结构胶在不同领域的选型指南

发布时间:2025-11-11
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结构胶在不同领域的

选型指南

可持续能源事业的践行者
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结构胶类型及核心性能概述
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结构胶按化学体系可分为以下六大类,其性能特点与适用场景差异显著:

环氧树脂胶

性能:拉伸强度可达 35MPa 以上,耐温范围 - 60℃~150℃,耐化学腐蚀,固化收缩率 < 1%。

典型应用:需高强度结构承载的场景,如金属 - 金属、金属 - 复合材料粘接。

聚氨酯胶

性能:弹性模量 100-300MPa,伸长率可达 300%,耐低温性能突出(-40℃仍保持韧性),但长期耐湿热性较弱。

典型应用:需吸收振动或形变的场景,如塑料 - 金属柔性连接。

丙烯酸酯胶

性能:室温快速固化(5-30 分钟),剪切强度 20-30MPa,对多种基材(如铝、PC、碳纤维)无需底涂即可粘接。

典型应用:自动化产线的快速装配场景。

有机硅胶

性能:耐温范围 - 55℃~200℃,抗紫外线老化,IP68 级防水,但机械强度较低(拉伸强度 1-3MPa)。

典型应用:需长期户外耐候的密封场景。

乙烯基酯胶

性能:兼具环氧树脂的强度与不饱和聚酯的低粘度,耐腐蚀性优异,适合 FRP 复合材料粘接。

典型应用:化工设备防腐、风电叶片制造。

厌氧胶

性能:隔绝空气后快速固化,锁固力强(螺纹锁固扭矩可达 20-50N・m),但不适用于大间隙填充。

典型应用:螺栓防松、轴承固持。

新能源汽车领域的深度应用
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01
动力电池系统

电芯与模组固定

需求:承受 3000 次以上充放电循环的膨胀应力(0.1-0.3MPa),导热系数≥1.0W/(m・K),阻燃等级 UL94 V-0。

方案:

    环氧结构胶(双组分):拉伸强度 8-12MPa,耐温 - 40℃~150℃,用于电芯与液冷板粘接,接触热阻可降至 0.1℃・cm²/W 以下。

    聚氨酯导热胶:弹性模量 200MPa,可吸收电芯膨胀应变,同时实现结构粘接与导热功能。

电池包密封

需求:IP68 级防水,耐电解液腐蚀,抗振动疲劳(10Hz-2000Hz 扫频测试无失效)。

方案:

    改性有机硅胶:伸长率≥200%,耐电解液浸泡(1000 小时后质量变化 < 2%)。

    MS 胶(硅烷改性聚醚):初粘力高,可替代传统焊接工艺,简化装配流程。

导电连接与绝缘

需求:电导率≤10^-6 S/cm(绝缘场景)或≥10^4 S/cm(导电场景),耐电压≥5000V。

方案:

    环氧灌封胶:介电强度≥25kV/mm,用于电池模组 PCB 板防潮封装。

    导电银胶:体积电阻率≤10^-3 Ω・cm,用于极耳与汇流排粘接。

02
车身轻量化

铝合金框架粘接

需求:剪切强度≥25MPa,耐盐雾腐蚀(中性盐雾试验 1000 小时无锈蚀),减重效果达 30% 以上。

方案:丙烯酸酯结构胶(双组分),固化后弹性模量 1500-3000MPa,可替代铆接工艺。

碳纤维复合材料粘接

需求:抗冲击强度≥20kJ/m²,耐湿热老化(85℃/85% RH 环境下强度保持率≥80%)。

方案:环氧结构胶(触变型),通过表面等离子体处理提升对碳纤维的粘附力,胶层厚度控制在 0.05-0.1mm

无人机领域的关键应用
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机身与机翼结构

碳纤维复合材料胶接

需求:拉伸强度≥40MPa,耐温 - 55℃~120℃,动态疲劳寿命≥10^6 次(应力幅值 10MPa)。

方案:双组分环氧结构胶,采用阶梯式固化工艺(室温预固化 + 80℃后固化),胶层均匀性控制在 ±0.02mm。

金属 - 复合材料混合连接

需求:剪切强度≥30MPa,抗剥离强度≥5N/mm,适应无人机高机动飞行的复杂应力环境。

方案:改性丙烯酸酯胶,对铝合金与碳纤维的粘接强度差异≤10%,可实现异种材料的等强度连接。

电子设备封装

PCB 板级防护

需求:IP67 级防水,耐振动(随机振动测试 20G RMS,20-2000Hz),介电损耗≤0.002(1GHz)。

方案:单组分有机硅灌封胶,通过真空脱泡工艺消除内部气泡,固化后硬度邵氏 A 30-40。

光学镜头密封

需求:透光率≥95%(400-700nm),耐紫外线老化(QUV 测试 1000 小时黄变指数 ΔE<2)。

方案:UV 固化环氧胶,固化速度≤10 秒,胶层厚度控制在 50-100μm。

工业领域的多元化应用
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风电与光伏

风电叶片制造

需求:动态疲劳强度≥20MPa(10Hz 循环加载 10^7 次),耐盐雾腐蚀(中性盐雾试验 3000 小时无失效)。

方案:

    环氧结构胶(双组分):弹性模量 2000-3000MPa,用于叶片主梁与腹板粘接。

    乙烯基酯胶:粘度≤500mPa・s,适合真空导入工艺,固化后弯曲强度≥200MPa。

光伏组件封装

需求:耐湿热老化(85℃/85% RH,1000 小时后剥离强度≥2N/mm),透光率≥92%(380-1100nm)。

方案:双组分有机硅胶,硫化后硬度邵氏 A 45-55,可耐受 25 年户外环境。

电子与半导体

芯片倒装封装

需求:剪切强度≥20MPa,热膨胀系数(CTE)匹配硅芯片(≤3ppm/℃),固化温度≤150℃。

方案:底部填充胶(Underfill),通常采用环氧体系,通过毛细作用填充芯片与基板间隙。

功率器件散热

需求:导热系数≥5.0W/(m・K),绝缘电阻≥10^12Ω,可承受 1000 次以上热循环(-40℃~150℃)。

方案:石墨烯改性环氧胶,通过定向填充技术实现各向异性导热。

重型机械与轨道交通


齿轮箱密封

需求:耐润滑油浸泡(1000 小时后体积膨胀 < 5%),耐压≥1.5MPa,抗冲击振动(加速度 50G)。

方案:厌氧密封胶,填充间隙≤0.2mm,固化后耐压强度≥3MPa。

高铁车厢连接

需求:剪切强度≥35MPa,耐温 - 40℃~80℃,抗疲劳寿命≥10^6 次(应力幅值 15MPa)。

方案:双组分聚氨酯结构胶,弹性模量 800-1200MPa,可替代传统焊接工艺。

选型
性能优先级排序

结构承载场景:强度(拉伸 / 剪切)> 耐温 > 抗疲劳。

密封防护场景:耐候性(UV / 湿热)> 防水等级 > 耐化学性。

电子应用场景:绝缘 / 导电性能 > 热膨胀匹配 > 工艺适配性。

工艺匹配要点

自动化产线:优先选择快固型(如丙烯酸酯,表干时间 < 10 分钟)或预成型胶膜。

复杂曲面粘接:需触变性≥4.5 的膏状胶,防止流挂。

大间隙填充:选用流动性好(粘度 < 5000mPa・s)的环氧或聚氨酯体系。

成本优化策略

小批量生产:单组分胶(如有机硅)降低设备投入。

大规模制造:双组分胶(如环氧)通过自动化点胶提升效率。

长期维护:可逆性胶(如 UV 固化胶)降低维修成本。

合规性要求

汽车行业:需通过 UL94 V-0、ISO 17025 认证,符合 REACH/RoHS 指令。

食品接触:需 FDA 认证(如有机硅胶)。

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