我国汽车涂料的发展现状

我国汽车涂料的发展现状

（高材11201：王小飞指导老师：颜学敏）近年来，国家在提高了涂料行业的进入门槛，对规范我国的涂料市场秩序，提高我国涂料的质量标准，促进涂料行业的技术创新起到了积极作用。而在涂料行业中，汽车涂料占有很大比重，随着汽车的日益普及，汽车涂料行业也称为我们关注的焦点。本文就涂料基础、汽车涂料和汽车涂料的未来进行调研论述。

涂料的基础

涂料以前叫油漆，油漆都是用植物油和天然树脂熬炼后涂布与物体表面，经空气中的氧作用而形成坚韧的油漆，实际上转化为交联结构的体型聚合物。随着高分子材料合成工艺学的发展，以合成树脂为主要成膜物质的涂料得到了很大发展。

涂料是指具有流动状态或粉末态的有机物质，把它涂布于物体表面上经干燥、固化或熔融固化形成一层薄膜，均匀并良好地覆盖在物质表面上，不管其中是否含有颜料，通常为涂料。涂料固化与粘合剂的相似，包括化学反应产生的固化、物理的溶剂挥发、熔融体凝固等固化过程。涂料的固化又称为、干燥、。

1)成膜物质

成膜物质是形成涂膜的物质，是具有聚合活性的天然油脂加工物或具有反应活性的合成树脂或线型高聚物。成膜物质在涂料储存期间必须相当稳定，不能发生明显的物理或化学变化，在规定条件下成膜后，要求迅速形成干燥的漆膜层。

根据成膜物质的来源可以分为两类：一类是来自织物的油漆、油料及天然树脂；另一类是化学合成的合成树脂。

其中大部分树脂都可以作为涂料的成膜物质，但由于涂料必须流体状态以便于涂布，成膜以后要求油漆不仅具有光洁坚硬的表面性能，而且要有一定的柔韧性，所以一般用作塑料原料的合成树脂不能直接用作成膜物质，必须根据涂料要求进行专门生产。一般来说，用于涂料的合成树脂具有以下特点：a.具有反应活性的低聚物用作成膜物质后，如果生成的高聚物交联密度过高，柔韧性差，则必须进行改性处理；b.用共聚物生产溶液型涂料时，可以增加塑性和在有机溶剂中的溶解性，但平均分子量应适当，不能过高，以免溶液黏度过高。对于常温下难以制成溶液状态的聚合物如聚乙烯等，可以制成高分散粉末状态，用粉末喷涂或流态化涂布的方法进行使用。

2)颜料

颜料是不溶于介质（如油、水等）的有色或白色的高分散性物质。颜料需有适当的遮盖力、着色力、高分散度、鲜明的颜色和对光的稳定性。除了少数无色涂料外，绝大多数涂料中必须加入不同数量的颜料。颜料可以形成的漆膜具有某种色彩的遮盖力、增加涂料的机械强度、提高耐磨性、阻止紫外线在漆膜中的穿透力、延缓漆膜的老化进程、提高耐候性、延长使用期限等。

分散度是颜料颗粒的大小及其分布，分散度越高颗粒越细。为了提高颜料在涂料中的分散能力，通常用表面活性剂或高分子化合物对颜料进行表面处理。经过表面处理的颜料不易在涂料中沉降，即使沉降也仅生成絮凝聚集体，经搅拌后可以恢复原状。颜料颗粒大小、颗粒大小的分布和表面处理效

果对涂料的流变性产生重要影响。颗粒越细，形成的漆膜光洁度越高，颜料的吸油量与遮盖力也越高。

颜料的遮盖力是涂料形成的漆膜遮盖基底不使得透过漆底而显露出来的能力。着色力是指一种颜料与另一种颜料混合后所显出颜色深浅的能力。

颜料的颗粒越细，其着色力越强。

颜料的品种很多，但按其在涂料中的作用可以分为着色颜料和体质颜料两类。着色颜料是指有色和白色颜料，主要是红、黄、蓝、白和黑色颜料五大类。体质颜料有称为填料，是没有遮盖力的白色粉末状颜料，调在涂料中基本上是无色透明的，不能阻止光线透过漆膜；其作用是增加涂料中的固含量和增加漆膜的厚度，减少颜料的消耗。有些填料能够提高漆膜的耐久性和耐磨性，他们价格便宜，可以降低涂料成本。

3)溶剂和稀释剂

溶剂型涂料中必须加有机溶剂和稀释剂。能够独立溶解成膜物质的称为溶剂；不能单独溶解成膜物质，但能稀释成膜物质而不使其沉降析出的试剂称为稀释剂。

溶剂和稀释剂涂布后必须在空气中挥发出去，挥发速度对漆膜的形成产生很大影响。挥发太快，漆膜干燥时间短，但在涂装过程中涂料会逐渐变稠，不便施工；还会造成涂层平整性不好，漆膜上会凝结水汽而发白，表面先成膜的区域会皱皮等缺点。如果挥发太慢，则涂料会挂流，涂层厚薄不均，延长了干燥时间。由于溶剂的挥发速度与溶剂沸点基本上成正比，因此溶剂的沸点可反映其挥发速度的快慢。

4)添加剂

添加剂是涂料中不可或缺的的部分，添加剂的种类很多，但用量很少，主要有催干剂、固化剂、增塑剂、消光剂、紫外线吸收剂等。

5)涂料性能及涂料成膜后的性质

涂料的性能包括：颜色及外观、黏度、细度、密度、结皮性、触变形、含固量、挥发速度、酸值、储存稳定性、活化期。涂料成膜后的性质包括：柔韧性、冲击强度、硬度、附着力、耐水性、耐磨性。

汽车涂料

在近10多年中，汽车用涂料在其耐候性、耐石击性、外观装饰性、高艺术观赏性等方面都取得了很大的进展，随着人们环保意识的增强，使汽车用涂料又面临新的课题。车用涂料的最近需求是提高涂层质量、保护环境和降低成本。针对这些要求，涂料制造厂从涂料本身出发，进行了大量的研究，开发了一系列具有更大使用价值的新型涂料。

1)电泳涂料

作为汽车底线的阴极电泳涂料于1977年在福特汽车公司开始应用，当时阴极电泳涂料厚度为20μm左右。1984年厚膜阴极电泳涂料在汽车制造厂开始使用，涂膜厚度超过30μm以上。后来，不少汽车制造厂又从厚膜阴极电泳涂料转到中厚阴极电泳涂料，漆膜厚度在25μm左右，具有与厚膜阴极电泳涂料同样好的抗腐蚀能力。目前，世界汽车生产中有92%使用电泳涂料(ED)，其中有90%采用阴极电泳涂料(CED)。阴极电泳涂料具有优异的渗透性，可均匀覆盖工件凹陷部位，并有极强的防腐性能，耐盐雾可达120Oh。

新一代的高流平性的阴极电泳涂料已经在美国汽车制造厂中使用。其代表产

品有PPC的Ed11厚膜阴极电泳涂料、Ed12中厚膜阴极电泳涂料、杜邦的CormxaTM厚膜或中厚膜阴极电泳涂料。其主要性能改进是，使漆膜表面粗糙度下降，例如ComrxaTM中厚膜阴极电泳漆漆膜表面Ra为0.15一0.20μm。

汽车底漆采用CED已成定局，但也有人提出采用粉末涂料作为底漆和中涂，而CED大方向不会变。今后工作主要是进一步改善性能，如降低固体温度，提高平整性和耐久性。

2)中间涂层

汽车涂料的水性化是由底到面逐步发展的,底漆己经水性化,中涂开始水性化。20世纪80年代末期,在部分汽车涂装线上开始使用水性金属闪光底色漆,进入20世纪90年代,加快了涂料水性化的步伐,尤其在欧洲,中间涂料己经实现了水性化。日本水性化研究工作也己经完成,日产汽车公司村山工厂使用日本油脂生产的水性中涂涂料。粉末涂料在中间涂层中已经开始使用。1982年日本日产公司使用粉末中涂,20世纪80年代中期通用汽车公司在1个货车厂使用粉末中涂,近年来又在3个小型货车上使用粉末中涂。但粉末涂料在投人生产线使用以前,有几个大的难点。其中最大的难点是如何形成平滑均匀的涂膜、粉末粒子的微粒化技术以及涂装装置的稳定供给。现今,涂料和涂装方法的开发都取得了进展,原来比溶剂型涂料差的涂膜外观也得以提高,涂料的稳定供给以及涂着效率的改善已成为可能。近些年,带色的中间涂层已在美国广泛采用,其主要优点是中涂的颜色与面漆颜色配套,提高了外观装饰性。由于采用带色中涂,面漆中金属闪光底色漆的厚度可以从20μm降到巧协m,而金属闪光漆的遮盖量可以降低到25μm。这样,减少了涂料的用量,减少了流挂等弊病,降低了返修率。

3)面漆

汽车面漆分两类,即金属闪光漆和本色漆,大体上各占1/2。近几年金属闪光漆系列发展迅速,珠光漆、梦幻涂料等层出不穷,颜色也向具有高透明感、深度感、高色彩方向发展。

金属闪光漆目前在美国大多采用高固体分闪光漆,而日本采用最多的是中低固体分金属闪光漆。随着环境保护法规日趋严格,为了提高豪华轿车的漆膜外观品质,美国部分高级轿车近两年采用水性金属闪光漆,可大大降低有机挥发物(VOC)的排放。同时,水性金属闪光漆具有特殊的流变性,有利于铝粉定向,比溶剂型涂料具有更好的金属效应,所以水性金属闪光漆比水性中涂更早被日本汽车厂接受,欧美也已广泛使用。金属闪光漆水性化是必然的趋势,技术也已成熟,能很快推广应用。水性金属闪光漆代替溶剂型金属闪光漆,与所有水性涂料一样,必须有恒温恒湿条件,一般施工温度为22——28℃,相对湿度为60%——80%。水性金属闪光漆施工后,必须有一段闪干过程,一般90℃、5mni左右,使水分挥发后才能喷涂双组分高固体丙烯酸涂料或粉末涂料。

本色漆上是否再罩清漆,总的看法认为罩清漆后,漆膜外观、耐久性都有所提高。所以,美国克莱斯勒公司的所有轿车、通用汽车公司的部分轿车在本色漆上再罩上一层清漆,使漆膜外观得到改善。目前欧洲和北美均使用双组分或单组分高固体分丙烯酸罩光清漆,但是异氰酸醋一丙烯酸体系的缺陷是异氰酸醋具有毒性。因此,从环保角度来看,未来罩光清漆应是粉末涂料和水性涂料。目前,罩光清漆和本色漆以及高固体分涂料易被现在的生产线所接受,在应用中仍是主流。如果采用双组分高固体分涂料,施工固体分可达85%以