一、引言

在现代工业中，粘接技术的应用越来越广泛，而助粘剂作为粘接过程中不可或缺的材料，其性能和环保特性备受关注。传统的硅基助粘剂在使用过程中存在一些局限性，如环保性差、成本高等。近年来，无硅助粘剂作为一种新型材料，凭借其技术创新和环保优势，逐渐成为行业关注的焦点。

二、无硅助粘剂的技术创新

1. 超分子粘结剂

上海交通大学梁正团队和颜徐州团队合作，通过超分子单元的自组装，结合UV光引发的硫-烯点击化学，成功制备了一种基于机械互锁网络（MIN）的粘结剂，并将其应用于LIBs中的纯硅负极。这种基于MIN的粘结剂包含三个部分：带有andaisy链的MIN（记作DCMIN）、硫醇功能化的2-脲基-4-嘧啶酮（UPy-SH）单元，以及聚丙烯酸（PAA）。所得到的含有5wt% DCMIN的DCMIN@PAA粘结剂具有更平衡的机械性能，其中断裂应力为16.5 MPa，可拉伸性为340%，韧性为32.1 MJ m^–3。通过应变-应力曲线、原子力显微镜和分子动力学（MD）模拟，证明了无损粘结剂中机械键协同运动下的有效能量耗散行为。结果表明，使用DCMIN@PAA无损粘结剂的纯硅负极在容量保持和长循环性能方面（在1C下超过1050个循环）大大优于其他共价粘结剂的负极。

2. 水性粘结剂

聚丙烯酸（PAA）作为一种新型水性粘结剂，具有以下特点：

适配硅基材料：PAA材料能与硅形成类似固体电解质界面（SEI）的包覆层，维持电极稳定，显著改善硅基负极的循环性能及减轻膨胀影响。

环保优势：使用水作为溶剂，相较于传统粘结剂PVDF（需要有毒溶剂NMP），具有更好的环保性，减少了对环境的污染风险。

成本优势：PAA生产成本及价格更低，在正极和隔膜涂覆中配合PVDF使用，及在负极材料中替代SBR具有成本优势。

3. 可降解粘结剂

DCMIN@PAA粘结剂能够在碱性水溶液中快速降解，将极片上的活性物质快速释放，使得这些循环过后的活性材料的处理变得更加方便和环保。这种特性不仅提高了回收效率，还减少了对环境的影响。

三、无硅助粘剂的环保应用

1. 电子封装

在电子封装领域，无硅助粘剂的应用越来越广泛。例如，PAA作为水性粘结剂，不仅具有高粘结强度和良好的柔韧性，还能有效缓冲硅基负极在充放电过程中的体积膨胀，维持电极的稳定性，从而提升循环寿命和容量保持率。

2. 新能源领域

在新能源领域，无硅助粘剂的应用也在增加。例如，DCMIN@PAA粘结剂在高负载的微米级Si@石墨负极和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2软包电池中展现出显著的循环性能和高可逆容量，进一步证明了其在新能源领域的应用潜力。

3. 建筑和医疗领域

无硅助粘剂在建筑和医疗领域的应用也在逐步扩大。例如，拜高SIPC 9001单组分有机硅粘接密封胶（环保硅胶）具有无腐蚀性、操作简便、固化后不变色、环保性、粘接性能强、耐候性、耐温性、柔韧性和密封性能等优点，广泛应用于建筑、电子、汽车、医疗等行业的粘接、密封、填充等。

四、无硅助粘剂的市场前景

1. 市场需求增长

随着环保意识的提升和对高性能材料的需求增加，无硅助粘剂的市场需求将持续增长。预计到2030年，PAA在硅基负极、石墨负极和铁锂正极中的需求将分别达到4万吨、2.6万吨和1.2万吨，长期复合增速超过30%。

2. 技术创新推动

技术创新是无硅助粘剂市场发展的关键。通过引入新型材料和改进生产工艺，无硅助粘剂的性能将不断提升，应用领域也将进一步扩大。例如，超分子粘结剂和可降解粘结剂的研发，为无硅助粘剂的未来发展提供了新的方向。

3. 环保政策支持

环保政策的日益严格，推动了无硅助粘剂的市场发展。无硅助粘剂在生产和使用过程中对环境的影响较小，符合现代环保要求，具有广阔的市场前景。

五、行业挑战与应对策略

1. 性能提升

尽管无硅助粘剂在性能上已经取得了一定的进展，但仍需进一步提升其粘结强度、耐候性和耐温性，以满足不同应用场景的需求。

2. 成本控制

无硅助粘剂的成本相对较高，需要通过技术创新和规模化生产来降低生产成本，提高市场竞争力。

3. 行业标准制定

目前无硅助粘剂的行业标准尚不完善，需要相关机构和企业共同努力，制定统一的行业标准，规范市场秩序，促进无硅助粘剂的健康发展。

六、结论

无硅助粘剂作为一种新型材料，凭借其技术创新和环保优势，在电子封装、新能源、建筑和医疗等领域展现出广阔的应用前景。随着技术的不断进步和市场需求的增加，无硅助粘剂的市场前景将更加广阔。未来，无硅助粘剂有望在更多领域发挥重要作用，推动行业向高性能、环保和可持续方向发展。