汽車涂料的發(fā)展與應(yīng)用

在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，汽車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)廠家非常重視汽車涂料的發(fā)展動(dòng)向及開發(fā)，以適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的需要，汽車涂料的生產(chǎn)和技術(shù)開發(fā)有集團(tuán)化、國際化的傾向。在近10多年里，汽車涂料在其耐候性、耐石擊性、外觀裝飾性、高藝術(shù)觀賞性等方面都取得了很大的進(jìn)展。但隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，使汽車用涂料又面臨種種新的課題。當(dāng)今對(duì)汽車涂料的要求是提高涂層品質(zhì)、保護(hù)地球環(huán)境和降低成本。針對(duì)這些要求，涂料制造廠家從涂料本身出發(fā)，進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)了一系列新型涂料。[1]

1 汽車涂料的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，導(dǎo)致地球環(huán)境不斷惡化，保護(hù)自然環(huán)境已成為全人類的共同課題。當(dāng)人們著手解決汽車尾氣對(duì)環(huán)境造成的污染的同時(shí)，對(duì)汽車涂裝過程中VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)造成的大氣污染也引起了高度的重視。據(jù)估計(jì)，全球汽車工業(yè)釋放的VOC每年高達(dá)30萬噸以上。21世紀(jì)，汽車工業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展，尤其在中國等發(fā)展中國家，汽車更是人們夢(mèng)寐以求的、象征著地位和財(cái)富的東西。而汽車涂料用量必將隨著汽車產(chǎn)量的加大而增長。

汽車涂料品種多、用量大、涂層性能要求高、涂裝工藝特殊，已經(jīng)發(fā)展成為一種專用涂料。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，汽車涂料的產(chǎn)量占涂料總產(chǎn)量的20％。汽車涂料是工業(yè)涂料中技術(shù)含量大、附加值高的品種，它代表著一個(gè)國家涂料工業(yè)的技術(shù)水平。主要品種有：汽車底漆、汽車面漆、罩光清漆、汽車中涂漆、汽車修補(bǔ)漆。[2]

20世紀(jì)90年代，一批耐酸雨、抗劃傷型汽車面漆、水性涂料、高本分涂料和粉末涂料等環(huán)保型涂料相繼開發(fā)，并已廣泛獲得工業(yè)應(yīng)用。ICI公司成功地開發(fā)出劃時(shí)代的水性涂料，現(xiàn)各大汽車制造公司越來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發(fā)，目前已被日產(chǎn)和豐田等汽車廠使用。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世，為21世紀(jì)汽車漆的發(fā)展開創(chuàng)了美好的前景。

2. 節(jié)能環(huán)保的汽車涂料

觀察世界涂料工業(yè)發(fā)展走勢(shì)，不難發(fā)現(xiàn)2009年汽車涂料開發(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(tǒng)的溶劑型中涂、面漆涂料，成為現(xiàn)代環(huán)保型汽車涂料的主流。

1)電泳涂料。目前，世界汽車生產(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(yù)計(jì)，2020年前全球大部分汽車廠會(huì)采用水性金屬閃光漆，5年左右在國內(nèi)的汽車廠可能會(huì)有水性金屬閃光漆的需求。

4）水性涂料?，F(xiàn)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(jì) 90年代開發(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(yīng)用。

5）粉末涂料。粉末涂料自20世紀(jì)60年代開發(fā)以來，由于其卓越的環(huán)境效應(yīng)和節(jié)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、丙烯酸樹脂以及高固體分的氨基樹脂。在汽車用單色面漆、罩光清漆、塑料專用涂料和修補(bǔ)用涂料等方面應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

21世紀(jì)的汽車涂料主要類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涂料的主流。[3]

3. 納米材料在汽車涂料中的應(yīng)用

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

1）納米面漆

汽車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、水分、化學(xué)物質(zhì)及酸雨的侵蝕和抗劃痕的性能。納米涂料可以滿足上述要求。另外，納米材料還具有隨角變色的效應(yīng)，在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，作為后起之秀的隨角變色效應(yīng)顏料是納米材料應(yīng)用中最重要和最有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng)域之一。例如將納米O2添加在汽車、轎車等金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而變幻莫測(cè)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(qū)的側(cè)光區(qū)反射藍(lán)色乳光，從而增加金屬面漆顏色的豐滿度，產(chǎn)生獨(dú)特的視覺效果。

2)納米玻璃涂料

利用納米粉體材料較強(qiáng)的紫外線反射特性，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，使乘員免受紫外線輻射。將其涂于車窗玻璃表面，在紫外線的作用下，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(xì)菌，具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火、凈化車內(nèi)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碰撞留下隱患，在碰撞變色涂料內(nèi)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，一旦外殼受到碰撞等強(qiáng)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

汽車車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(hù)涂料；在汽車窗導(dǎo)槽等經(jīng)常摩擦磨損部位，應(yīng)該使用具有低摩擦系數(shù)的涂料。在汽車涂料中添加納米 2O3 、納米O2 等可提高涂層的表面強(qiáng)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，因此汽車內(nèi)飾件涂料及塑料部件用防靜電涂料的開發(fā)和應(yīng)用日益廣泛。用納米材料如O2和2O3與樹脂復(fù)合可作為靜電屏蔽涂層應(yīng)用到汽車上。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)抗菌納米汽車涂料

納米材料具有很強(qiáng)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內(nèi)飾等表面可達(dá)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(duì)天然纖維進(jìn)行后整理，可以獲得性能良好的抗菌纖維，用于汽車內(nèi)飾紡織品、窗簾用紡織品等，能夠吸收異味凈化空氣。

7)耐腐蝕納米汽車涂料

孫多先于 2003年成功研制出新型納米電泳漆。是汽車涂裝的第一道漆，主要擔(dān)負(fù)著防腐蝕功能.

納米材料在汽車上的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，但由于納米材料的價(jià)格問題、顆粒媒體間的界面性質(zhì)、表面活性等理論問題、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，因此在汽車工業(yè)領(lǐng)域要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用尚存在一定的困難。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在應(yīng)用方面存在的各種問題終將會(huì)得到逐步解決。利用納米材料的特殊性能，開發(fā)和制備性能優(yōu)異的汽車涂料具有廣闊的發(fā)展前景。[4]

4 國內(nèi)汽車涂料的市場(chǎng)分析

汽車涂料的品種細(xì)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]

汽車行業(yè)增長為汽車涂料帶來新一輪商機(jī).2009年，中國汽車銷量突破1360萬輛，實(shí)現(xiàn)40%以上的超速增長，迎來了中國汽車史上最大的一次井噴。

2009年1～11月我國涂料產(chǎn)量已超過822萬t，國產(chǎn)汽車產(chǎn)銷量突破1300萬輛，其涂料用量雖無統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，按汽車產(chǎn)量增加比例估計(jì)應(yīng)在60～80萬t(包括修補(bǔ)用涂料)，約達(dá)到當(dāng)年涂料總產(chǎn)量的6．8％一8．8％。在涂料市場(chǎng)中汽車涂料占有相當(dāng)份額，有資料統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)國家，汽車涂料約占本國涂料總產(chǎn)量的20％。

汽車涂料是工業(yè)涂料中技術(shù)含量和附加值都比較高的品種，它代表著一個(gè)國家涂料工業(yè)的技術(shù)水平。發(fā)達(dá)國家的汽車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)涂料的最大用戶之一，可以說汽車涂料支撐起了涂料工業(yè)的支柱之一。

按每輛汽車用漆約35～40kg計(jì)算，汽車用漆市場(chǎng)十分龐大。據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年，我國汽車產(chǎn)量將達(dá)到l000萬輛，汽車保有量達(dá)5200萬輛，共需汽車涂料45萬 t，其中新車用漆約28萬t，修補(bǔ)漆約l 7萬 t。

為了爭(zhēng)奪我國巨大的車用涂料市場(chǎng)，全球涂料大公司加強(qiáng)了對(duì)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(wěn)腳跟。它們主攻市場(chǎng)需求量大、技術(shù)含量高、附加值高的汽車涂料等品種，其中ICI和杜邦的產(chǎn)品銷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 t汽車涂料的能力。我國汽車涂料的生產(chǎn)在原有基礎(chǔ)上引進(jìn)了若干條生產(chǎn)線，在數(shù)量上尚能滿足汽車工業(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(dǎo)地位。因此未來幾年，高質(zhì)量、多功能的汽車涂料將有很大的發(fā)展空間。[6]

5 現(xiàn)代汽車涂料的發(fā)展趨勢(shì)

隨著各國對(duì)環(huán)保的日益重視，21世紀(jì)汽車用漆的主要發(fā)展趨勢(shì)是，除了為適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要和追趕新潮流，努力提高汽車涂層的外觀裝飾性(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(duì)涂膜的污染性外，還必須降低汽車涂裝過程中對(duì)環(huán)境的污染。為新世紀(jì)汽車涂裝涂料的發(fā)展開創(chuàng)美好的前景。

未來汽車涂料的發(fā)展趨勢(shì)，一是滿足客戶對(duì)質(zhì)量和成本的要求；二是降低 VOC含量，滿足環(huán)保要求。

國內(nèi)汽車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。轎車和面包車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。汽車底盤零件用涂料需向更具優(yōu)良的耐腐蝕性方向發(fā)展。[7]

汽車涂料是一類使用要求高且技術(shù)含量高的涂料品種，其實(shí)現(xiàn)水性化(特別是面漆)技術(shù)難度相對(duì)較大，水性化進(jìn)程相對(duì)緩慢也要艱難一些，但是，汽車涂料也是其他涂料技術(shù)發(fā)展的引導(dǎo)者，一旦汽車涂料面漆實(shí)現(xiàn)水性化，則其他裝飾性涂料自然而然也可實(shí)現(xiàn)水性化。水性聚氨酯涂料在未來的水性汽車車身涂料中的應(yīng)用會(huì)越來越廣，汽車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(yīng)環(huán)保要求，國內(nèi)外都在積極研發(fā)和利用“節(jié)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(duì)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(jī)物的涂料，應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中使汽車涂裝過程達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在選擇涂裝材料和涂裝工藝時(shí)，對(duì)環(huán)保型底漆和面漆的研發(fā)和應(yīng)用需非常重視。既能扮靚車身，又能保護(hù)環(huán)境的功能涂料是汽車涂裝材料的發(fā)展方向。[8]

德國巴斯夫?qū)⒃?1月18～20日2009中國國際涂料展上，推出其最新開發(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(yīng)用于汽車涂料、電子消費(fèi)品、運(yùn)動(dòng)器具和印刷包裝。Orange L2430是全新無機(jī)橙色顏料，能滿足涂料工業(yè)在橙色相到紅色相對(duì)顏料的高性能要求，擴(kuò)展了無機(jī)顏料配色區(qū)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(lán)相白珠光，具有優(yōu)異的閃爍效果，而傳統(tǒng)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(jié)束語

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，它代表著一個(gè)國家涂料工業(yè)的技術(shù)水平。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，環(huán)保法規(guī)的不斷完善，對(duì)VOC排放的規(guī)定越來越嚴(yán)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(tǒng)的溶劑型涂料，成為現(xiàn)代環(huán)保型汽車涂料的主流。利用納米材料的特殊性能，開發(fā)和制備性能優(yōu)異的汽車涂料具有廣闊的發(fā)展前景。汽車涂料支撐起了涂料工業(yè)的支柱之一，汽車行業(yè)增長為汽車涂料帶來新一輪商機(jī)。