水性汽車涂料的發展及展望

(PPG涂料有限公司 天津 300457)

一、汽車涂料水性化的趨勢

汽車涂料是指汽車制造過程中涂裝線上以及后續維修所使用的涂料，是在所有涂料中技術含量最高的品種，它代表了一個國家涂料工業的水平。在汽車工業發達的國家，汽車涂料的用量在涂料產量中占有極其重要的地位，各國的涂料生產廠家非常重視汽車涂料的動向與開發，以適應汽車工業發展的需要。

在涂料行業內，汽車涂料主要包括汽車車身原廠漆(OEM)、汽車修補漆、汽車零部件漆以PVC抗石擊涂料。

(一)汽車原廠漆

汽車原廠漆是汽車出廠前統一涂裝所用的油漆，一般的定義指的是能夠進入汽車噴涂線并能夠在車間烘烤的車身漆。轎車、微型、中型面包車和微型貨車的車身漆大部分是汽車原廠漆，我國的卡車生產線絕大部分使用汽車原廠漆。

(二)汽車修補漆

汽車修補漆指的是用于汽車表面修補護理的漆。汽車零部件漆指的是保險杠漆、汽車內飾、裝配飾件等所用的漆，如前后的保險杠、擋泥板、車輪罩、車門把手、儀表板、后視鏡、保護板、水箱面罩等，其中,保險杠漆占了零部件漆的絕大部分。

(三)PVC抗石擊涂料

PVC抗石擊涂層主要用于汽車底盤及擋泥板，主要基料為PVC樹脂。

2005年中國第一條傳統水性涂裝體系涂裝線投入生產,到2010年先后有十幾條涂裝線采用了水性汽車涂料。2010年以后新建的涂裝線開始大規模地采用 先進涂裝技術路線。汽車涂料和涂裝線的水性化繼續深入推廣，水性涂裝工藝在 2019年繼續提升占比，成為新乘用車面漆涂裝線的絕對主流工藝。

二、水性汽車涂料的現狀

水性涂料以水為溶劑，由于水的表面張力較大，蒸發速度緩慢，使水性涂料在涂裝過程中對環境的溫濕度變化比較敏感，容易產生氣泡、縮邊、流掛等各種涂膜缺陷，所以水性汽車涂料的應用仍有許多問題有待解決。汽車涂料主要包括底漆、中涂漆、面漆，其中面漆又分為本色漆和金屬閃光漆。

(一)底漆

采用浸涂涂裝的涂層防腐蝕性和外觀不能完全滿足要求，在這樣的環境下，電泳底漆應運而生。在20世紀60年代，開始使用水性陽極電泳涂料(ADE)，發展到70年代開始使用水性陰極電泳底漆(CED)，與ADE相比，CED在防腐性、物理力學性能等方面都更加優異，VOC排放量更低，更符合環保要求。

(二)中涂漆

與溶劑型涂料相比，水性中涂漆可增加底漆與面漆的附著力，提高面漆的鮮映性和豐滿度，使整車裝飾效果更佳。目前，國外汽車用水性中涂漆主要采用水性聚酯氨基樹脂和封閉聚氨酯樹脂兩種，制備的涂料固體分高，烘烤溫度低，漆膜性能與傳統的溶劑型涂料相當，抗石擊性優于溶劑型中涂漆。

(三)本色漆

汽車水性本色面漆經歷了幾個發展階段：最早是純丙烯酸型本色面漆，具有丙烯酸漆的優點，保光和保色性好，耐水性及耐候性優良，但是丙烯酸樹脂的相對分子質量較大，施工固體分低，稀釋時假稠嚴重，容易使漆膜豐滿度不佳，光澤不高；后來用聚酯改性丙烯酸樹脂，通過順丁烯二酸酐將聚酯分子引入丙烯酸主鏈中，因為聚酯的相對分子質量較小，施工固體分高，漆膜豐滿，光澤較高。

(四)金屬閃光漆

水性金屬閃光漆主要采用水性丙烯酸和水性聚氨酯兩類體系，這兩類樹脂本身具有一定假塑性，有助于片狀顏料定向，產生隨角異色的閃光效果，使制得的涂層具有良好的外觀裝飾性。目前水性金屬閃光漆的發展趨勢是高光澤、高鮮映性、高耐候性、耐劃傷性及耐酸雨性。

(五)罩光清漆

水性罩光清漆是20世紀90年代才開發的環保型涂料，因為價格高、性能尚不及傳統的溶劑型清漆，因此水性罩光清漆發展較為緩慢。最早的水性罩光清漆為單組分，施工性和機械性能等各方面都不佳，后來逐漸過渡到雙組分，涂膜的性能得到明顯改善，現在已有研制的水性罩光清漆具有良好的物理機械性能，已經應用在大眾汽車公司的一些新涂裝車間。

三、水性汽車涂料的新工藝

近幾年，出現了多種汽車涂裝新工藝，各公司都報道了自己技術的優點。在DuPont公司稱為EcoConcept Finishing System 或EcoConcept Process，涂層分為三層，底層是水性Basecoat+穩定化的聚氨酯體系，中層是水性Basecoat，上層是雙組分清漆。在BASF公司該工藝被稱為Integrated Process Ⅱ，于10多年前就著手試驗，2005年7月就緒。Basecoat兼有中涂層的所有性能，包括抗石擊、抗紫外線、優異的附著力等。在PPG公司該工藝被稱為Compact Paint Systems 或 Compact Paint Processes，Basecoat分2層，B1層提供底漆、填充、抗石擊和耐久性，B2層提供顏色和附加的耐久性，B1和B2是水性涂料。

四、展望

水性汽車涂料節約資源，對環境友好，是未來汽車涂料的發展方向。隨著汽車涂料新工藝的不斷發展及環境對汽車涂料的新要求，汽車涂料的發展必將提高速度。而我國作為全球汽車需求量和產量最大的國家，汽車需求量每年保持兩位數的增長速度，汽車涂料在我國有著廣闊的市場。為配合汽車工業節能減排，發展環保型水性汽車涂料，并倡導汽車涂裝工藝的清潔生產，成為汽車涂料生產企業和涂裝工程師的關注重點。