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                 2018/9/23  

汽车涂料发展趋势浅析  

来源:  中国涂料在线www.coatingol.com   发布时间: 2018/3/9 8:45:07   

前言
近年来,受益于汽车工业的快速发展,我国汽车涂料行业也得到了较大发展。在满足汽车涂装高品质、低成本技术要求的同时,我国汽车涂料企业为适应日趋严格的环保法规正在持续开展技术升级活
动,但技术水平与各大跨国涂料公司相比仍存在较大差距。
 
1 阴极电泳涂料
当前,汽车用底漆几乎100%应用阴极电泳涂料,而国内主要的阴极电泳涂料市场基本由几大跨国涂料公司瓜分,国内涂料企业只能在一些车架、车轮等零部件涂装市场占有一定份额。为应对竞争形势、寻求自主发展,国内涂料企业需要走一条“专业化”与“差异化”的技术路线。
1.1 开发具有较好耐候性能的底面合一型阴极电泳涂料
随着汽车涂装品质的不断提升,部分采用阴极电泳涂料涂覆的零部件或总成,不但要求达到较高的防腐蚀性能,还要求涂层具有必要的耐候性能。现用阴极电泳涂料以环氧树脂为主体树脂,为提高涂
层耐候性能,主要的技术路径是开发分层电泳体系,该体系的主体树脂为两种树脂或多种树脂组分的混合物,其中一种树脂是环氧树脂,还有就是耐候型树脂,如丙烯酸树脂或聚氨酯树脂等。在电泳涂膜固化过程中,由于不同树脂间表面张力差异,可使涂膜自发形成多相的涂层结构,进而得到分层结构的涂层。耐候型树脂在上层具有高耐候性能,环氧树脂在下层具有高防腐性能。如何选择具有适当表面张力差的树脂组分并稳定控制涂层的双层结构和性能是开发底面合一型阴极电泳涂料的技术难点。
1.2 开发低温固化型阴极电泳涂料
常规阴极电泳涂料的固化温度为170~180 ℃,电泳线能耗较高,特别是针对某些热容量较大的零部件或者带有橡胶、塑料材料的零部件,迫切需要开发低温固化型阴极电泳涂料。目前,国外已推出150 ℃固化的阴极电泳涂料产品,国内虽然开展了很多研究工作,出现了不少专利,但成熟的产品并不多见。开发这类涂料的技术关键是寻求新型交联剂——可低温解封的封闭异氰酸酯交联剂。一种选
用甲基乙基酮肟(MEKO)封闭的间苯二甲撑二异氰酸酯(XDI)作为低温固化交联剂的阴极电泳涂料可在140 ℃完成交联固化。同时,低温固化的特性也会带来诸多不便,包括涂料的贮存稳定性变差、电泳涂膜的外观及综合性能下降等。
1.3 开发厚膜型阴极电泳涂料
近年来,对防腐性能要求更高的汽车零部件,采用常规的阴极电泳涂料难以达到要求,必须增加电泳涂膜的厚度。特别是一些铸件、热轧钢板材质的零件,表面经喷砂(丸)处理后具有一定表面粗糙度,采用厚膜型阴极电泳涂料才能实现效果良好的涂覆,改善尖角及锐边部位的防腐性能,避免涂膜过早出现不同程度的点状锈蚀。这种涂料主要是采用具有不同玻璃化温度的多种树脂配合,并通过添加特殊的高沸点助溶剂,使其具有一次性成膜厚并且工作液参数稳定等特点,电泳槽液经长时间运行后仍能保持较好的涂膜外观与厚度。厚膜型阴极电泳涂料在使用中也可以通过调整涂装工艺参数(槽液温度、电泳电压、电泳时间等)实现膜厚在中厚膜、厚膜范围调节。
1.4 开发新型超高泳透力阴极电泳涂料
近期,新型超高泳透力阴极电泳涂料已经在国内车身电泳线投入使用。通过特殊的涂料配方设计,超高泳透力阴极电泳涂料在保证车身内表面及空腔泳涂质量的同时车身外表面膜厚明显降低,削减了
涂料消耗,缩短了电泳时间。同时,超高泳透力电泳涂料的使用对涂装线的管理也提出了更为严格的要求,新型电泳涂料针对免中涂涂装体系的适用性及其与薄膜转化前处理的配套性能仍待进一步考察。
 
2 汽车面漆
当前,汽车面漆的开发方向主要是提高汽车面漆的外观装饰性和防护性,改善面漆的涂装作业性(抗流挂性、一次涂装厚度)以及适应VOC法规要求等。
2.1 进一步提升汽车面漆的装饰性
一方面,涂料企业应与汽车公司合作做好汽车面漆新颜色的开发。由于各汽车公司的汽车产品在车身造型上的差异日益变小,这就促使各公司在车身设计上注重色彩开发,谋求特色。汽车面漆颜色既要符合汽车产品的定位,还要结合目标市场的地域、历史、人文和生活习惯等因素来考虑。一个具有特色的面漆颜色与汽车造型、内饰色彩等相匹配,不仅可以美化环境,还可以丰富人们的情感。随着人们的价值观念、审美观念、生活观念不断变化,车身色彩的选择也越来越呈现出个性化趋势。金属闪光涂料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,各种随角异色效应颜料被广泛采用,色彩缤纷的颜色赋予汽车面漆的高装饰性。另一方面,提升汽车面漆的装饰性需要进一步改进涂料的“湿碰湿”性能,通过提高涂料施工固体分、流挂控制以及高转速静电旋杯喷涂工艺优化等技术手段,控制好车身垂直面与水平面的膜厚、光泽和橘皮,使涂层的平滑性、丰满度与鲜映度达到更佳水平,汽车面漆追求视觉上能够给人带来“有深度的透明感”和“陶瓷镜面效果”的高质感。
2.2 开发耐酸雨、抗划伤汽车面漆
据报道,我国受酸雨影响的地区已占国土面积的30%,是继欧洲、北美之后的世界第三大酸雨区,其中长江以南地区更是全球强酸雨(pH值<4.5)中心。酸雨的侵蚀容易造成面漆涂膜出现沾污或斑点等弊病。同时,汽车面漆由于清洗、擦拭和沙尘等外力因素,容易造成涂膜表面出现轻微划痕,经长时间积累后涂膜会出现明显失光。为提升汽车面漆的防护性,各个涂料企业正在进行耐酸雨、抗划伤汽车面漆的开发。技术路线上,一方面是在涂料主体树脂中引入叔碳酸缩水甘油酯或接枝硅氧烷支链来提高涂膜的耐酸雨性能,分子结构中所带叔碳结构能够起到隔离水解的屏障作用,树脂主链上引入硅氧烷,在交联过程中生成对酸惰性的无机成分,从而保证了面漆的抗酸雨性能。另一方面,在涂料主体树脂上引入匹配的柔韧性单体,增加涂膜的弹性。涂膜在受到外力摩擦变形时,交联结构不发生断裂,出现凹陷,在受到来自外部的热量(日照、热水)影响后,涂膜有较好的恢复原状的能力,从而降低涂膜的受损程度,保持面漆高光泽。
2.3 开发环保型汽车面漆
溶剂型金属底色漆是汽车涂装过程中VOC排放的最大来源,随着环保法规的日趋严格,开发水性金属底色漆是必然趋势。需要关注的问题包括:水性金属涂料的外观及性能应与溶剂型涂料相当;水性金属涂料施工环境的温度与湿度范围应尽可能接近溶剂型产品;降低水性金属涂料的材料成本;减少水性金属涂料中有机助剂、助溶剂的用量等。高固体分面漆与传统溶剂型面漆在施工应用上基本无变化,容易被现有涂装线所接受。在高固体分面漆的开发过程中,成膜物质必须实现低黏度化,涂料的溶剂选择也是关键技术之一。高固体分面漆在使用中除了需要关注涂料的贮存稳定性外,还应注意容易出现的涂膜缺陷,如流挂、缩边等。
 
3 汽车零部件用水性防腐涂料
汽车零部件大部分使用条件苛刻,尤其是车桥、钢板弹簧、传动轴等底盘零部件。同样是基于环保的要求,越来越多原来使用溶剂型防腐涂料的汽车零部件涂装线正在换用水性防腐涂料。目前,在汽车零部件领域使用较多的品种是水性环氧涂料和水性丙烯酸涂料。水性环氧涂料由环氧树脂和具有强极性基团的固化剂两个组分构成,涂层的快干性、耐水性和耐盐雾性良好。但是,由于对线上涂装产生的过喷漆雾处理效果不理想,此类涂料的应用受到一定限制。丙烯酸乳液作为防腐涂料用基料通常需要进行改性,其中环氧改性采用具有核-壳结构的环氧-丙烯酸共聚乳液,可制备出低温固化的高性能零部件用水性防腐涂料。由于水性防腐涂料以水作为分散介质,涂膜中含有亲水基团,所以涂膜干性受环境湿度影响较大,涂层耐水性也较差,尽管可以通过助剂、助溶剂等得到改善,但与溶剂型产品相比仍有不少差距。为了保证水性防腐涂料的涂层防护效果,涂层厚度要求一般也较溶剂型产品有明显提高。水性防腐涂料在未磷化(仅脱脂)处理零件的涂层耐盐雾性能仍有待提高。此外,开发水性防腐涂料的目的不仅是减少VOC排放,更是在于低毒或无毒化的需要。有的水性防腐涂料产品为了改善涂膜的耐腐蚀性能,仍在使用含铬或铅等重金属的化合物,在环保上打了折扣。上述问题都是当前需要引起关注并应尽早研究解决的重点。
 
4 结语
为适应新时期我国汽车工业发展形势以及环保法规的要求,汽车涂料不仅要满足质量和成本的要求,还要满足环保要求。当前,我国汽车涂料企业应结合自身特点,积极寻求技术合作,推进产学研联合
攻关,努力推出一批具有自身特点的高品质、低成本的环保型汽车涂料。

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