汽車(chē)涂料的發(fā)展與應用

在汽車(chē)工業(yè)發(fā)達的國家中，汽車(chē)涂料的用量在涂料產(chǎn)量中占有極其重要的地位，一般僅次于建筑用涂料。但它在涂料的銷(xiāo)售額中所占的比例最大，且高于建筑涂料。因此，各國涂料生產(chǎn)廠(chǎng)家非常重視汽車(chē)涂料的發(fā)展動(dòng)向及開(kāi)發(fā)，以適應汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的需要，汽車(chē)涂料的生產(chǎn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)有集團化、國際化的傾向。在近10多年里，汽車(chē)涂料在其耐候性、耐石擊性、外觀(guān)裝飾性、高藝術(shù)觀(guān)賞性等方面都取得了很大的進(jìn)展。但隨著(zhù)人們環(huán)保意識的增強，使汽車(chē)用涂料又面臨種種新的課題。當今對汽車(chē)涂料的要求是提高涂層品質(zhì)、保護地球環(huán)境和降低成本。針對這些要求，涂料制造廠(chǎng)家從涂料本身出發(fā)，進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)了一系列新型涂料。[1]

1 汽車(chē)涂料的發(fā)展現狀

隨著(zhù)工業(yè)化的不斷發(fā)展，導致地球環(huán)境不斷惡化，保護自然環(huán)境已成為全人類(lèi)的共同課題。當人們著(zhù)手解決汽車(chē)尾氣對環(huán)境造成的污染的同時(shí)，對汽車(chē)涂裝過(guò)程中VOC(揮發(fā)性有機物)造成的大氣污染也引起了高度的重視。據估計，全球汽車(chē)工業(yè)釋放的VOC每年高達30萬(wàn)噸以上。21世紀，汽車(chē)工業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展，尤其在中國等發(fā)展中國家，汽車(chē)更是人們夢(mèng)寐以求的、象征著(zhù)地位和財富的東西。而汽車(chē)涂料用量必將隨著(zhù)汽車(chē)產(chǎn)量的加大而增長(cháng)。

汽車(chē)涂料品種多、用量大、涂層性能要求高、涂裝工藝特殊，已經(jīng)發(fā)展成為一種專(zhuān)用涂料。在汽車(chē)工業(yè)發(fā)達的國家，汽車(chē)涂料的產(chǎn)量占涂料總產(chǎn)量的20％。汽車(chē)涂料是工業(yè)涂料中技術(shù)含量大、附加值高的品種，它代表著(zhù)一個(gè)國家涂料工業(yè)的技術(shù)水平。主要品種有：汽車(chē)底漆、汽車(chē)面漆、罩光清漆、汽車(chē)中涂漆、汽車(chē)修補漆。[2]

20世紀90年代，一批耐酸雨、抗劃傷型汽車(chē)面漆、水性涂料、高本分涂料和粉末涂料等環(huán)保型涂料相繼開(kāi)發(fā)，并已廣泛獲得工業(yè)應用。ICI公司成功地開(kāi)發(fā)出劃時(shí)代的水性涂料，現各大汽車(chē)制造公司越來(lái)越多地使用這種涂料。超高固成分油漆和耐擦傷清漆也被成功開(kāi)發(fā)，目前已被日產(chǎn)和豐田等汽車(chē)廠(chǎng)使用。同時(shí)色母涂料的推廣，不含異氰酸硅的底涂層罩透明層的安全型聚氨酯高溫烤漆等一批高科技涂料相繼問(wèn)世，為21世紀汽車(chē)漆的發(fā)展開(kāi)創(chuàng )了美好的前景。

2. 節能環(huán)保的汽車(chē)涂料

觀(guān)察世界涂料工業(yè)發(fā)展走勢，不難發(fā)現2009年汽車(chē)涂料開(kāi)發(fā)在提高性能的同時(shí)將更注重環(huán)保性。水性涂料、粉末涂料以及高固體分涂料，將逐步替代傳統的溶劑型中涂、面漆涂料，成為現代環(huán)保型汽車(chē)涂料的主流。

1)電泳涂料。目前，世界汽車(chē)生產(chǎn)中有 92％使用電泳涂料 (ED)，其中有90％采用陰極電泳涂料(CED)。

2)中間涂層。近些年，帶色的中間涂層已在美國廣泛采用，其主要優(yōu)點(diǎn)是中涂的顏色與面漆顏色配套，提高了外觀(guān)裝飾性。

3)面漆。近幾年金屬閃光漆系列發(fā)展迅速，珠光漆和夢(mèng)幻涂料等層出不窮，顏色也向具有高透明感深度感和高色彩方向發(fā)展。預計，2020年前全球大部分汽車(chē)廠(chǎng)會(huì )采用水性金屬閃光漆，5年左右在國內的汽車(chē)廠(chǎng)可能會(huì )有水性金屬閃光漆的需求。

4）水性涂料?，F有的水性底色漆主要有水性丙烯酸氨基漆和水性聚氨酯漆2種。水性罩光漆是20世紀 90年代開(kāi)發(fā)出的環(huán)保型水性涂料，價(jià)格較高，性能有待提高，目前尚未被廣泛應用。

5）粉末涂料。粉末涂料自20世紀60年代開(kāi)發(fā)以來(lái)，由于其卓越的環(huán)境效應和節能、高效、低成本等原因成為一般金屬表面涂裝的首選材料。

6）高固體分涂料。高固體分涂料采用低黏度的聚酯、丙烯酸樹(shù)脂以及高固體分的氨基樹(shù)脂。在汽車(chē)用單色面漆、罩光清漆、塑料專(zhuān)用涂料和修補用涂料等方面應用相當廣泛。

21世紀的汽車(chē)涂料主要類(lèi)型為水性涂料和粉末涂料。水性涂料可將 VOC排放降到很低，粉末涂料可使 VOC排放降為零，水性和粉末涂料必將成為汽車(chē)涂料的主流。[3]

3. 納米材料在汽車(chē)涂料中的應用

利用納米材料特殊的抗紫外線(xiàn)、抗老化、高強度和韌性、良好的靜電屏蔽效應、色澤變換效應及抗菌消臭等功能，可以開(kāi)發(fā)和研制汽車(chē)涂料，具有廣闊的應用和發(fā)展前景。

1）納米面漆

汽車(chē)面漆除要求具有高裝飾性外，還要求有優(yōu)良的耐久性，包括抵抗紫外線(xiàn)、水分、化學(xué)物質(zhì)及酸雨的侵蝕和抗劃痕的性能。納米涂料可以滿(mǎn)足上述要求。另外，納米材料還具有隨角變色的效應，在汽車(chē)的裝飾噴涂業(yè)中，作為后起之秀的隨角變色效應顏料是納米材料應用中最重要和最有發(fā)展前途的應用領(lǐng)域之一。例如將納米O2添加在汽車(chē)、轎車(chē)等金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而變幻莫測的色彩效果。納米粉與閃光鋁粉或云母珠光顏料并用于涂料體系時(shí)，能在涂層的光照區的側光區反射藍色乳光，從而增加金屬面漆顏色的豐滿(mǎn)度，產(chǎn)生獨特的視覺(jué)效果。

2)納米玻璃涂料

利用納米粉體材料較強的紫外線(xiàn)反射特性，將納米O2粉體按一定比例加入到涂料中，可以有效地遮蔽紫外線(xiàn)，使乘員免受紫外線(xiàn)輻射。將其涂于車(chē)窗玻璃表面，在紫外線(xiàn)的作用下，還可以分解沉積在玻璃上的污物，氧化有害氣體，殺滅空氣中的細菌，具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火、凈化車(chē)內環(huán)境、保證乘員身體健康等作用。

3)碰撞變色涂料

碰撞變色涂料是為了防止汽車(chē)碰撞留下隱患，在碰撞變色涂料內含有微型膠囊，膠囊中裝有染料。涂有這種碰撞變色涂料的汽車(chē)，一旦外殼受到碰撞等強外力作用時(shí)，膠囊就會(huì )破裂，釋放出染料，使受撞部位顏色立即改變或變成指定顏色，以提醒人們重視。

4)抗石擊涂料

汽車(chē)車(chē)體最貼近地面的部分，經(jīng)常受到各種濺起的碎石、瓦礫沖擊，最好采用具有抗石擊作用的防護涂料；在汽車(chē)窗導槽等經(jīng)常摩擦磨損部位，應該使用具有低摩擦系數的涂料。在汽車(chē)涂料中添加納米 2O3 、納米O2 等可提高涂層的表面強度，提高耐磨性，減少碎石、瓦礫的沖擊損傷。

5)防靜電涂料

由于靜電的作用會(huì )引起諸多麻煩，因此汽車(chē)內飾件涂料及塑料部件用防靜電涂料的開(kāi)發(fā)和應用日益廣泛。用納米材料如O2和2O3與樹(shù)脂復合可作為靜電屏蔽涂層應用到汽車(chē)上。另外，利用納米氧化物 3O4 、O2、O等也可制成多種顏色的防靜電涂料。

6)抗菌納米汽車(chē)涂料

納米材料具有很強的抗菌消臭功能與吸附能力，因此利用某些納米微粒作載體，吸附抗菌離子，制成脫臭涂料用于汽車(chē)內飾等表面可達到殺菌、抗菌的目的。納米O微粒具有優(yōu)越的抗菌、消毒、除臭功能，因此把它作為功能助劑對天然纖維進(jìn)行后整理，可以獲得性能良好的抗菌纖維，用于汽車(chē)內飾紡織品、窗簾用紡織品等，能夠吸收異味凈化空氣。

7)耐腐蝕納米汽車(chē)涂料

孫多先于 2003年成功研制出新型納米電泳漆。是汽車(chē)涂裝的第一道漆，主要擔負著(zhù)防腐蝕功能.

納米材料在汽車(chē)上的應用會(huì )越來(lái)越廣泛，但由于納米材料的價(jià)格問(wèn)題、顆粒媒體間的界面性質(zhì)、表面活性等理論問(wèn)題、納米材料的分散性、顆?；烊虢橘|(zhì)的技術(shù)手段等還不十分完善，因此在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域要實(shí)現工業(yè)化應用尚存在一定的困難。相信隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在應用方面存在的各種問(wèn)題終將會(huì )得到逐步解決。利用納米材料的特殊性能，開(kāi)發(fā)和制備性能優(yōu)異的汽車(chē)涂料具有廣闊的發(fā)展前景。[4]

4 國內汽車(chē)涂料的市場(chǎng)分析

汽車(chē)涂料的品種細分有：面漆35%、底漆28%、中涂4%、 PVC涂料15%、塑性件用涂料1%、其他17%。[5]

汽車(chē)行業(yè)增長(cháng)為汽車(chē)涂料帶來(lái)新一輪商機.2009年，中國汽車(chē)銷(xiāo)量突破1360萬(wàn)輛，實(shí)現40%以上的超速增長(cháng)，迎來(lái)了中國汽車(chē)史上最大的一次井噴。

2009年1～11月我國涂料產(chǎn)量已超過(guò)822萬(wàn)t，國產(chǎn)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量突破1300萬(wàn)輛，其涂料用量雖無(wú)統計數據，按汽車(chē)產(chǎn)量增加比例估計應在60～80萬(wàn)t(包括修補用涂料)，約達到當年涂料總產(chǎn)量的6．8％一8．8％。在涂料市場(chǎng)中汽車(chē)涂料占有相當份額，有資料統計，在發(fā)達國家，汽車(chē)涂料約占本國涂料總產(chǎn)量的20％。

汽車(chē)涂料是工業(yè)涂料中技術(shù)含量和附加值都比較高的品種，它代表著(zhù)一個(gè)國家涂料工業(yè)的技術(shù)水平。發(fā)達國家的汽車(chē)涂料一般占本國涂料總量的20％，我國這一比例接近l0％。作為世界工業(yè)涂料的最大用戶(hù)之一，可以說(shuō)汽車(chē)涂料支撐起了涂料工業(yè)的支柱之一。

按每輛汽車(chē)用漆約35～40kg計算，汽車(chē)用漆市場(chǎng)十分龐大。據預測，到2010年，我國汽車(chē)產(chǎn)量將達到l000萬(wàn)輛，汽車(chē)保有量達5200萬(wàn)輛，共需汽車(chē)涂料45萬(wàn) t，其中新車(chē)用漆約28萬(wàn)t，修補漆約l 7萬(wàn) t。

為了爭奪我國巨大的車(chē)用涂料市場(chǎng)，全球涂料大公司加強了對華投資。世界l 0大涂料公司早已全部登陸我國，其中阿克蘇·諾貝爾、杜邦、立邦、ICI均已站穩腳跟。它們主攻市場(chǎng)需求量大、技術(shù)含量高、附加值高的汽車(chē)涂料等品種，其中ICI和杜邦的產(chǎn)品銷(xiāo)售額已占了我國全部涂料市場(chǎng)的30％，中高檔產(chǎn)品市場(chǎng)的一半以上。

目前全國年產(chǎn)量1萬(wàn)t以上的涂料企業(yè)已發(fā)展到 880家左右，已形成年生產(chǎn)38萬(wàn) t汽車(chē)涂料的能力。我國汽車(chē)涂料的生產(chǎn)在原有基礎上引進(jìn)了若干條生產(chǎn)線(xiàn)，在數量上尚能滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)的需求，但在質(zhì)量和品種上與國外相比有差距，轎車(chē)用涂料還主要是進(jìn)口涂料或以進(jìn)口的半成品及原材料配制的產(chǎn)品占主導地位。因此未來(lái)幾年，高質(zhì)量、多功能的汽車(chē)涂料將有很大的發(fā)展空間。[6]

5 現代汽車(chē)涂料的發(fā)展趨勢

隨著(zhù)各國對環(huán)保的日益重視，21世紀汽車(chē)用漆的主要發(fā)展趨勢是，除了為適應市場(chǎng)競爭的需要和追趕新潮流，努力提高汽車(chē)涂層的外觀(guān)裝飾性(高光澤、高鮮映性、多色彩化、增加立體感等)、耐擦性、抗石擊性和耐環(huán)境對涂膜的污染性外，還必須降低汽車(chē)涂裝過(guò)程中對環(huán)境的污染。為新世紀汽車(chē)涂裝涂料的發(fā)展開(kāi)創(chuàng )美好的前景。

未來(lái)汽車(chē)涂料的發(fā)展趨勢，一是滿(mǎn)足客戶(hù)對質(zhì)量和成本的要求；二是降低 VOC含量，滿(mǎn)足環(huán)保要求。

國內汽車(chē)面漆常用的本色漆有氨基醇酸型、丙烯酸型、聚酯型及聚氨酯型，金屬閃光漆以丙烯酸型為主。面漆今后發(fā)展方向是耐劃傷、耐酸雨。轎車(chē)和面包車(chē)用中層涂料主要有聚酯型和氨基酸酯型，今后發(fā)展方向是抗石擊和耐寒性能優(yōu)良的聚氯酯中涂，水性中涂及粉末中涂。聚氯乙烯防石擊涂料需向低溫烘烤方向發(fā)展。汽車(chē)底盤(pán)零件用涂料需向更具優(yōu)良的耐腐蝕性方向發(fā)展。[7]

汽車(chē)涂料是一類(lèi)使用要求高且技術(shù)含量高的涂料品種，其實(shí)現水性化(特別是面漆)技術(shù)難度相對較大，水性化進(jìn)程相對緩慢也要艱難一些，但是，汽車(chē)涂料也是其他涂料技術(shù)發(fā)展的引導者，一旦汽車(chē)涂料面漆實(shí)現水性化，則其他裝飾性涂料自然而然也可實(shí)現水性化。水性聚氨酯涂料在未來(lái)的水性汽車(chē)車(chē)身涂料中的應用會(huì )越來(lái)越廣，汽車(chē)塑料件涂料主要是以聚氨酯涂料技術(shù)為主。

從涂料的發(fā)展方向看，為適應環(huán)保要求，國內外都在積極研發(fā)和利用“節能源、省資源、低污染、高效率”的涂料品種，即國際上流行的“4E”原則(Economy、Efficient、Ecology、Energy)。針對這些要求，涂料生產(chǎn)企業(yè)從涂料本身出發(fā)進(jìn)行了大量的研究，開(kāi)發(fā)了水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料等一系列新型的不含或少含揮發(fā)性有機物的涂料，應用到工業(yè)生產(chǎn)中使汽車(chē)涂裝過(guò)程達到規定的標準。因此，在選擇涂裝材料和涂裝工藝時(shí)，對環(huán)保型底漆和面漆的研發(fā)和應用需非常重視。既能扮靚車(chē)身，又能保護環(huán)境的功能涂料是汽車(chē)涂裝材料的發(fā)展方向。[8]

德國巴斯夫將在11月18～20日2009中國國際涂料展上，推出其最新開(kāi)發(fā)的3種新產(chǎn)品。其中，Lumina Royal Blue為全球首次展出，是一種基于天然云母的高彩度顏料，擁有最高彩度和最優(yōu)化顆粒分布，可應用于汽車(chē)涂料、電子消費品、運動(dòng)器具和印刷包裝。Orange L2430是全新無(wú)機橙色顏料，能滿(mǎn)足涂料工業(yè)在橙色相到紅色相對顏料的高性能要求，擴展了無(wú)機顏料配色區域。 Frost White是二氧化鈦涂覆合成云母的新一代珠光顏料，是目前最純的藍相白珠光，具有優(yōu)異的閃爍效果，而傳統珠光顏料的核心是含有色雜質(zhì)的天然云母，顏色偏黃相。[9]

6 結束語(yǔ)

綠色環(huán)保涂料的發(fā)展方向是水性涂料、粉末涂料以及高固體分涂料。汽車(chē)涂料是工業(yè)涂料中技術(shù)含量大、附加值高的品種，它代表著(zhù)一個(gè)國家涂料工業(yè)的技術(shù)水平。隨著(zhù)人們環(huán)保意識的不斷增強，環(huán)保法規的不斷完善，對VOC排放的規定越來(lái)越嚴格的情況下，電泳涂料、水性涂料、粉末涂料以及高固體分涂料等綠色環(huán)保涂料將逐步替代傳統的溶劑型涂料，成為現代環(huán)保型汽車(chē)涂料的主流。利用納米材料的特殊性能，開(kāi)發(fā)和制備性能優(yōu)異的汽車(chē)涂料具有廣闊的發(fā)展前景。汽車(chē)涂料支撐起了涂料工業(yè)的支柱之一，汽車(chē)行業(yè)增長(cháng)為汽車(chē)涂料帶來(lái)新一輪商機。