主题：[转帖]大功率汽车扬声器耐高温胶粘技术

在扬声器和扬声器配件的生产过程中，都离不开胶粘剂的使用，胶粘剂是一种很重要的精细化工产品，其应用已深入到国民经济的各个领域。其中，耐高温胶粘剂在大功率汽车扬声器的生产中己被广泛应用，而且对胶粘剂在特殊环境下耐热性、耐介质性及其它性能的要求愈加苛刻，对于胶粘剂的耐高温性能的定义、分类及评价标准国内外尚未统一。一般来讲，耐高温性应按照在特定温度、时间和介质中能保持设计所要求的胶接强度或具有一定的强度保持率来评定，也就是说耐高温胶粘剂除能满足一定的温度要求外，还必须满足以下综合性能：有良好的热物理和热化学性能；有良好的加工性；在较高的温度和使用工作条件下，有较高的粘接强度和较好的物理机械性能并在规定的时间内能保持这种性能。

目前，大功率汽车扬声器中所使用的耐高温胶粘剂主要以有机胶粘剂为主。有机耐高温胶粘剂种类较多，应用较广的主要有环氧树脂类、酚醛树脂类、有机硅类以及含氮杂环聚合物，近年来，对上述胶粘剂系列的热稳定性、氧化稳定性、粘接性能等方面的研究取得了较大的进展，具体介绍如下：

 1 ．环氧类胶粘剂

环氧树脂（ EP ）是泛指含二个或二个以上环氧基的高分子化合物的总称，是一种从液态到粘稠、固态多种形态的热固性树脂，这类物质不能单独使用，只有和固化剂混合后才能固化交联起到粘接作用。耐高温环氧胶粘剂具有粘接强度高，综合性能好，使用工艺简便的特点。突出优点是固化过程中挥发物少，收缩率小，可在－50——232℃长期工作，最高使用温度可达 500——1000℃ ，因此得到广泛应用。

环氧树脂在高温下的性能主要取决于胶料的热变形温度和热氧化稳定性。环氧树脂本身官能团越多，两个环氧基之间距离越短，固化后树脂交联密度越大，热变形温度越高，耐热性越好，因而选择多官能团的环氧树脂是配制耐热环氧树脂胶粘剂的途径之一。但不经改性的环氧胶粘剂固化后较脆，机械性能、耐热性能差，而环氧树脂、固化剂的分子结构以及它们之间相互反应性决定了固化物的热变形温度和热氧化稳定性，因此，选用耐高温、热稳定性优良的固化剂以及在胶系中加入增韧剂、抗热氧剂和其它功能性填料是改善环氧胶粘剂的有效途径。

 2 ．酚醛脂类胶粘剂

酚醛树脂是苯酚（或酚类有机物）与甲醛在酸或碱催化剂存在下缩聚而成的热塑性或热固性树脂，是开发最早的耐高温树脂，在胶粘剂领域中，其用量和产量都很大。酚醛树脂胶粘剂粘合力强，有良好的耐化学腐蚀和电绝缘性能，耐高温（在 300 ℃ 下，具有很高的粘接强度）。酚醛树脂可与多种聚合物共混改性，如聚乙烯醇缩醛、聚酞胺、氯丁橡胶等。耐高温改性酚醛树脂主要是用丁睛橡胶来改性的，这类胶粘剂的综合物理机械性能、耐老化、耐介质和抗疲劳性能均很好，可以作为胶液或胶膜使用，也可以粘接钢、不锈钢、铝合金、钛合金及其它金属。但纯的酚醛树脂脆性大，剥离强度低，硬度高，韧性差，并且在高温下易分解，施胶工艺比较复杂，因此在一些领域限制了该胶的应用。

 3 ．耐高温有机硅胶粘剂

有机硅胶粘剂可分为硅树脂胶粘剂和硅橡胶胶粘剂，其聚合物含有无机结构Si-0键，兼有无机和有机材料的某些性能，可在很宽的温度内（－60——1200℃ ) 保持理化性能不变。

有机硅树脂是以聚有机硅氧烷及其改性体为主要原料的一类耐高温胶粘剂，常用于高温保护层。纯有机硅树脂胶粘剂具有优异的耐热性能，可在－60——400 ℃ 下长期使用，短期使用至 450—— 550 ℃ ，瞬间使用可达 1000——1200 ℃ ；但主要缺点是性脆，粘接强度低，固化温度过高。为获得更好的高温理化性能，常用酚醛、环氧、聚氨酯等树脂对其改性，降低固化温度和减少固化时间，可达到粘附性好，室温固化、耐高温度的要求。

硅橡胶胶粘剂分为热硫化硅橡胶胶粘剂和室温硫化硅橡胶胶粘剂。前者近年来有一定的发展，但具硫化工艺比较复杂；而后者因其硫化工艺简单，同时又具有耐氧化、耐高低温变化，耐寒、耐臭氧和优异的电绝缘性能等，日益受到人们的重视，目前发展很快，已达到上百个品种。

 4 ．含氮杂环类的胶粘剂

在耐高温有机胶粘剂中，杂环高分子化合物的耐热性最好，品种主要有聚酰亚胺、聚苯并咪唑和聚苯基喹恶啉，其中聚酰亚胺（PI）是迄今工业上应用耐热等级最高的一种商业化聚合材料。

聚酰亚胺（ PI ）是指分子链中含有酰亚胺环状结构的环链高聚物，具有优良的耐热老化性能和化学稳定性、耐容积性、热膨胀系数小以及优异的力学性能和电性能。根据其合成及加工成型方法，可分为缩聚型和加工型。缩聚型聚酰亚胺最早是由芳香族四酸二酐与芳香族二胺在极性溶液中反应生成聚酰胺酸，再加热脱水缩合而成。通过把柔性基团引入 PI 主链，并在 PI 上引入侧链等方法降低了 PI 分子的刚性，增加柔性，得到热塑性 PI ，使 PI 胶粘剂有了重要进展。加工型 PI 是由不饱和活性基团，通过端基间反应而形成高度交联网络的，这种交联网络是热固型的，可用热固型塑料加工方法来加工，没有气孔，与各种填料混溶性好，性能稳定。

聚苯并咪唑（ PBI ）是另一种重要的耐高温胶粘剂，是由芳香族四胺与芳香族二元羧酸或其衍生物经缩聚反应而得。对许多金属及非金属材料均有良好的粘接性能，起始粘接强度较高，有良好的耐水、耐油、耐高温及瞬间超高温性能，可在－253——260℃下长期使用，在 539 ℃ 下短期使用。但由于PBI分子结构中 N 一 H 键存在导致耐热老化性能欠佳和原料成本高昂，使得 PBI 胶粘剂至今未得到广泛应用。

聚苯基喹恶啉（PBO）是由双（邻）苯二胺和对苯二甲酸化合物缩聚而成，是一种耐高温的芳杂环高聚物。在 500 ℃ 加热 3h 不分解，易成膜，可用作大面积的粘接。但价格昂贵，加工温度高（ 370 ℃ ）限制了其广泛应用。

在汽车扬声器中耐高温胶粘剂应用也将日益扩大，对其技术要求也愈加苛刻。尽管耐高温胶粘剂新产品、新用途不断被报道，但迄今为止，限于胶粘剂本身的固有缺陷，其性能很难有根本上的突破，这在很大程度上限制了它们的应用。当今耐高温胶粘剂研究的发展趋势主要表现在以下几个方面：

1、开发新型的有机耐高温胶粘剂，制备出耐高温、力学性能好、高耐久性的胶粘剂。

2、利用和开发新型的改性技术对现有的耐高温树脂进行改性，提高其综合性能，扩大应用范围。

3、利用纳米材料和晶须材料等新型材料的特殊性能制备出高性能核心功能的复合胶粘剂。

4、开发新型的无机胶粘剂，改善并提高对基材的粘接强度、降低脆性和耐水性等性能，使其能适用于各种产品。

作者：上海康达化工有限公司 陆企亭 侯一斌

在“十五”期间，我国电声器件产业高速发展，技术水平和产品质量迅速提高，形成了从部件加工到成品设计和生产的完整的产业链，已成为世界第一的电声器件生产国和出口国，全球电声器件的生产中心。为了满足市场对电声器件越来越高的要求，电声行业在不断创新，新技术、新材料的应用日益增多。与此同时，也对胶粘剂在电声器件中的应用提出了新的挑战，本文概述了扬声器胶粘剂所面临的新挑战、新进展和发展趋势。

一、扬声器胶粘剂面临的新挑战

1．扬声器的大功率化

超低音扬声器和汽车扬声器的发展趋向于大功率、大口径，例如JBL公司的W15GTI超低音扬声器额定功率2000W，瞬时功率5000W，MAGNAT公司的Omega 530扬声器口径为20″，更大的扬声器口径在30 ″以上。对胶粘剂的挑战：Psychotenology，Inc.在2006 ALMA冬季会议上发表的《测量音圈温度的实时系统》论文表明，扬声器在某种工作条件下音圈温度可高达350℃以上。这足以表明越来越大功率、口径的扬声器对胶粘剂尤其是中心胶粘剂的耐温要求也越来越高。

2. 扬声器的微型化

随着手机、笔记本电脑、MP3、MP4、PDA等向小型化和微型化发展，要求这些产品使用的扬声器要微型化、高保真。例如日本村田制作所最新研制的压电扬声器外形尺寸只有31×16×1mm³。

对胶粘剂的挑战：除了要考虑胶粘剂本身对音质的影响外，还要考虑施胶工艺的一致性对音质的影响，即胶粘剂要便于涂胶量的控制和保证混合或固化效果的一致性。

3. 扬声器新材料的多样花

随着材料科学技术的快速发展，近年来开发出了大量的新材料扬声器配件，既提高了扬声器的性能又增加了美观效果。几乎所有的配件都有新材料的应用：

T铁、夹板：镀铬、电泳漆

磁钢：钕铁硼、铝镍钴

盆架：PP、镀金、精铜和铝质盆架

振膜：PP、HOROFINE、纯丝、纯碳、聚酯、金属钛、铝、钻石振膜、Kevlar®

弹波：NOMEX、PEEK

音圈：Kapton、金属

对胶粘剂的挑战：对各种新材料的粘接。

4. 国际市场的环保要求

2003年欧盟发布了RoHS-2002/95/EC指令《电子和电气设备限制有害物质法规》，2006年7月1日强制实施，具体要求为：

         Pb               1000ppm

         Cd               100ppm

         Hg               1000ppm

         Cr+6             1000ppm

         PBB              1000ppm

         PBDE             1000ppm

2003年欧盟发布了WEEE-2002/96/EC指令《废弃电子设备指令》， 已于2005年8月13日强制实施。指令对废弃电子设备的回收提出了要求。扬声器属消费类设备，回收率要达到70%，再利用率要达到50%。

2006年2月28日我国七部委联合颁布了《电子信息产品污染控制管理办法》，将于2007年3月1日开始实施。

对胶粘剂的挑战：要求胶粘剂所含有毒物质符合限量要求，适用于采用环保新材料的扬声器的配件的粘接，胶粘剂不仅要对扬声器部件粘接牢固，还要易于回收时部件的分离。

5.扬声器设计的新颖化近年来在扬声器的结构设计方面也有许多创新，NOKIA TECHNOLOGY GMBH (DE)在数个国家申请了无胶接耐高温音圈结构设计专利，音圈耐温可达350℃以上。我国甘肃稀土研究公司开发设计的无振膜扬声器，中文产品名称为“自由听”，没有了振膜和弹波，也就不用中心胶、边缘胶和弹波胶。2006年1月16日丰田公司宣布新款“Estima”的所有车型上均采用了通过振动车顶内衬来形成扬声器的平板扬声器技术。该技术采用英国New Transducers Limited的NXT平板扬声器技术。

对胶粘剂的挑战：由于这些新颖的设计与传统的扬声器结构完全不同，不仅是对扬声器胶粘剂技术水平的挑战，更是对扬声器胶粘剂发展前途的挑战。

二、       国内外扬声器胶粘剂的发展概况

1．国内外扬声器胶粘剂的主要生产厂商国外的扬声器胶粘剂生产厂商主要有美国的Hernon、Dymax、 德国的Henkel Loctite、日本的Cemedine、Nogawa 、Denka。国内扬声器胶粘剂生产厂商主要有上海康达、上海三花、惠州恒大、立叁（台湾）等。

2.国内外扬声器胶粘剂的质量水平

目前国内外扬声器胶粘剂的质量水平还存在一定的差距，主要表现在国内一些胶种的性能比国外产品差和产品的质量稳定性不是很好。所以，目前国外产品主要用于中高档扬声器，国内产品主要用于中低档扬声器。

3. 国内外扬声器胶粘剂的应用现状

国内扬声器用胶以双组份丙烯酸酯胶和单组份溶剂胶为主，存在性能、气味和毒性等问题。欧美国家扬声器用胶以厌氧胶和高性能α-氰基丙烯酸酯胶为主， UV胶、环氧胶的应用在逐步增多。厌氧胶有单组份、低气味、快固化的优点，高性能α-氰基丙烯酸酯胶具有无溶剂、单组份、固化快、材料适用性好的优点。

另外，国外正在开发和应用性能更好、施胶工艺更方便、更具环保性的新胶种，例如UV固化α-氰基丙烯酸酯胶、VL胶（可见光固化胶）、多重固化UV胶和预活化单组份环氧胶等。

4. 国内外扬声器胶粘剂的新进展

（1）厌氧胶

厌氧胶用于间隙小于0.125的磁路粘接，与促进剂配合使用可在几十秒钟内定位，24小时完全固化。例如Hernon 公司的 Hasa 716厌氧胶和EF Primer 50促进剂，适用温度范围-50/121℃。

Dymax846系列厌氧胶，粘度5000-30000cPs，与540-ER促进剂配合使用，适用温度范围-55/150 ℃；

（2）丙烯酸酯胶

丙烯酸酯胶用于间隙大于0.125的磁路粘丙烯酸酯胶接，与促进剂配合使用可在几十秒钟内,24小时完全固化。例如Hernon 公司的ReAct 727丙烯酸酯胶和EF Primer 56促进剂，适用温度范围-50/121℃。

Loctite公司324/7075、326/7694、332/7387、392/7387丙烯酸酯胶与促进剂的组合, 高粘度17000 -200000cps,332耐温性能最好为-50/200℃。

美国Cyberbond公司Cybercryl 1326丙烯酸酯胶/Cybercryl 1094促进剂，室温几分钟定位，30min/90℃完全固化，适用温度范围-55/160℃，产品需零度储存。

（3）高性能α-氰基丙烯酸酯胶

α-氰基丙烯酸酯胶经过改性，可以满足不同粘度、耐温性和柔韧性要求，与促进剂配合使用，可以快速深层固化和防止表面白化，除了磁路外的部位都有应用α-氰基丙烯酸酯胶的。例如Hernon 公司Quantum 147与EF Primer 58促进剂用作中心胶，使用EF CA Primer 42促进剂可用于PP、PE材料，适用温度范围-55/107℃，定位/完全固化时间为40-50s/24h。Quantum 134 与 EF Primer 58促进剂可用于音盆/盆架、弹波/盆架、防尘帽/音盆、压条/音盆等部位的粘接，定位/完全固化时间为40-50s/24h，适用温度范围-55/82℃；

Loctite公司高弹性α-氰基丙烯酸酯胶具有很好的弹性，使用770、793、7951等促进剂可用于PP材料中心等部位的粘接。Loctite公司Product4303 UV固化α-氰基丙烯酸酯胶，定位/完全固化时间为5s/24h，15s固化深度可达7mm。

Lord公司CA5019 α-氰基丙烯酸酯胶对于塑料和金属的定位时间为15s 和25s，适用温度范围 -53/121℃， 用于多孔材料和PP、PE、PTFE不用表面处理。

Adhesive Systems，Inc.的RP2400耐高温α-氰基丙烯酸酯胶，适用温度范围-65/180℃，使用Quick-TAC2促进剂，可加速固化、防止白化。 

（4）UV胶

由于UV胶具有单组份、固化快、耐温高、环保等优点，在扬声器装配中的应用逐渐增加，例如Dymax公司不同耐热等级的UV中心胶，LIGHT WELD 20138定位/完全固化时间为0-60s/24h，适用温度范围-30/125 ℃，ULTRA LIGHT WELD3094 系列定位/全固化时间为2-20s/24h，适用温度范围-55/180 ℃，ULTRA LIGHT WELD 9-20453定位/全固化时间为2-20s/24h，适用温度范围-55/200 ℃。Dymax公司还新开发了Multi-Cure 605系列多重固化UV胶，UV固化35s定位，用促进剂活化几分钟定位， 110℃ /60min、120℃/ 30min、150℃ /15min加热完全固化。将UV固化和其它固化方法相结合，可以用于磁路等非透明材料的粘接。

Loctite公司的3106、3107、3108、3175 UV胶用于代替八字胶和用于音圈漆包线端头的固定。

Loctite公司还推出了VL胶（可见光固化胶）3552、3553，在保持UV胶优点的基础上，减少了固化设备投入，避免了UV对人体的伤害。

（5）环氧胶

环氧胶具有良好的耐热性，主要应用为中心胶。由于双组份环氧胶对于配比和混合要求严格，使用不方便，目前环氧胶向单组份发展。Leepoxy Plastics, Inc.的 LEEBOND E30025-1 环氧中心胶，可选用三种固化剂，比例均为10：1，固化条件分别为20s、 60s、 90s /66℃，耐温200℃。

Hernon 公司的Conebonder 395 单组份环氧中心胶，固化条件为150 ℃/1.5 min或120 ℃/ 2.5 min或100 ℃/ 7min，耐热204 ℃。Loctite公司2006年最新推出的预活化单组份环氧胶，通过UV照射使其预活化，在一定的时间内粘接装配后可很快定位，可通过控制UV照射的时间来调节可调节操作，UV照射的时间范围为5-12s，可操作时间为40-250s。60℃加热几分钟或室温6h即可完全固化。预活化单组份环氧胶克服了UV胶不能用于不透光材料的缺点，不但可以用于中心部位，还可以用为磁路等其它部位。（6）其它胶种

Hernon 公司的Hernon Voice Coil Bonder 360 单组份酚醛丁腈胶用于Kapton骨架/线圈、Kapton音圈/Kapton振膜的粘接 ，固化条件为20 min/ 82.3 ℃ + 204 ℃/45min+65 ℃ / 12 h，耐热可高达315 ℃。Lord公司的Lord® 7542 双组份聚氨酯胶，体积比1：1，通过静态混合器混合施胶，操作时间 4-5 min/24 ℃，1h/室温或6-8min /60 ℃ 或  1.5 min/ 93 ℃初固，延长一倍时间即可固化完全，用于泡沫边、橡胶边、音盆、弹波、防尘帽、压条等部位的粘接。

(7)康达新产品

磁路胶：WD1089和WD1190丙烯酸酯磁路胶在保持原有磁路胶固化速度快、粘接强度高优点的基础上，明显降低了气味和酸性。

WD1053耐高温丙烯酸酯中心胶：与在国内使用比较多的国外某品牌中心胶的耐温性能基本一致。

WD   PP盆氯丁型中心胶：与在国内使用比较普遍的众多国外品牌中心胶相比，对PP材料的剥离强度有明显的提高。

耐高温改性双马来酰亚胺中心胶：120℃烘干45min后粘接，200℃/2h+230℃/2h固化，具有好的耐热老化性能，适用温度范围 -70/270℃，主要用于高音振膜和音圈的粘接。对不同材料也有良好的粘接强度和耐温性能。磁路胶底涂剂(镀铬专用)：对镀铬T铁和夹板有非常好的粘接效果，抗跌落性能非常好，破坏性试验均为磁钢破坏。

三、“十一‧五”扬声器胶粘剂的发展趋势

1.开发适用于扬声器新材料粘接的胶粘剂

要开阔思路,引进更多种类胶粘剂在扬声器装配中的应用,以满足日益增多的扬声器新材料的粘接要求。

2.提高胶粘剂的耐温性能

向改性丙烯酸酯、常温固化环氧、中温固化改性双马来酰亚胺等反应型胶种方向努力，提高耐温性能，以满足大功率扬声器的要求。

3.简便施胶工艺，稳定装配质量

开发UV胶、高性能、低气味的α-氰基丙烯酸酯胶等单组份胶粘剂和底涂型丙烯酸酯胶、厌氧胶，简便施胶工艺，稳定装配质量,提高生产效率。

4.逐步提高胶粘剂的环保水平

首先淘汰含有毒溶剂的胶粘剂，再淘汰溶剂型胶粘剂，开发无溶剂或水基胶粘剂；然后开发UV、VL、预活化环氧胶等环保、节能型胶粘剂；最终开发热熔胶等既环保、节能又易于扬声器分解回收的胶粘剂。

5.开发能改善扬声器声学性能的胶粘剂

目前扬声器胶粘剂的开发主要考虑粘接方面的问题,基本没有考虑胶粘剂对扬声器声学性能的影响,主要是胶粘剂开发人员没有掌握足够的扬声器声学知识,今后要努力培养既懂胶粘剂又懂声学的跨学科专家,开发能改善扬声器声学性能的胶粘剂。