在电动汽车（EV）总成中，金属与塑料复合材料的粘接日益增多，以实现轻量化目标。然而，当温度或湿度发生变化时，这两种材料的形变速率很少能保持一致。这种不匹配正是导致售后常见故障的隐性诱因：接头在初始拉拔测试中表现合格，但在使用数月后却发生开裂。解决这一难题通常取决于一个常被忽视的胶粘剂性能——胶层在断裂前能够拉伸的程度。因此，一款专为柔韧性而非仅凭机械强度设计的金属-塑料粘接胶便成为了切中要害的解决方案。
本技术概述基于一款专为解决此类失效模式而设计的生物基长链氰基丙烯酸酯金属-塑料粘接胶的已发布数据：Bostik Born2Bond Ultra K85
轻量化难题：为什么金属-塑料接头会随着时间推移而失效
每种材料都有其热膨胀系数（CTE）——即材料受热膨胀和受冷收缩的速率。金属与塑料复合材料的 CTE 并不相同。当金属支架与塑料复合材料外壳粘接在一起时，无论是由于电池充放电循环、发动机舱热浸，还是季节性户外暴露，每当温度或湿度发生变化，这两个部件都会以不同的速率膨胀和收缩。
刚性的胶层无法释放这种差异化位移。应力会集中在粘接界面处；经过足够的循环次数后，即使初始拉伸测试结果非常理想，接头也会发生剥离、开裂或脱层。
当刚性胶粘剂遇到柔性接头时会发生什么力学变化
想象两根由不同材料制成的直尺，边缘对边缘黏合在一起，然后对其微微加热。如果胶层是刚性的，它无法协调其中一根直尺比另一根移动得更多的情况，因此应力必须寻找释放出口——在粘接界面形成微观裂纹。如果胶层足够柔韧，能够延伸并复原，它就会吸收这种差异化位移，而不是将其转化为裂纹。
这正是工程师在为异质材料接头指定胶粘剂之前需要评估的机理：不仅要看它有多强，更要看它在断开前能拉伸多少。
断裂伸长率：评估胶粘剂时首要核对的关键指标
断裂伸长率衡量的是固化后的胶粘剂在断裂前能够拉伸的程度。它是胶层承受上述差异化膨胀能力的最直接体现。根据波士胶（Bostik）公布的技术数据，传统的氰基丙烯酸酯胶粘剂所能提供的拉伸度非常有限：
| 胶粘剂类型 | 断裂伸长率 | 粘接特性 |
|---|---|---|
| 标准 ECA | 2% | 脆性 |
| MECA | 8% | 较低脆性 |
| Born2Bond Ultra K85 (bioCA) | 30% | 柔性 (Flexible) |
30% 的伸长率数据意味着，固化后的胶层在失效前可以比标准 ECA 多伸长约 15 倍。在实际应用中，正是这一特性使得金属-塑料复合材料接头（例如日常承受热循环的电动汽车外壳）能够随基材同步弯曲与形变，而不会在最初几十个循环后就发生开裂。
请观看下方三种胶粘剂的柔韧性对比测试视频。
应力验证：85:85加速老化与浸泡测试数据
伸长率数据只有在加速老化条件下保持稳定才具有实际价值。波士胶（Bostik）使用两项行业公认的应力测试验证了 Ultra K85 的性能：85:85 耐久性测试（85°C 和 85% 相对湿度，评估湿热综合作用下长期粘接耐久性的标准加速老化方案）以及模拟反复清洗暴露的热水浸泡测试。
| 测试条件 | ECA | MECA | Born2Bond™ Ultra K85 |
|---|---|---|---|
| 低碳钢 85:85 测试（粘接性能衰减时间） | 最多 170 小时 | 100 小时以下 | 超过 1,000 小时（42 天） |
| ABS 基材 85:85 测试 | — | — | 长达 5,000 小时（208 天） |
| 70°C 肥皂水浸泡测试 | 3 天 | 1 天 | 超过 10 天 |
| 最高使用温度 | 120–140°C | 80°C | 循环测试中高达 106°C（额定 100°C） |
在钢材基材上，按照 85:85 测试标准，Ultra K85 的耐久时间大约是标准 ECA 的 6 倍，MECA 的 10 倍以上。特别是在 ABS 复合材料基材（常用于外壳和支架的塑料类型）上，在相同的加速老化条件下，耐久性延长到了 5,000 小时。
请观看下方三种胶粘剂的 85:85 测试视频。
结合 30% 的断裂伸长率，这些数据表明该胶层既足够柔韧，能够吸收 CTE 引起的位移，又足够耐用，能够承受异质材料电动汽车接头日常面临的湿热循环条件。
最关键的应用场景：电动汽车组装、MRO和复合材料家电外壳
基于已证实的性能特征，最相关的应用领域包括：
- 电动汽车（EV）结构及外壳接头：结合金属支架与塑料复合材料面板（金属与塑料粘接），在此类应用中，电池运行和环境变化带来的热循环是持续存在的。
- 车辆通用组装与 MRO（维护、维修和检修）：粘接接头在车辆的整个使用寿命期间都会暴露于雨水、高温和严寒环境中。
- 家用电器复合材料部件：例如洗衣机零部件，其反复经历的热与湿度循环与汽车接头中出现的失效模式完全一致。
K85 金属-塑料粘接胶的核心要点
- 电动汽车轻量化中的金属-塑料接头失效通常是由 CTE 不匹配 引起的，而不是因为胶粘剂强度不足——刚性胶层无法吸收异质基材之间的热膨胀差异。
- 断裂伸长率（而非仅凭拉伸强度）决定了胶层是在循环应力下随接头弯曲形变，还是直接发生开裂。
- Born2Bond Ultra K85 的断裂伸长率高达 30%，而标准 ECA 仅为 2%，MECA 仅为 8%。
- 在 85:85 加速老化测试中，Ultra K85 在钢材上的耐久时间超过 1,000 小时，在 ABS 基材上长达 5,000 小时，而 ECA 最高为 170 小时，MECA 低于 100 小时。
- 它是一款 60% 生物基 的长链氰基丙烯酸酯（bioCA），采用波士胶专利的无裂纹制造工艺，由蓖麻籽提取的庚醇制成。
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常见问题解答
什么是 CTE 不匹配？为什么它会导致粘接失效？
CTE 不匹配是指当温度和湿度发生变化时，两种被粘接材料（如金属和塑料复合材料）以不同的速率膨胀和收缩。刚性、低伸长率的胶粘剂无法吸收这种差异化位移，导致应力集中在胶层处， numerically 直至接头开裂或剥离。
为什么在异质材料粘接中，断裂伸长率比拉伸强度更为关键？
拉伸强度衡量的是胶层在单次静态拉伸下失效前所能承受的最大外力。断裂伸长率则衡量固化后的胶粘剂在断裂前能够拉伸的程度。在承受反复热循环或湿度循环的异质材料接头中，伸长率往往是更为决定性的指标，因为它决定了胶层能否随基材柔性形变而不发生开裂。
Born2Bond Ultra K85 是生物基胶粘剂吗？
是的。Born2Bond Ultra K85 是一款生物基含量高达 60% 的长链烷基氰基丙烯酸酯（bioCA），其使用的庚醇萃取自蓖麻籽。该庚醇是阿科玛（Arkema）Rilsan 聚酰胺 11 生产过程中的副产品，赋予了供应链闭环及循环经济的特性。
Born2Bond Ultra K85 与标准 ECA 或 MECA 氰基丙烯酸酯有何不同？
标准氰基丙烯酸乙酯（ECA）断裂前的伸长率约为 2%，氰基丙烯酸甲氧基乙酯（MECA）约为 8%。Born2Bond Ultra K85 金属-塑料粘接胶的断裂伸长率高达 30%，并且在行业标准的 85:85 耐久性测试中，其在低碳钢上的粘接强度维持时间超过 1,000 小时，而 ECA 最多为 170 小时，MECA 则低于 100 小时。
资料来源： 本文中的数据和图表均引自 Bostik（波士胶）白皮书 《Born2Bond™ Ultra K85: Creating More Sustainable Bonds》，作者为 Afinitica（Bostik 旗下公司）技术开发负责人 Patxi Garra，©2025 Bostik。测试结果代表 Bostik 指定测试条件下的典型性能，不构成对每种具体应用场景的保证；基材兼容性和工艺适用性应始终根据您的具体使用情况进行实测验证。完整的技术数据表 (TDS) 和安全数据表 (SDS) 可向 Bostik 工程胶粘剂授权经销商 Prostech 索取。
