新型交通工具組裝用環(huán)保消音補強膠片的應(yīng)用前景探望

李　程 ，齊　陽

（1.三友（天津）高分子技術(shù)有限公司，天津 300211；2.天津市膠粘劑研究會，天津 300211 )

隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們對交通工具內(nèi)空氣質(zhì)量的日益關(guān)注，車內(nèi)空氣質(zhì)量強制達標已于2017年1月1日起實施，2017年4月19日，京津冀發(fā)布了環(huán)保領(lǐng)域首個統(tǒng)一標準《建筑類涂料與膠粘劑揮發(fā)性有機化合物限值標準》，此標準出臺將對生產(chǎn)、銷售、使用建筑類涂料與膠粘劑的各個環(huán)節(jié)進行全過程管控。為此，環(huán)保型材料越來越受到（新能源）汽車、軌道交通、軍品、艦船和建筑等生產(chǎn)企業(yè)的青睞。

同時，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，輕量化已經(jīng)成為世界汽車乃至軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潮流。輕量化就是在保證強度和安全性能的前提下，盡可能地降低自身的裝備質(zhì)量，從而提高動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。然而降低制造用鋼板的厚度會使車身剛度下降從而導(dǎo)致車輛在行駛中容易產(chǎn)生噪音和共振。特別是在高速行駛的艦船與高鐵上，車廂在與空氣和軌道作用下產(chǎn)生的振動及噪音影響更為嚴重，據(jù)研究表明，聲音達到80 dB以上就會對人體造成極大危害，而高速行駛的艦船、坦克和高鐵等交通工具所產(chǎn)生的高分貝會降低乘坐者的舒適感。

因此，生產(chǎn)消音、補強的環(huán)保產(chǎn)品已成為世界各國制造企業(yè)的發(fā)展趨勢。本世紀初，歐洲、日本等大型汽車制造商都提出了不同的局部加強方法，歐洲研究者是相對最早提出采用復(fù)合材料應(yīng)用于汽車補強，然而其研制的浸環(huán)氧膠玻璃布結(jié)構(gòu)制造應(yīng)用工序極其繁瑣，生產(chǎn)成本較高。因而，高強度、高韌性、高減振性和環(huán)保型（極低VOC、不含溶劑和無氣味）高效消音補強膠片具有廣泛的應(yīng)用市場。

1　環(huán)保消音補強膠片的組裝應(yīng)用優(yōu)勢

1.1　材料環(huán)保

環(huán)保型高效消音補強膠片采用以聚丙烯酸丁酯為核、聚甲基丙烯酸甲酯為殼的核/殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯納米復(fù)合粒子增韌環(huán)氧樹脂，解決了普通環(huán)氧樹脂脆性較大、改性環(huán)氧樹脂價格較高等問題，同時賦予了膠片高強度和高韌性，即在保證環(huán)氧樹脂固化物本身剪切強度的同時，提高了其抗彎曲性；通過添加具有弱分子力的活性納米層狀云母粉、石墨、滑石粉等和固體球形彈性體等，使振動時產(chǎn)生的聲波減弱，從而達到減振消音的目的，解決了車身減振消音性較差等問題，提高了駕乘舒適性[1]。采用潛伏性固化劑、促進劑和貯存穩(wěn)定劑進行復(fù)合使用[2]，既解決了消音補強膠片常溫容易凝膠、擠出容易固化和高溫烘烤后迅速固化導(dǎo)致的鋼板變形問題，又克服了汽車廠不能大批量進貨、不能常溫貯存等技術(shù)難題，保證了汽車的美觀性[3]。為改善使用傳統(tǒng)增塑劑造成的環(huán)境污染問題，本研究所述產(chǎn)品將常用增塑劑酞酸酯類替換為環(huán)保型增塑劑（聚異丁烯），使得產(chǎn)品的TVOC、VOC等環(huán)保性能指標達到了國際先進水平。

1.2　組裝應(yīng)用便捷

環(huán)保型高效消音補強膠片具有很好的手工操作性，并可根據(jù)具體位置大小及特殊情況，用手將成型的消音補強膠片放在所需處壓實、抹平。使用時可用手直接操作，無毒、無味，容易與防粘紙脫離，而且工藝性較好，粘貼后不位移，可以經(jīng)受車身制造后續(xù)的洗油、鱗化、電泳、噴漆和烘烤等工序，使得車體組裝過程更加便捷。

1.3　組裝應(yīng)用范圍較廣

環(huán)保型消音補強膠片由于其優(yōu)異的性能可用于多種交通工具的組裝，例如（新能源）汽車、軌道交通、軍品和艦船等新型交通工具領(lǐng)域[4]。以汽車組裝應(yīng)用的范圍為例，環(huán)保型高效消音補強膠片主要用于新型交通工具的車門內(nèi)板、門拉手、引擎蓋內(nèi)側(cè)、車頂、輪罩和側(cè)圍等外板消音補強，以提高鋼板的彎曲強度、剛度和抗沖擊性，提升車輛的安全性能，增加鋼板抗疲勞和阻尼效果，改善了新型交通工具乘坐的舒適性（NVH）[5，6]。如圖1所示的是在汽車車體的應(yīng)用部位。

圖1　車體組裝應(yīng)用部位示意圖Fig.1　Schematic diagram of application positions during vehicle assembling

2　環(huán)保消音膠片的組裝應(yīng)用方法

相比傳統(tǒng)的產(chǎn)品，環(huán)保型消音補強膠片在車體組裝時操作更加便捷，并且由于其材料的環(huán)保特性使得應(yīng)用過程可以用手直接操作，對人體無害，具體應(yīng)用流程如圖2所示。

圖2　組裝應(yīng)用流程圖Fig.2　Application flow chart during assembling

3　環(huán)保消音補強膠片的組裝應(yīng)用前景

3.1　政策扶持

2016年7月8日，為加快重點行業(yè)VOCs(揮發(fā)性有機物）減排，推動工業(yè)綠色化發(fā)展，工信部、財政部聯(lián)合發(fā)布《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物削減行動計劃》（以下簡稱“計劃”）。根據(jù)《計劃》，到2018年，工業(yè)行業(yè)VOCs排放量比2015年消減330萬噸以上，其中要求低（無）VOC膠粘劑產(chǎn)品比例在2018年要達到85%以上，中國膠粘劑行業(yè)將面臨重新洗牌的局面。隨著環(huán)保法規(guī)日趨嚴格，新型交通工具室內(nèi)空氣質(zhì)量強制達標已于2017年1月1日實施，環(huán)保型膠粘劑正在逐漸成為合成膠粘劑的主流產(chǎn)品。

當前國內(nèi)經(jīng)濟面臨由高速增長轉(zhuǎn)入中高速增長的新常態(tài)，內(nèi)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化和質(zhì)的提升已成為當務(wù)之急。此次國家有關(guān)部委發(fā)文，只給2年多的削減VOC排量調(diào)整時間，且在政策、法規(guī)和資金等方面配套出臺許多有力措施，充分顯示了國家在膠粘劑行業(yè)實施綠色與可持續(xù)發(fā)展的決心，這對整個產(chǎn)業(yè)鏈來說，都是一個不可忽視的風向標：溶劑型膠粘劑將逐步被取代，低VOC粘膠劑將迎來爆發(fā)式增長周期。

3.2　市場需求

“十三五”期間（2016-2020年），我國膠粘劑的發(fā)展目標是：產(chǎn)量年均增長率為7.8%，銷售額年均增長率為8.3%，這樣到2020年末，我國膠粘劑的總產(chǎn)量可達1 033.7萬t，銷售額可達1 328.0億元人民幣。在未來幾年，我國膠粘劑行業(yè)在市場力的驅(qū)動作用下，必將朝環(huán)境友好型產(chǎn)品方向發(fā)展，這也將成為推動企業(yè)重點朝產(chǎn)品技術(shù)研究方向進步的動力。有鑒于此，環(huán)保型消音補強膠片在環(huán)保政策和新型交通工具快速發(fā)展的市場雙重壓力下具有長久的發(fā)展前景。

[1]王永龍.一種適用于汽車車身的補強膠片[P].CN 106496954,2017-03-15.

[2]高之香,李建武,李士學,等.一種汽車薄鋼板用補強膠片[P].CN 204278654,2015-04-22.

[3]NITTO DENKO CORP(JP).Method of reinforcing asteelplatewitharesinrubber composition[P].EP:1531040,2005-05-18.

[4]閔志剛.橡膠/環(huán)氧樹脂復(fù)合補強膠片的制備及性能研究[J].化工新型材料,2012,40(4):46-48.

[5]聶志華,雷文民,付存毅,等.薄板補強膠片在汽車工業(yè)中的應(yīng)用[J].粘接,2007,28(3):52-53.

[6]Pinarhasi S,Mengi Y.Elastic layers bonded to flexible reinforcements[J].International Journal of Solids and Structures,2008,45(3-