、富乐、3M等跨国企业是所在细分领域的领导者,外资企业在规模、产品和服务方面具备优势,产品结构较国内企业更全面,其产品主要集中在市场和技术含量较高的高性能胶粘剂。
国内胶粘剂企业产品/产能情况
令人欣喜地是,虽然国内胶粘剂企业在总体研发能力和生产能力上还不能完全与国际竞争对手抗衡,但在部分细分领域产品上也已经取得长足的进步,逐步替代部分进口产品,在高端产品市场与国际巨头展开竞争。例如,在汽车用胶领域,回天新材等国内龙头企业已经可以和外资企业实现完全竞争;在一些新兴领域,如微电子胶,触摸显示屏用胶等,汉高等跨国公司的新产品研发成功不久,国内企业可以实现突破,内外资企业推出新产品的时间差距近年来也在不断缩小。
参考来源:
刘知习,等:建筑结构胶粘剂的研究现状与展望,四川省建筑科学研究院有限公司
滕文祥,等:基于胶粘剂技术在汽车装配中的实现分析,烟台汽车工程职业学院
宋现爽,等:胶粘剂在汽车轻量化中的应用概述,华晨汽车研究院
粉体网、巨潮资讯、凯龙股份、未来智库、国家能源局等
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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