汽车面漆水性化现状及存在的问题与出路.docx

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1、汽车面黏性化现状及存在的问题与出路目录1 .概述22 .汽车涂料行业的技术发展，水性化是必然选择23 .汽车的涂装结构34 .车身用涂料的分类34.1. 底漆34.1.1. 现状34.1.2. 发展趋势44.2. 中涂44.2.1. 现犬44.2.2. 发展趋势54.3. 面漆54.3.1. 现状54.3.2. 发展趋势54.4. 国内车用涂料的消费量变化趋势64.4.1. 乘用车涂料64.4.2. 客车用涂料74.5. 车用聚氨酯涂料的市场需求84.5.1. 消费量预测84.5.2. 发展趋势84.6. 汽车涂料的发展历史84.7. 聚氨酯涂料在汽车工业中的应用94.7.1. 汽车零部件、内

2、外饰用聚氨酯涂料94.7.2. 车身用聚氨酯涂料94.7.3. 聚氨酯修补漆114.7.4. 黑色、白色红色、黄色珠光闪粉114.8. 政策：发展水性涂料是必然趋势124.9. 小结125 .涂层水性化技术现状与存在的问题135.1. 含亲水性官能团的单体参与聚合并伴以助溶剂，碱中和后水溶或水分散 135.2. 内、外乳化相结合的亲水性水分散体135.3. 纳米杂化的聚丙烯酸酯水分散体135.4. 内外交联相结合的水分散树脂成膜物146 .面漆树脂水性化的技术突破口156.1. 外观改善与干性兼顾的水溶性聚酯丙烯酸酯树脂成膜物156.2. 纳米杂化聚合物的成膜特性研究156.3. 成膜树脂在固

3、化交联前后的亲水与疏水转换167 . 展望161 .概述能源与环境问题永远是无尽的话题，而且在政府与民间所处的地位也越来越重要，正因为如此，汽车涂料水性化亦受到行业的高度关注。然而自20世纪70年代末汽车涂料涂装开始水性化以来，除电泳底漆与水性氨基中涂外，面漆乃至于罩光清漆的水性化一直是个瓶颈。不仅如此，即使电泳底漆与中涂，其VOC的含量仍然很高，而由于水性化，施工时的有效含量亦大幅下降，与溶剂型高固体分、无溶剂体系相比，有机物的实际排放并不低，环保效应与节能减排没有体现出来；在电泳线或浸涂线附近，溶剂挥发对人体具有强烈的刺激性，涂料自身的易燃问题并没有完全回避；由于施工时有效成分过低，通过大

4、量的防流挂控制又会导致成本上升并可能影响层间附着乃至耐水性，而不依靠防流挂助剂的控制，单涂层膜厚过薄，在满足涂层一定厚度的条件下，需要增加涂装工序，涂装成本提升。2 .汽车涂料行业的技术发展，水性化是必然选择近年来，汽车行业经历了翻天覆地的变化。SUV的走红、新能源车时代的降临、轻量化的趋势其实，许多企业对新能源车、轻量化上的投入，还有很长的一段路要走，涉及了材料选择、生产效率、价格等诸多问题。然而，车用涂料方面已经有了明显的转变。从市场的反馈中得知，消费者在购买涂料产品时; 对环保的要求十分严格，不仅会详细了解产品的有害物质含量，还会优先选择有各种环保认证的产品。汽车涂料正朝着环保和提高整车

5、外观装饰效果的方向发展，涂料工艺趋向于多层复合涂装。汽车工业中使用的涂料种类很多，范围也很广，包括汽车车身涂料、货箱用涂料、车架等部件用涂料和特种涂料等等。特别是应用于乘用车车身涂装的涂料，由于其极高的性能要求，代表了涂料工业的最高水平。现在，国内汽车涂料以溶剂体系为主，对VOC的限制成为了汽车涂料的重要指标。传统的溶剂型涂料VOC排放量约125g/nr,水性涂料VOC排放量约27g/m2o以目前流行的闪光涂层为例，其VOC排放量占总量的66%,若使用水性涂料，整车VOC排放量可减少一半以上。我们希望从成本、工艺、环保等视角，呈现汽车涂料行业正在发生的那些变化。3 .汽车的涂装结构乘用车车身基

6、材磷化层底漆中涂漆底色漆罩光漆客车车身基材磷化层底漆中涂漆底色漆零部件基材磷化层底漆罩光漆（无或防腐漆）塑料件基材原子灰底漆底色漆罩光漆修补基材原子灰底漆中涂底色漆罩光漆4 .车身用涂料的分类4.1. 底漆汽车底漆是直接涂装在经过表面处理的车身表面的第一道涂料。4.1.1. 现状根据底漆在汽车上的使用部位，要求底漆与底材具有良好的附着力，与上面的中涂漆或面漆具有良好的配套性。此外，还必须具备良好的防腐性、防锈性、耐油性、耐化学品性和耐水性。目前，国内几乎全部乘用车生产都采用阴极电泳底漆，仅在部分客车及载货车上还采用传统的醇酸类、酚醛类或环氧类底漆。电泳漆是在水性浸涂底漆的基础上发展起来的，常用

7、的包括环氧树脂漆、醇酸树脂漆、氨基树脂漆、酚醛树脂漆等；颜料一般选用氧化铁红、钛白、炭黑或其他颜料填料。膜厚一般为2035微米，一般乘用车阴极电泳漆过漆面积可达120平方米左右。4.1.2. 发展趋势未来，底漆的发展趋势大体可总结为低VOC、免中涂以及低膜厚三个方向。虽然电泳涂料是水性涂料，但仍然含有一定量的有机溶剂，目前最新的阴极电泳漆的溶剂含量已从2%3%降低到0.4%1.8%,大大减少了 VOC的排放。为了降低涂装成本，简化涂装工艺，一些汽车生产厂家采用了免中涂的涂装工艺，但取消中涂涂层对电泳底漆的平整度提出了更高的要求，面漆的厚度也有所增加。降低膜厚主要是通过高泳透率、高耐腐蚀性的阴极

8、电泳漆实现的，一般而言这种方法可以减少用漆量13%以上。同时保证漆膜耐腐蚀性不降低，如底漆漆膜的厚度可降低至外表面15微米、内腔9微米，其漆膜耐腐蚀性及平整度与外表面22微米、内腔12微米时相当。此外，底漆发展趋势还包括应用无铅无锡涂料、低温烘烤涂料、耐候性涂料等。4.2. 中涂中涂也称二道浆，包括腻子、二道底漆和封闭漆等。4.2.1. 现状目前新车生产已不再使用腻子，仅用于汽车修补。我国载重车、微型车等商用车一般不用中涂漆而是直接在底漆上涂覆面漆，塑料件及零部件也不需要进行中涂，如保险杠或车底盘，但无论是乘用车还是商用车的外车身，及其后期修补都需要进行中涂。中涂漆是用于汽车底漆和面漆或底色漆

9、之间的涂料，起到连接底漆与面漆的作用，能够提供与面漆相适应的保护性，同时具有填平性，提高整个漆膜的丰满度。常用的中涂漆包括聚酯树脂漆、氨基树脂漆、环氧树脂漆、聚氨酯树脂漆等；颜料和填料选用钛白、炭黑、硫酸钢、滑石粉、二氧化硅等。中涂膜厚一般为2030微米，目前中涂漆仍有许多为溶剂型。4.2.2. 发展趋势汽车中涂漆未来主要是向着高固体分化、水性化、粉末化的方向发展。目前美国车用涂料的主要发展方向就是高固体分化，高固体分中涂漆采用高固体分的聚酯、聚氨酯、氨基等树脂制备，其施工固体分可高于60%,甚至可达70%,比传统中涂漆提高10%20%, VOC排放量可降低20%30%。国内新建的汽车涂装线为

10、了达到低VOC排放的要求，一般采用水性中涂漆，如水性聚酯氨基漆及水性聚氨酯漆等，其施工固体分一般达到50%60%。粉末涂料虽然是VOC排放量最低的涂料之一，但由于换色困难等原因一直未采用。目前，国内除个别车用零件生产线外，整车尚无使用先例，但随着喷涂设备的改进和粉末水浆技术的成熟，未来这种涂装技术也必将成为汽车厂家的选择之一。4.3. 面漆汽车面漆在汽车整个涂层中主要发挥装饰和保护作用，一般包括罩光漆和色漆。4.3.1. 现状汽车面漆一般应具有鲜艳的色彩、良好的机械性能以及优异的耐候性。一般而言，无论是乘用车还是商用车，无论是零部件、塑料件还是后期维修都需要进行面漆涂装，只是商用车一般只喷涂底

11、色漆，上面不再覆盖罩光漆，而零部件一般不喷涂底色漆，只喷涂罩光漆，而这层罩光漆有时也用其他防腐漆替代。目前高档汽车面漆主要采用氨基树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等为基料，选用色彩鲜艳、耐候性好的有机颜料和无机颜料，添加一些助剂，如紫外光吸收剂、流平剂、防缩孔剂、电阻调节剂来达到满意的外观和性能。4.3.2. 发展趋势未来，面漆的发展方向是水性化、粉末化、高固含量。水性面漆通常采用“底色漆+罩光清漆”的配套工艺，由于溶剂型底色漆是VOC排放的最大来源，占汽车车身涂装各道工序排放总量的50%左右，如果将底色漆改为水性涂料，VOC排放量可大大减少。但水性面漆直到目前仍未被广泛使用，主要原因是

12、水性面漆的耐候性和装饰性较高，固体分面漆差，同时因其仍含有2%15%的有机溶剂，对施工环境和烘干条件要求较高，综合成本太高。但从发展趋势上看，无溶剂水性涂料仍将成为未来的主要开发方向。目前，粉末罩光漆主要采用丙烯酸树脂型第6页共16页粉末涂料，虽然其成本较双组分聚氨酯清漆明显要高，但其在工艺上节省了废渣处理、VOC处理的运营成本，随着生产规模的扩大，原材料成本进一步降低，其直接成本会进一步接近于双组分聚氨酯清漆。4.4. 国内车用涂料的消费量变化趋势4.4.1. 乘用车涂料2002-2017中国乘用车产量（单位：万辆）国内乘用乍涂料消费量增长的主要动力来自汽年销量的增长，而单车涂料的消费量，则

13、受到新涂装工艺及材料的应用，呈逐渐下降趋势。其中下降最快的是德系乘用车，其次是美系车。日系、韩系和国内自主品牌因单车用漆量基数较低而下降较少。未来消费增长最快的乘用车涂料是面漆，主要是由于近年来免中涂工艺的推广，要求而漆兼具中涂漆和而漆的性能，加上各种金属色漆和珠光漆等需要多遍底色漆喷涂漆面的流行，面漆的膜厚有不断增长的趋势。中涂漆受到免中涂工艺的影响，单车消费量出现下降。4.4.2. 客车用涂料2011-2016中国客车产量（单位：万辆）2011-2016中国大型客车产量（单位：万辆）由于国内客车产量开始下滑，客车涂料的消费增长将放缓。而从单车涂料的消费量来看，与乘用车不同，仍在稳步提升，尤

14、其是中涂漆增速较快。这主要与大型客车的比重升高有关。国内汽车原厂涂料是一个相对封闭的市场，原厂涂料一般都是通过直销的方式从汽车涂料制造企业销售到整车企业，这导致每一个汽车涂料企业的各个涂层涂料销售到不同整车企业的价格是不同的。同一种品牌、规格的汽车漆销售到国产车和进口车价格可能会相差50%。近几年，国内汽车原厂漆市场出现了价格恶性竞争的情况，即使是国外品牌，为了争夺市场份额，价格也不得不做出大幅让步。4.5. 车用聚氨酯涂料的市场需求4.5.1. 消费量预测聚氨酯涂料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、硬度大、高弹性等优点，在汽车涂料领域具有广泛应用及良好的发展前景。据市场研究公司Mark

15、etResearch Future最新发布的一份研究报告显示：全球聚氨酯涂料市场消费量预计到2023年将达到378.12万吨，2016-2023年间年均复合增长率为7.3%,同时按市场价值计算也将显著增长。聚氨酯涂料可分为双组分聚氨酯涂料、单组分水性聚氨酯涂料、光固化水性聚氨酯涂料、室温固化水性聚氨酯涂料、第三代水性聚氨酯涂料(PUA)、环保型低芳烂聚氨酯涂料等。4.5.2. 发展趋势未来，我国水性聚氨酯技术的发展方向集中在以下几个方面：努力提高水性聚氨酯材料的力学性能、固含量和粘接强度，特别是初始粘接强度；在进一步降低V0C的基础上，开展水性聚氨酯交联机理研究和新型交联剂的开发，提高水性聚氨酯室温固化的性能；尽量减少有机溶剂用