灌封膠膠粘劑在新興行業(yè)的具體應(yīng)用介紹
由于膠黏劑具有可以實(shí)現(xiàn)同種或異種材料的連接、接頭部位無(wú)應(yīng)力集中、粘接強(qiáng)度高、易于實(shí)現(xiàn)化合自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域,已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的化工產(chǎn)品。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展也為膠粘劑行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間,因此我國(guó)膠粘劑行業(yè)得到了快速發(fā)展。
我國(guó)膠黏劑行業(yè)除了產(chǎn)量和銷(xiāo)售額持續(xù)快速增長(zhǎng)外,膠黏劑的技術(shù)水平也不斷提高,開(kāi)發(fā)出來(lái)大量達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的產(chǎn)品,并呈現(xiàn)出產(chǎn)品向著改性型、反應(yīng)型、多功能型、納米型等方向發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域向著新能源、節(jié)能環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)聚焦的發(fā)展趨勢(shì)。
1、太陽(yáng)能發(fā)電用膠
太陽(yáng)能電池用膠主要為環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠、EVA膠膜、硅酮膠。環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠用于太陽(yáng)能電池硅片的切割,對(duì)其強(qiáng)度、應(yīng)力及工藝性要求很高;EVA膠膜用于太陽(yáng)能電池組件的組裝,將單晶硅電池的玻璃面板與硅片及背板或?qū)⒈∧る姵氐牟A姘迮c背膜粘接組裝在一起,對(duì)其強(qiáng)度、透光性、耐候性、防水汽滲透要求高;硅酮膠用于太陽(yáng)能組件邊框密封和接線盒灌封,對(duì)邊框密封要求耐候性和防水汽滲透性好,用于接線盒灌封要求電性能和導(dǎo)熱性好。估計(jì)2010年太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的用膠量為:環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠315噸(硅片產(chǎn)量約為10GW),EVA膠膜56000噸,硅酮膠12000噸,產(chǎn)值分別為8500萬(wàn)、22.4億和8.4億。
由于太陽(yáng)能電池對(duì)壽命及安全性要求高,應(yīng)用于太陽(yáng)能的膠粘劑需要通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)的IEC61215:2005標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證和UL認(rèn)證。另外,如何提高EVA膠膜的透光率或采用透光率更高的新膠膜材料,以提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率,采用新的密封膠替代硅酮膠,以提高太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)效率,都是太陽(yáng)能電池用膠粘劑的重點(diǎn)研究課題。
2、塑料包裝復(fù)合材料用膠
塑料包裝復(fù)合材料是用膠粘劑將多層不同特性的薄膜粘合成一個(gè)整體的塑料包裝材料,由不同的薄膜材料復(fù)合形成的包裝材料具有防潮、防透光、耐蒸煮、耐腐蝕、成本低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種食品、飲品、藥品、生活用品和醫(yī)療用品的包裝。
無(wú)溶劑聚氨酯復(fù)膜膠完全解決了上述溶劑型產(chǎn)品存在的問(wèn)題,屬于節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品。從20世紀(jì)80年代起,歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始大量使用無(wú)溶劑復(fù)膜膠,新增復(fù)合生產(chǎn)線用膠量幾乎都是無(wú)溶劑復(fù)膜膠。我國(guó)無(wú)溶劑復(fù)合技術(shù)起步較晚,無(wú)溶劑復(fù)膜膠的用量占復(fù)膜膠總量的比例還很低。近幾年,隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保、安全、衛(wèi)生的重視程度越來(lái)越高,以及生產(chǎn)商和用戶環(huán)保、安全、衛(wèi)生意識(shí)的提高,無(wú)溶劑聚氨酯復(fù)膜膠的應(yīng)用明顯擴(kuò)大,估計(jì)2010年用量1100噸,較2009年增長(zhǎng)了30%左右,今后幾年無(wú)溶劑聚氨酯復(fù)膜膠市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)將更快,最終完全取代無(wú)溶劑型產(chǎn)品。
3、汽車(chē)輕量化用膠
我國(guó)是汽車(chē)生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),從2005年至2010年我國(guó)的汽車(chē)銷(xiāo)量年平均增長(zhǎng)率達(dá)到了24.4%,2009年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量雙雙突破1300萬(wàn)輛,成為世界第一汽車(chē)生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó),今后幾年還將保持10%以上的增速。我國(guó)在汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展的同時(shí),面臨著能源和環(huán)境壓力也越來(lái)越大。因此,汽車(chē)輕量化越來(lái)越得到政府的重視和鼓勵(lì),成為我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的主要方向。隨著汽車(chē)輕量化進(jìn)程的推進(jìn),鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等輕質(zhì)材料在汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越多,這些材料大部分無(wú)法采用焊接、鉚接等傳統(tǒng)的連接工藝,需要用結(jié)構(gòu)膠粘劑進(jìn)行粘接。
同時(shí),玻璃鋼部件在汽車(chē)上應(yīng)用的增加,也增加了對(duì)基體樹(shù)脂的需求量。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2010年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量為1,800萬(wàn)輛,汽車(chē)膠粘劑用量約為15.7萬(wàn)噸,其中結(jié)構(gòu)膠膠粘劑用量約為11.1萬(wàn)噸。隨著汽車(chē)輕量化技術(shù)的發(fā)展,汽車(chē)結(jié)構(gòu)膠粘劑用量的增速將會(huì)明顯高于汽車(chē)產(chǎn)量的增速,為結(jié)構(gòu)膠粘劑在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了廣闊空間。當(dāng)然,汽車(chē)輕量化不僅對(duì)膠粘劑的需求量增加了,同時(shí)也對(duì)膠粘劑提出來(lái)更高的要求,如對(duì)新型工程塑料、復(fù)合材料的粘接強(qiáng)度高,耐候性和耐疲勞性好等要求。
4、節(jié)能建筑用膠
由于玻璃鋼材料具有很多優(yōu)點(diǎn),如具有很好的可設(shè)計(jì)性、力學(xué)性能、裝飾性、透光性、隔熱性、隔音性、電性能、耐化學(xué)腐蝕性,在建筑工業(yè)中大量使用了玻璃鋼材料,即可用作承載結(jié)構(gòu),也可用作輔助結(jié)構(gòu)或裝飾材料,對(duì)減輕建筑物自重,提高建筑物的使用功能,改革建筑設(shè)計(jì),加速施工進(jìn)度,降低工程造價(jià),提高經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能環(huán)保等都十分有利。
玻璃鋼材料的制造需要大量的環(huán)氧基體樹(shù)脂,同時(shí)玻璃鋼材料的應(yīng)用還需要大量環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行粘接。估計(jì)2010年環(huán)氧建筑膠粘劑需求量為1.2萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2014年需求量將達(dá)到1.6萬(wàn)噸,其中建筑加固用膠2800噸。此外,隨著其他新型設(shè)計(jì)和新型復(fù)合材料在建筑中的應(yīng)用,對(duì)結(jié)構(gòu)膠粘劑的需求量還會(huì)不斷增加。
5、風(fēng)力發(fā)電用膠
我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的迅猛發(fā)展為葉片用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑和環(huán)氧基體樹(shù)脂的應(yīng)用提供了巨大的市場(chǎng)空間。環(huán)氧基體樹(shù)脂是生產(chǎn)葉片和葉片模具的主體材料之一,環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠用于風(fēng)電葉片上殼體和下殼體的粘接。目前,國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組絕大多數(shù)為1.5MW的機(jī)型,每個(gè)機(jī)組需要三個(gè)葉片,每個(gè)葉片環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的用量約為0.35噸,環(huán)氧基體樹(shù)脂的用量約為2噸。若2020年我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到2.3億KW,需新增風(fēng)電裝機(jī)容量約1.88億KW,環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠和環(huán)氧基體樹(shù)脂的需求量分別為13.1萬(wàn)噸和75萬(wàn)噸,產(chǎn)值分別為65億和262.5億。以2010年我國(guó)新增裝機(jī)容量16500MW為基數(shù),2020年達(dá)到累計(jì)裝機(jī)容量2.3億KW,平均年增長(zhǎng)速度不足5%,實(shí)際增長(zhǎng)速度可能會(huì)更高一些。
由于要求風(fēng)電葉片的使用壽命大于20年,對(duì)環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑和環(huán)氧基體樹(shù)脂的要求很高,既要有很好物理性能又要有很好的耐久性。因此,這些產(chǎn)品在正式應(yīng)用之前需要通過(guò)國(guó)際權(quán)威的德國(guó)勞氏認(rèn)證(GL認(rèn)證)以及用戶的測(cè)試和驗(yàn)證,具有較高的進(jìn)入門(mén)檻。風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)是向著特大型化發(fā)展,2.5MW和3.0MW的機(jī)型已經(jīng)研制成功,5.0MW和6.0MW的機(jī)型也在研制進(jìn)程中,將對(duì)葉片用結(jié)構(gòu)膠粘劑和基體樹(shù)脂提出更高的要求或新的要求。
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