（材料学专业论文）商品质高固体份汽车面漆的研究.pdf

摘要 本文研究与开发了一种高品质的高固体分汽车面漆。该面漆以叔碳酸缩水甘 油酯( 商品名e i o ) 改性高固体份丙烯酸树脂作为主体树脂，该树脂是具有高耐 候性的丙烯酸树脂，以叔碳酸缩水甘油酯改性高固体份聚酯树脂作为添加树脂， 弥补单纯丙烯酸氨基漆在丰满度、光泽、鲜映性( p g d ) 等外观装饰性等方面的 不足，从而形成高耐候性、高装饰性的高品质、高固体份汽车面漆。重点研究了 高固体份e i o 改性丙烯酸树脂和高固体份e i o 改性聚酯树脂制备工艺，并据此开 发出高固体份汽车面漆，同时研究了其相关性能，并对高固体份汽车面漆与常规 固体份的汽车面漆在外观装饰性作了一些比较。 引入一种特殊功能单体叔碳酸缩水甘油酯( 商品名e - 1 0 ) ，降低树脂粘度， 提升树脂的耐酸雨、耐老化等性能。从而制备高固体分羟基丙烯酸树脂和聚酯树 脂。在丙烯酸树脂制备中讨论了特殊功能单体用量、含羟基单体种类及羟基含量、 引发剂种类及用量、树脂玻璃化温度t g 、反应温度等因素对树脂粘度及涂膜性 能的影响。在聚酯树脂开发方面主要对改性剂e i o 的用量，多元醇多元酸的选取， 醇超量的设计以及合成树脂的工艺等方面作了深入的研究。 针对汽车漆产品高装饰性的要求和改善高固体份涂料性能缺陷方面，在氨基 树脂的选取，色浆制备中颜基比的设计，防流挂措施等方面也作了大量的试验研 究。通过试验与国内外不同树脂体系的汽车漆产品和同种树脂体系下，常规固体 份汽车漆与高固体份汽车漆的对比研究表明：高固体份低粘度技术对提高汽车漆 产品外观装饰性具有突出的贡献。 实验结果还显示，通过叔碳酸缩水甘油酯改性和合理的工艺条件制得的高固 体分汽车面漆，达到预期效果，所得产品的综合性能优异，能满足高档汽车涂装 的各项要求，工业化后，该产品将成为我国汽车漆市场中极富竞争力的产品之一。 关键词：汽车漆、高固体份、耐候性、高装饰性、叔碳酸缩水甘油醑( e i o ) a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , ak i n do fh j 曲s o l i d sa u t o m o t i v ef i n i s h e sw i t hh i g hq u a l i t yw a s p r e p a r e d t h ea u t o m o t i v ef i n i s h e sw a sc o m p o s e do fc a r d u r ae1 0 - b a s e da c r y l i c r e s i nw i t hh i g h s o l i d sa n de x c e l l e n tw e a t h e rr e s i s t a n c ea sm a i nr e s i n ，a n dc a r d u r a e 1 0 b a s e dp o l y e s t e rr e s i nw i t hh i g h s o l i d sa sa d d i t i o n a lr e s i nt ob eu s e dt oi m p r o v e d e c o r a t i v ep r o p e r t i e s ，s u c ha sc h u b b i n e s s ，g l o s s ，p g d ，a n ds oo n ，o f t h eo n l ya c r y l i c a m i d oa u t o m o t i v ef i n i s h e s t h ee m p h a s e so ft h i st h e s i si sc o n c e n t r a t e do nt h e f o l l o w i n gt h r e ea s p e c t s 硼舱h i g h - s o l i d sc a r d m - ae i o b a s e dp o l y e s t e rr e s i n , 田他 h i g h s o l i d sc a r d u r ae l o - b a s e da c r y l i cr e s i na n du s i n gt h et w or e s i n st om o d i 母 h i g h s o l i d sa u t o m o t i v ef m i s h e s b e s i d e s , t h ed i f f e r e n c e sb e t w e e na u t o m o b i l ep a i n t w i t hh i g h s o l i d sa n dt h a tw i 廿1g e n e r a l s o l i d si nd e c o r a t i v ea p p e a r a n c ew o r ea l s o c o m p a r e d n l ek e yo ft h i s t e c h n o l o g yi su s i n ge - 1 0t h a tp o s s e s s e ss p e c i a lf u n c t i o n a l m o n o m e rt or e d u c et h ev i s c o s i t yt op r e p a r i n gt h eh y d r o x ya c r y l i cr e s i na n dp o l y e s t e r r e s i n i nt h ep r o c e s so fp r e p a r i n ga c r y l i cr e s i n , s o m ef a c t o r st h a ta f f e c tt h ev i s c o s i t i e s a n dp e r f o r m a n c e so fp a i n tf i l mw e r ed i s c u s s e d , s u c ha st h er e a c t i n gd o s eo fs p e c i a l f u n c t i o n a lm o n o m e r , t h ek i n d so fh y d r o x ym o n o m e ra n dt h er e l e v a n ta m o u n to f h y d r o x yg r o u p ，t h ek i n d sa n da m o u n t so fi n i t i a t o r , a n dt h et go f r e s i n i nt h ep r o c e s s o fp r e p a r i n gp o l y e s t e rr e s i n , t h ef o l l o w i n ga s p e c t sw e r et e s t e da n da r g u e d ：t h e r e a c t i n gd o e so fe i o ，t h es e l e c t i o no fp o l y p r o t i ca c i da n dp o l y h y d f i ca l c o h o l ，t h e d e s i g no f a l c o h o ld o s ea n dt h ep r o c e s so f s y n t h e s i z i n gr e s i n s i t st h a tt h ea i mo fs t u d i e sw f f r e ，i nd e v e l o p m e n to fa u t o m o t i v ef i n i s h e s ，g o o d o m a m e n t a ia n dh i g h s o l i d s w ep u te m p h a s i so nt h es e l e c t i o no f r e s i n d e s i g no f r a t eo fp i g m e n ta n dr e s i ni np r o c e s so fp r e p a r i n go fc o l o rp a s t e ，a n do p t i m i z e dt h e m e t h o d so fs a gp r e v e n t i o n c o n t r a s t e do u rr e s u i t sw i t ht h er e s i np a i n ta lh o m ea n d a b r o a d b e s i d e s ，w ea l s oc o m p a r e dt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e na u t o m o b i l ep a i n tw i t h h i g h s o l i d sa n dt h a tw i t hg e n e r a l s o l i d si nd e c o r a t i v ea p p e a r a n c e t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h eh i i g hp e r c e n ts o l i d i t ya n dl o wv i s c o s i t yt e c h n o l o g yi sg o o dt om o d i f yt h e a p p e a r a n c eo r n a m e n t a l t h er e s u l t so fe x p e r i m e n ts h o w e dt h a tt h ep r o p e r t i e so fh i g h - s o l i da u t o m o t i v e f i n i s h e sh a v eb e e nr e a c h e da se x p e c t e dt h r o u g ht h eu s i n go fe 1 0a n dt h er e a s o n a b l e t e c h n o l o g y t h ee x p e r i m e n t a lp r o d u c tw i t h e x c e l l e n t p e r f o r m a n c e sc a nm e e t r e q u i r e m e n t so ft h et o pg r a d ea u t o m o t i v ef i n i s h e sw h i c hw o u l db e c o m eo n eo ft h e m o s tc o m p e t i t i v ep r o d u c t si nt h em a r k e to f a u t o m o t i v ef i n i s h e si no u rc o u n w y k e yw o r d s ：a u t o m o t i v ec o a t i n g s ；h i g h s o l i d s ；w e a t h e rr e s i s t a n c e ；e x c e l l e n t d e c o r a t i v ep r o p e r t y ；g l y c i d y le s t e ro f o f v e r s a t i ca c i d ( c a r d u r ae l o ) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得云洼太堂或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：夏苗l 藏签字日期； 沙。年6 月3 e , 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丢洼太堂有关保留、使用学位论文的规定。特 授权云洼太堂可以将学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，并采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅或借阅。同意学校向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：乞氛豫名：寻参钐 签字日期：沙口俦舌月多。日 签字日期： 5 ) 年知如 第一章绪论 1 1 概述 1 1 1 、国内外汽车市场的发展状况0 1 根据国际汽车制造商组织的数据。2 0 0 4 年全世界生产汽车的总数为6 3 ，9 5 0 ， 0 0 0 辆，比上一年度增长了5 6 。就整个欧洲而言，产量略有下降。而亚洲的汽 车生产，则呈现增长势头。中国已经超过法国，一跃成为世界第四大汽车生产国； 日本继续增产，接近美国；韩国的汽车产量位居世界第六；印度汽车制造业也开 始崭露头角，产量增长了3 0 9 6 ；土耳其的汽车产量翻了一番，接近1 0 0 万辆。南 美汽车生产出现复苏，增幅高于亚洲，其中巴西位于前列，产量为2 ，2 1 0 ，0 6 2 辆。以下是2 0 0 4 年世界主要汽车生产国的产量数字( 单位：辆) ：美国1 1 ，9 8 9 ， 3 8 7 ；日本1 0 ，5 0 0 ，0 0 0 ；德国5 ，5 6 9 ，9 5 4 ；中国5 ，0 0 0 ，0 0 0 ；法国3 ，6 6 5 ， 9 9 0 ；韩国3 ，4 0 0 ，0 0 0 ； 从2 0 0 1 到2 0 0 3 年的三年间，我国汽车工业产量每年以百万级的速度递增， 到2 0 0 3 年年底，总产量达到4 4 4 万辆，平均增速达到近3 0 ，其中轿车产品在 2 0 0 2 年突破1 0 0 万辆后，2 0 0 3 年突破了2 0 0 万辆，平均增幅达5 2 ，而2 0 0 2 2 0 0 3 年的平均增速达到了7 0 。轿车占整个汽车工业产量的比例从1 9 9 0 年的不 到1 0 j i u1 9 9 7 年的3 0 用了8 年时间，到2 0 0 2 年的6 年间，轿车产品所占比例 基本在3 0 左右，而2 0 0 3 年，轿车产品比例则迅速达到4 5 ，2 0 0 4 年上半年则 达到4 6 5 4 ，到4 季度末则达到4 6 7 9 , 6 。2 0 0 4 年我国汽车：生产5 0 7 万辆；销 售5 0 7 万辆。其中轿车：生产2 3 1 6 万辆：销售2 3 2 7 万辆。2 0 0 3 和2 0 0 4 中国 有6 5 个新车型登场 根据国务院发展研究中心预测，国内汽车保有量2 0 0 7 年将突破4 1 0 0 万辆， 2 0 1 0 年将达5 6 6 9 万辆，2 0 2 0 年将达1 3 1 0 3 万辆。在未来五年，汽车工业尤其是 轿车生产量的增加给我国汽车涂料生产企业提供了市场动力。 1 1 2 国内外汽车漆市场的现状及发展 汽车工业的飞速发展推动了汽车涂料在质量、产量和品种上迈上新台阶。据 一家美国权威行业咨询机构预计，全球汽车涂料市场的规模为6 3 亿美元，年增 长率为2 3 “1 由于近年来行业一直在进行大规模的整合，现在全球最主 要的汽车涂料生产商只有3 家：p p g ，杜邦和巴斯夫。其中p p g 公司占有全球 市场2 6 2 8 的份额，杜邦市场份额为2 3 2 5 ，巴斯夫市场份额 为1 5 1 8 。两家日本公司关西和立邦紧随其后，市场份额分别为1 1 和1 0 。剩下1 0 的市场份额为中国生产商占据“1 。在当今的竞争时代， 发展有许多驱动力。主要的一点是成本、环保法规、性能和全球化汽车涂料 发展重点在如下几方面： ( 1 ) 环境去除减少重金属、溶剂挥发性有机化合物( v o c ) 和有害空气 污染物( i a p s ) 。 ( 2 ) 质量一高装饰性、高防腐性、耐酸雨、耐划伤和抗碎裂。 ( 3 ) 成本产品成本和施工工艺成本。低成本、低价格、工艺过程少，节省能 源，涂装效率高，涂料消耗少。 1 、环境 近年来，注意环保已变得空前重要。今天，涂料制造商对涂料引起环境危害 的责任日益增加。环境保护机构( k p a ) 已对各类工业涂料制定了严格的标准。 许多公司已制定了降低r o e 含量的目标：至2 0 0 7 年将挥发性有机化合物含量 ( v o c ) 减少6 7 。除了v o c ，另一压力是消除和减少重金属和i i a p s ( 有害空气污 染物) 。尽管各个国家的法规不同，但方向是一致的。有近2 0 0 种 l a p s 其中约 1 0 直接影响溶剂的选择。在开发新品期间，姒p s 的容忍性现在已是基体设计 的一项常规因素。在施工过程中产生的溶剂蒸气是污染环境的主要因素，这促进 了溶剂回收工艺的发展。美国e l l i sp a i n t 公司已通过它的溶剂回收工艺创造 了商业机会。它将从客户那里回收的废溶剂经过合适的处理后再重新用于涂料 中，这赋予了他们的产品以成本优势。澳大利亚w a t t y l 公司利用溶剂回收工艺 在一年内就收回了l o 万美元的投资。它回收约9 0 的废溶剂并用于其他涂料。 提高汽车涂料的环保性是当前行业中的一个趋势。杜邦公司于去年推出使用到戴 姆勒一克莱斯勒汽车公司装配线上的“s u p e rs o l i d s ”汽车涂装技术就是专门设 计用于降低汽车涂料的溶剂排放和v o c 含量的，可使涂料中有毒物质排放减少 2 5 。该项技术使杜邦和戴姆勒一克莱斯勒汽车公司共同获得了美国环境署颁 发的“空气洁净杰出奖”。 新一代阴极电泳漆普遍降低了溶剂含量，从2 3 降到0 4 o 8 ， 大大降低了v o c 排放。 2 、预处理化学和工艺”1 汽车车身预处理过程中有大量的废水排放，其排放量占油漆车间总排量的 8 0 左右。减少排放、降低污染以及低温节能、长寿命是预处理材料的研发方 向。选择单一喷射清洗体系用于少量或中等量的水清洗，不仅能够获得较佳的性 价比，而且还予以良好的清洁效果。预处理进一步的关注重点是消除减少重金 属，如镍、铬、亚销酸盐等，并采用生物可降解的表面活性剂。较瓤的概念是用 有机涂层代替前处理。它可在钢板上直接涂覆，且具有导电性，能够直接进行电 泳施工。名为“m u l t i m e t ”的这类涂料可以在很短的时间内用较少的步骤在较低 2 的温度( 能耗) 下制得，这有助于改进生产率价格比。可供的一些其他的选择 是在铣磨( 钢材制造处) 结束处施行，从而有助防锈保护( 无需防锈油) 。 3 、电泳涂装 在电沉积技术方面的突破之一是通过电沉积施涂底漆作为二道涂层。第一道 涂层为防腐蚀涂层，它在烘烤后具有导电性。该工艺的优点是：较高的迁移效率、 全部自动控制、均一的涂膜厚度、较低的废品率返工率、较低的制备成本和较 低的挥发物。头道涂层赋予防腐保护，空腔涂覆及边缘保护第二道涂层赋予耐 紫外光性和抗石击碎落性。该工艺具有生态优势，由于其挥发物少、污水少且不 含铅。该技术于1 9 9 9 年在戴姆勒一克莱斯勒公司首次商业化应用”1 。 双层电泳的开发成功是涂装过程的一次革新”1 。通过二次电泳，可省去中涂 层，从而简化了工艺、减少了人员，提高了油漆利用率。进一步提高了车身的抗 腐蚀性，降低了成本。h e r b e r t s 的双层电泳漆e c s 0 0 0 已在汽车零配件厂和个 别整车生产线上使用。p p g 公司也开发了类似产品，第二层涂膜最厚达4 0 | lm 。 铅盐颜料用于电泳配方中可获得更好的防腐性，但它们会污染环境。p p 6 公 司用其专利技术开发了防腐蚀电沉积涂料“e n v i r o p r i m e2 0 0 0 ”，它不含铅， t t a p s 含量低，作为电泳底漆性能优异。其优势包括：减少和或消除了金属预 处理用的铬和镍，较少的制备工艺消除了废物流，并降低了能耗。由于增加了烘 烤窗口，使线速度的提高成为可能。降低烘烤时的失重意味着烘箱中的挥发物减 少，从而减少了烘箱的清洁工作。所有这些均使其成本与现行的含铅电泳漆及工 艺相当或更低。 众所周知，由于弯曲表面上的流体中存在的压力差，边缘漆膜收缩，使锐尖 边角或毛口处涂膜特别薄，甚至几乎没有，很难形成足够的干膜厚度，由此导致 这些部位早期腐蚀。现在开发的电沉积涂料能涂覆这种部位，并保护加工中所产 生的锐边和毛刺，确保其免于生锈。b a s f 的c a t h o g u a r 0 1 2 5 0 是典型的高边角 效应电泳漆，p p 6 的e d - 5 和h e r b e r t s 的e c3 0 0 0 的边缘覆盖效果也十分好。 为了保护发动机免于磨损并减少摩擦，已采用了n i s i c 或n i p t f e 涂料。它 们采用电解沉积或无电镀( 化学) 沉积的方法施工。其缺点是这些涂料中的许 多粒子在电解质中会分解。个全新的概念微胶囊化开拓了许多新机遇。微 胶囊可以装入固体、液体、甚至气体。从而可把它们放人体系中。微胶囊本身由 聚合物材料制成。微胶囊凸出表面，通过与其他物体摩擦被破坏，从而释放出这 些活性物质。 4 、水性涂料、高固体份涂料和粉末涂料 涂料车间的多数溶剂挥发源于头道底漆和底漆，因此重点关注其转化。在欧 洲已实现了头道底漆的水性化。水性涂料的缺点是相对于溶剂型涂料( 1 2 m i n ) ， 它们需要较长的闪干时间( 5 8 m i n ) 。这导致涂装线的延长。这意味着为了使 用水性涂料，必须对现有的涂装线进行改造。它需要特殊的施工设备、环境控制 ( 烘房内的温度和相对湿度) ，有时还要加热闪干。水性漆的开发目标是性能和 价格与所对应的溶剂型涂料相当，施工性能尽可能接近溶剂型涂料，v o e 捧放量 进一步降低，在现有涂装设备上不需进行大的改造就可使用水性涂料施工。 业已开发出一种新型的水性涂料产品，无需对现有施工线进行重大改造。这 种产品的闪干时间只需l 2 m i n 许多知名的涂料公司均开发了水性底色漆组 成物用于汽车在线漆和修补漆的底色漆清漆体系。它们可再施涂水性涂料型、 溶剂型涂料型和粉末涂料型清漆。现已可以配制具有高光泽、良好机械性能和耐 盐雾性的单一涂料体系。日本涂料公司已开发了一种新的水性涂料体系用于润饰 汽车车身。它含有不饱和的聚氨酯分散体，其在水不溶性引发剂存在下与不饱和 单体一起发生自由基固化。它在低温下可以很快固化。 在北美，为避免施工生产线大的变动，更加关注高固体份涂料”1 。高固体份 涂料由于其施工性能及所需施工条件与溶剂型涂料基本相同，原有涂装线不需进 行大的改造就可使用。高固体份涂料采用低粘度的聚酯、丙烯酸树脂及高固体份 氨基树脂制成，最高的施工固体份可大于6 0 ，平均每千克涂料的溶剂挥发量 可减少i 3 以上。在汽车中涂漆、面漆和修补漆等方面都得到了应用。据介绍”1 ， 欧美的中涂漆、金属闪光色漆、罩光漆的涂装固体份别达到6 5 7 0 、4 5 5 0 、5 0 9 6 6 0 9 6 。控制固化过程和流挂是高固体份涂料的两大技术关键。粉末涂 料在汽车工业中的应用，最先用于一些装饰性要求不高的防腐蚀零部件，而后用 作底漆及中涂层。在北美，粉末底漆已商品化“”。回收的粉末用于头道底漆， 而二道底漆采用新鲜的粉末以确保质量。 清漆赋予汽车以美学魅力。在清漆方面已进行了许多研究。过去几年中所开 发的新技术是在清漆中采用粉末和粉末浆。该研发从水性底色漆的研发开始。人 们已认识到，为了获得好的性能，必须要有品质好的面漆。这导致粉末面漆( 美 国宝马所用) 和粉末浆型面漆( 戴姆勒一克莱斯勒所用) 的研发“”。 采用粉末和粉末浆涂料的成本仅为溶剂型涂料的1 5 2 溉。粉末清漆睁烘 烤温度范围( 窗) 很窄( 1 8 2 2 ) ，喷粉室中相对湿度控制在4 8 5 0 之间， 采用粉末清漆的明显优势是产生的废料可以完全回收。在粉末浆涂料场合中，通 过使用二段超滤可进行回收。但是，在操作过程中，必须要控制起泡。可以通过 添加稳定剂来控制起泡，但这可能会导致产品中出现不希望的絮凝。还要考虑的 是第二道清漆的施工。第一道涂料完全固化后进行打磨，然后再施涂第二道涂料。 5 、紫外光辐射固化技术 4 该技术用于改进面漆的划痕硬度基料为不饱和丙烯酸聚合物，通过高能辐 射使之固化。u v 粉末涂料结合了热固性粉末涂料和液态涂料的许多优势。与传 统涂料不同，粉末涂料刚刚通过热能熔融，随即通过高能辐射固化。这使得它们 有更多的流平时间，因而所得涂膜的外观出众。u c b 化学公司的“u v a c o a t 2 0 0 0 ”树腊可用于该项技术。紫外线固化之所以有着光明的前景是因为它可节 约大量成本。与热固化相比，紫外线固化装置的规模要小得多，亦即在投资紫外 线固化涂装线时不用投入太大的资本。 6 、外观“黜 现今，汽车制造厂对涂料的要求越来越高，不但要求涂装工艺简单，涂膜性 能优异，还希望其具有多样的色泽和质感，汽车涂料外观的时髦性也是不容忽视 的一个因素。世界上著名的汽车涂料公司，如p p 6 、关西、立邦等都设有色彩 研究所，专门研发新材质、新颜色。他们可以在室内模拟外界环境、考虑到和车 种、车型、内装饰材料颜色等匹配，使车身的颜色连续变化，观察整体效果，然 后再和汽车厂配合确定未来几年内汽车颜色的发展变化趋势，从而研究和生产出 相应的涂料。银色已不再是趋势，而将成为世界的主流。金属闪光漆和珠光涂料 通过控制粒径的大小，可以产生不同的闪光效果。市场上可供各种铝粉。发展趋 势是中等到中细粒径范围( 1 0 1 8i lm ) 的铝粉片。业已开发了改进形状圆 形、扁平形和透镜状的铝片分散体。它们改善了循环稳定性。另一吸引研究者注 意的方向是“真空镀覆金属颜料”( v a c u u mm e t a l i s e dp i g m e n t s ) 。金属蒸气 沉积于聚合物涂覆的网格上，形成厚度约3 0 0 4 5 0um 的膜。然后将膜从支撑 物上分开，粒径降至约1 2pm 。粒子为薄片状，整体五分层并且非常薄，铝片的 表面极其光滑。它赋予传统颜料无法获得的高反射的、灿烂的金属光泽和彩色的 金属漆。理论上，单层即可得到较好的遮盖力，但施工时干膜厚度稍厚一些以适 应颜料粒径的变化。通过使用染料，可得到各种微妙色调的涂料。越来越多的随 角异色效应颜料( 珠光云母、具有不同氧化物厚度涂覆的片状颜料、全息颜料、 玻璃鳞片等) 门益被汽车集团采用。杜邦公司和p p g 公司都推出了折光涂料，汽 车颜色会根据视角的不同而变化。 目前正在开发一种新的专利工艺在线配色，这一独特的工艺允许汽车制 造商选择颜色，能在施工到车辆前进行混合而得。p p g 公司与b e h r 系统公司 合作开发的类似于喷墨打印机的底色漆技术d y n a m i cf l e x c o l o r s ，可以使 汽车的颜色根据需要在喷漆房中进行改变。 通过施涂清漆以期改善汽车涂料的耐酸蚀性、耐磨损性和抗划伤性。同时还 可以在恶劣的环境( 酸雨、鸟粪、耐洗车等) 中保持漆膜的外观、光泽等。p p g 公司新推出的c e r a m i c l e a r 清漆就是针对这趋势而开发的，其性能类似于 木器漆和工业用漆，有很强的抗刮擦性和抗损伤性。杜邦公司的s u p e rs o l i d s 技术也可提高汽车涂料的抗刮擦性和抗损伤性。 7 、涂装和温度控制“ 通常，深色轿车里面的温度较浅色轿车要高。这是由于深色漆较浅色漆吸 收更多的热量。种新工艺有助于使这种轿车的内部温度保持低下。该涂料被称 为反光涂料。采用了陶瓷载体以减少通过这种涂料的热传递。由于陶瓷粒子是中 空的，因此涂膜中的温度梯度高。这种技术近两年已在日本商业化应用。由于汽 车的金属车身和塑料部件所用的涂装体系不同，会出现色调不匹配和与涂饰相关 的问题。人们致力于提供一种金属和塑料的通用体系。一种底漆、底色漆和面漆 用新型“低温烘烤”体系被开发出来，它可在9 0 以下固化。所用的底色漆为 水性双组份体系，其使用期为1 5 m i n 。在9 0 烘烤2 5 m i n ，最终底色漆的于 膜厚度为3 0 3 51 4m 。该体系所用的清漆必须是柔韧性的。 8 、汽车修补 汽车修补漆包括修补底漆、面漆和辅料。修补底漆多采用常温干燥或热固性 醇酸、环氧酯、丙烯酸氨基、硅烷类、氨酯油、硝基纤维素、双组份聚氨酯等。 修补面漆以双组份聚氨酯为主，有本色和金属闪光漆两种类型。 汽车修补市场必须跟上原厂涂料的发展趋势。完全致力于研发具有相同效应 颜料的颜色，将其用于修补漆和重涂漆。藉助混合机技术和信息化技术为市场带 来了快速的解决方案。商售的水性修补漆体系必须赶上溶剂型聚氨酯的性能。通 过引入类似于i n d u s t r i a lc o p o l y m e ri n d 公司的i n c o z o ll v ( 商品名) 活性稀 释剂，即可解决溶剂挥发的问题。i n c o z o ll v 是含有2 个五元环的活性稀释剂。 当与体系中的含水杂质反应时，它遵循开环机理并形成胺和羟基基团。这些基团 再与二异氰酸酯反应，制得脲和氨基甲酸酯键。这一体系的附加优势是个除湿剂。 在r h o d i ac h e m i c a l s 公司进行的一项研究中发现含“i n c o z o ll v ”体系明显 地降低了指触干时间，适用期也略有降低“。 1 1 3 中国汽车涂料发展特征、现状及要求”3 1 中国汽车涂料的发展略分为三个阶段【。0 j ：1 9 5 6 1 9 8 6 年3 0 年为第一阶段， 1 9 8 6 - 2 0 0 0 年为第二阶段，2 0 0 0 年至今为第三阶段。 第一阶段经历了3 0 年，是伴随着我国汽车工业从无到有而配合发展的。主 要满足了能提供汽车工业需要的简单品种，底漆是以纯酚醛阳极电泳漆为代表， 面漆是以中油度、高胺基含量的醇酸胺基烘漆为代表，重点服务于载重车，而为 零部件配套的产品有醇酸磁漆、沥青浸漆、喷漆、酚醛底漆等。突出的问题是底 漆的耐盐雾达不到要求，通常只能做到1 0 0 2 0 0 h ，面漆是老化性能达不到要求， 失光率在1 年内下降3 0 - 4 0 。 6 第二阶段经历了1 5 年。这是伴随中国经济改革，汽车涂料行业迅速发展的 一个时期。包括轿车工业比重迅速增加，农用车作为适合中国国情的特色车型异 军突起，微型车、轻卡、皮卡竞相参与市场角逐，使涂料行业面临着汽车涂装新 的要求与机遇。自1 9 8 3 年起至1 9 9 3 年之间中国涂料生产厂家分别从欧洲、日本 引进了包括阴极电泳漆( c e d ) 、底漆、丙烯酸、无油聚酯、胺基醇酸汽车面漆、 丙烯酸修补漆、聚酯中涂漆。而在1 9 9 4 年至2 0 0 0 年之间国外大的涂料企业又在 中国建立独资或合资企业，进入了中国汽车涂料的市场，参与竞争。这1 5 年汽 车涂料的发展缩小了中国与国外先进国家水平的差距。不尽人意的地方是我们所 使用、依靠的技术更多地是直接或间接地来自于国外技术，自我开发能力无论从 组织结构上与实际水平上并没有本质上的提高，使后续可持续发展的潜力不足， 甚至十分脆弱。造成这种局面的原因是中国涂料企业没有经济能力来承担这项长 期发展要求的技术投入。 从2 0 0 0 年起随着中国加入w t o 步入倒计时，中国涂料行业与汽车涂装行 业更加理性的规范与设计汽车涂料产品与涂装要求。通过前十几年对汽车涂料的 制造、使用、了解，放眼今后的汽车涂料市场，产品开始从单一功能型向复合功 能型转化，提出产品的商品力概念，特点在于要求环保、资源再生、成本下降、 品位上升、节约能源、高效率、长效型、个性化等，这是第三个阶段。 纵观中国汽车涂料的发展过程，总体上是落后于汽车工业的发展，三个阶段 都是如此，不能及时满足汽车厂家的要求，更谈不上引导消费这个概念。 我国汽车用涂料市场近几年产生的巨大变化1 1 4 卜【1 6 】： ( 1 ) 世界著名的大的汽车用涂料制造厂商( 如p p g 、杜邦、关西、日本涂 料、b a s f 等五大家汽车用涂料) 进入中国市场，在华设立独资公司，成为轿车 用涂装材料的主流供应厂商，车辆用涂装材料的配套厂家几乎都随引进轿车产品 的国别而定。高端产品为青一色的国外品牌或以进口的半成品及原材料配制的产 品。 ( 2 ) 随科研机构和国营企业的转制，机制灵活的民营汽车用涂装材料厂家 涌现出来，占领部分汽车涂装材料市场。 ( 3 ) 因机制不灵活、技术开发能力弱、产品品种及质量、售前售后服务跟 不上市场需要，原有的一些大型汽车涂装材料主导厂家被淘汰出局( 如沈阳油漆 厂、北京红狮等) ，还有一些国营汽车涂料生产厂虽还坚持，但在车辆用涂料的 品种、质量上缺乏市场竞争力。 ( 4 ) 制漆用原料( 如颜料、树脂、助剂等) 的采购实现了国际化。 ( 5 ) 随着轿车工业飞跃式的发展和汽车保有量的增加，汽车修补用涂料和涂 装在国内也已形成了产业。轿车修补用涂料当初几乎全部依靠进口，现已有多家 7 汽车修补涂料生产厂家占领了较大的市场份额。 ( 6 ) 涂料涂装一体化的新的经营理念在汽车涂装领域己得到体现，即由专业 化公司( 如涂料公司、涂装设备公司等) 来管理或总承包汽车厂的涂装生产线， 不再以涂装材料的消耗量来结算，而是以涂装的合格产品为结算依据。这种专业 化的经营管理有利于涂装材料利用率和涂装一次合格率的提高，能较大幅度地降 低涂装成本。 每辆车的涂装材料平均单价从2 0 0 美元降到1 2 0 美元。 ( 8 ) 每辆车涂装所释放的v o c 从6 9 磅降到2 8 磅。 ( 9 ) e d 5 0 值( 气味的度量) 从2 0 0 降到1 0 0 。 中国汽车涂料现状及要求可以从如下车型进行分另目讨论【l3 】： 1 、轿车 轿车又分为三层次：第一层：豪华型轿车( 包括奥迪、别克、广州本田、帕 沙特) ；第二层：夏利、大众桑塔纳、捷达、富康、风神蓝鸟；第三层：奇瑞、 吉得及客货两用车 第一层涂料的使用，代表了目前世界汽车涂料的现用品水平，由汽车制造厂 强调了产品的个性化设计与要求，其连带作用、人文、环保、流行、时代感等都 被包括进去。表面在涂料上是环保型、节能型、时代感强烈，在使用阴极电泳底 漆方面达到无铅化要求，减少热失重，涂膜向薄膜化、低比重发展，减轻车体重 量。在中涂层使用上采用较高固体份施工，并开始普遍采用水为分散介质的中涂 层，v o c 排放量。 在面漆方面，优胜2 c i b ( 两涂一烘) 的涂装方式，实现了高固体份施工、 强色彩感一一采用高效有机颜料，仍能在老化上得到保证。动态感一一采用珠光 金属粉，产生动态、变色的效果，同时注意到耐酸雨性与耐划伤性及其施工过程 中的方便与效果。第一部分的涂料产品提供者集中欧美涂料制造商中，包括p p g 、 h e r b e r t s 、b a s f 。 第二层涂料的使用是以国产普通型私驾车为消费群体所构成的性能现状要 求而设计出来的。在紧紧要求价格上的控制外，尽可能在性能上向第部分轿车漆 的要求靠近。在阴极电泳底漆使用上更多强调的是施工应用性与涂膜效果，并将 环保、厚膜化做为重点考虑在中涂层方面，主要考虑隔阻紫外光、耐石击性及 填平性与流平性。以传统溶剂型为主，面漆i c l b ( 一涂一烘) 的施工方式与2 c i b 的施工方式兼有，重视装饰性与室外老化结果，在耐酸性、动态感上没有刻意追 求。第二部分的涂料产品供应方仍是以第一部分的欧美厂商加上日本厂商，汽车 制造厂在这一品位上的产品仍首选国外强水平公司的产品。 第三层轿车是以中国民族工业为代表而生产的产品，其消费群体更多面向发 8 达城市以外的中小城镇及零散型群体。使用涂料方面重点强调在主要性能技术达 到第二部分水平的同时，在施工方面更多地要弥补其自身在设备与管理上的一些 弱项及十分苛刻地要求价格必须低，以配合其整体产品低价位进入市场的战略布 置。在涂料的使用品种上，与第二部分没有什么区别，而在选用涂料厂商来更重 要的是其获得现实利益，即价格与适合其生产现状，这种要求是国内有一定的汽 车涂料生产实力的厂家都有可能为之配套，比如合资企业及金力泰等。 归纳轿车漆的三个层次，主要要求如表l l 表1 1 我国三个层次的轿车漆要求及供货厂家情况 层次主要要求供货厂家 底 盐雾1 4 0 0 h ，无铅，低密度，薄膜化 p p g 、h e r b e r t s 第一 中 水性中涂( 大众通用准备中) ，低v o c 排 b a s f 、p p g 层 放1 5 0 1 0 0 高固体份旌工6 0 6 5 光泽( 2 0 。) 9 2 以上，d o i ( 桔皮值) 9 0 面b a s f 、p p g 以上，耐酸雨，耐划伤，动感，色彩 底盐雾1 2 0 0 1 4 0 0 h ，低密度，厚膜化 p p g 、h e r b c g s 、k a n s a i 第二 中 厚膜化，耐石击，流平性b a s f 、p p g 、k a n s a i 部分 光泽2 0 。g 9 2 以上，d 0 1 8 5 以上，人工老 b a s f 、p p g 、h e r b e r t s 、 面 化1 5 0 0 h ( 氙灯) k a n s a i 底盐雾1 0 0 0 1 2 0 0 h ，厚膜化，低价值 k a n s a i ( 合) k n t 、 第三 d u - p o n t 部分 中 耐石击，填充性，流平性k a n s a i ( 合) 光泽( 2 0 。) 9 2 以上，d o i ( 桔皮值) 8 5 面 k a n s a i ( 合) 大桥 以上，人工老化1 5 0 0 h ( 氙灯) 2 、商务车 商务车分为二类。第一类：1l 座位为主的高级商务车( 包括别克、通用、 金杯、德利卡、瑞峰、全顺) ；第二类：以7 座位以下微型车为主( 哈飞、柳微、 奥拓、长安) 。 对于第一类的别克、通用车，完全是从现轿车涂装线上通过，所以水平相同 于轿车第一部分水平，不再重述。而其他产品在底漆、面漆上与轿车第二部分的 用漆水平相当，只是在中涂上要求有所差异，由于车身大，板金部位变形程度增 加，所以中涂要求填补性与打磨性更强一些，在选用涂料厂商方面也是将产品的 技术支持看的十分重要，所以供货商与轿车第二部分也大致相同。 商务车的第二类，底漆、中涂的要求相当于轿车漆的第三部分，在面漆上更 倾向于2 c i b 的金属光泽漆，为这类车型配套的涂料厂商主要是国内汽车涂料生 产厂与k a n s a i ( 合) 公司，包括k n t 。 3 、载重车 载重车可分为三级吨位。第一级为8 t 以上重型载货车( 思太尔、陕汽、北汽) ； 第二级为5 t 以上敏以下的载货车( 一汽、二汽) ；第三级为2 3 t 轻型载货车( 南 汽、江淮、北汽、一汽、二汽) 表1 2 我国载重车用漆要求及供应厂家情况 t a b l e1 - 2t h em q u i r e m e n 协o f c a m i o np a i n ta tt h r e el e v e l sa n dm a n u f a c m r e 培 层次 主要要求品种供应厂家 红 狮 、 底 盐雾 8 0 0 h c e dz o a ( 泰欧 8 t 亚1 以 腻易打磨，快干，不收缩原子灰t - 0 a 、灯塔 上 光泽6 0 。g 9 0 以上，人工老化1 0 0 0 h醇酸氨基 面 t o a 、灯塔 ( 氙灯) ，p g d ( 鲜映性) o 6丙烯酸氨基 底盐雾 1 0 0 0 h ，槽液稳定性好，低热失醇酸环氧氨基t o a 、红狮 5 t 光泽6 0 。9 0 以上，人工老化l o o o h 以t 0 a 、红狮、 上 面( 氙灯) ，p g d 0 6醇酸氨基烤漆 灯塔 易施工，无中涂，适合流水线作业 底盐雾8 0 0 h ( 或4 0 0 h ) ，低价格 c e d ( 阴极电泳)t o a 、k n t 、 2 a e d ( 阳极电泳)红狮 腻易打磨，快干，不收缩不饱和聚酯 3 t 面 光泽6 0 。g 9 0 以上，人工老化1 0 0 0 h醇酸氨基 t o a 、k n t 、 ( 氙灯) ，p g d 0 6丙烯酸氨基红狮等 第一级车型由于涂料在整身制造中成本比重很小，所以更强调了性能上的要 求。在底漆方面采用c e d ，在达到耐盐雾1 0 0 0 h 的同时低循环下的槽液稳定性 则作为重点考虑之一。在面漆方面装饰性要求高，由于该车型多使用在旷野环境， 在颜色上强调显目、耀眼，多采用有机红、有机黄及金属感色彩。外观效果与户 外老化性能是重点要求的指标。 第二级是以中国第一、二汽车集团生产的载货车为代表。在严格要求涂料产 品达到其设计要求的同时，更重视材料成本与施工过程成本，是将涂层的性能、 价格匹配与被涂件对涂层要求的预期目标效果结合好的用户群体。在底漆采用阴 极电泳漆方面，在盐雾性能达到1 0 0 0 h 以上要求的同时，注意从运行过程中对设 备的损伤、能源使用降低、材料的有效利用率几方面来综合考虑成本，在面漆方 面主要控制三个方面：外观效果、老化结果与施工性能。 第三级，这部分的涂料要求跨度较大，是由于制造厂家的能力与目标客户的 不同所导致的。在面漆方面，重点观注外观效果，对进一步的要求如耐人工老化、 施工性上，则不是很刻意追求。 归纳载重车的用漆要求如表1 2 。 4 、农用车 农用车也可分为二类。第一类四轮车型( 时风、诸城等) ；第二类三轮车型 ( 时风、双力等) 。 第一类涂料的使用基本相同于2 t 载货车水平，由于底漆全部采用a e d ，并 且由于板金原因造成大量的腻子填补，再打磨时甚至裸露金属，所以涂装效果的 外观更多是依靠面漆来完成。由于来自市场对汽车制造厂家的价格压力，使得这 种车型的涂装效果不尽人意，又不可能在近期内有大的改动。 第二类涂料的使用对涂料的保护作用要求更低，主要希望得到一定时期内的 外观效果就可适合其整体价格战略要求。底漆采用a e d ，面漆采用强调外