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廣州萊克化工有限公司

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技術資訊

汽車涂料的發展與應用

在汽車工業發達的國家中,汽車涂料的用量在涂料產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,各國涂料生產廠家非常重視汽車涂料的發展動向及開發,以適應汽車工業發展的需要,汽車涂料的生產和技術開發有集團化、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、高藝術觀賞性等方面都取得了很大的進展。但隨著人們環保意識的增強,使汽車用涂料又面臨種種新的課題。當今對汽車涂料的要求是提高涂層品質、保護地球環境和降低成本。針對這些要求,涂料制造廠家從涂料本身出發,進行了大量的研究,開發了一系列新型涂料。[1]

1 汽車涂料的發展現狀

隨著工業化的不斷發展,導致地球環境不斷惡化,保護自然環境已成為全人類的共同課題。當人們著手解決汽車尾氣對環境造成的污染的同時,對汽車涂裝過程中VOC(揮發性有機物)造成的大氣污染也引起了高度的重視。據估計,全球汽車工業釋放的VOC每年高達30萬噸以上。21世紀,汽車工業將進一步發展,尤其在中國等發展中國家,汽車更是人們夢寐以求的、象征著地位和財富的東西。而汽車涂料用量必將隨著汽車產量的加大而增長。

汽車涂料品種多、用量大、涂層性能要求高、涂裝工藝特殊,已經發展成為一種專用涂料。在汽車工業發達的國家,汽車涂料的產量占涂料總產量的20%。汽車涂料是工業涂料中技術含量大、附加值高的品種,它代表著一個國家涂料工業的技術水平。主要品種有:汽車底漆、汽車面漆、罩光清漆、汽車中涂漆、汽車修補漆。[2]

20世紀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保型涂料相繼開發,并已廣泛獲得工業應用。ICI公司成功地開發出劃時代的水性涂料,現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,目前已被日產和豐田等汽車廠使用。同時色母涂料的推廣,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世紀汽車漆的發展開創了美好的前景。

2. 節能環保的汽車涂料

觀察世界涂料工業發展走勢,不難發現2009年汽車涂料開發在提高性能的同時將更注重環保性。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,成為現代環保型汽車涂料的主流。

1)電泳涂料。目前,世界汽車生產中有 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,其主要優點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展迅速,珠光漆和夢幻涂料等層出不窮,顏色也向具有高透明感深度感和高色彩方向發展。預計,2020年前全球大部分汽車廠會采用水性金屬閃光漆,5年左右在國內的汽車廠可能會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年代開發出的環保型水性涂料,價格較高,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年代開發以來,由于其卓越的環境效應和節能、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用涂料等方面應用相當廣泛。

21世紀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用

利用納米材料特殊的抗紫外線、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,可以開發和研制汽車涂料,具有廣闊的應用和發展前景。

1)納米面漆

汽車面漆除要求具有高裝飾性外,還要求有優良的耐久性,包括抵抗紫外線、水分、化學物質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,在汽車的裝飾噴涂業中,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展前途的應用領域之一。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,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度,產生獨特的視覺效果。

2)納米玻璃涂料

利用納米粉體材料較強的紫外線反射特性,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,殺滅空氣中的細菌,具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火、凈化車內環境、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外力作用時,膠囊就會破裂,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;在汽車窗導槽等經常摩擦磨損部位,應該使用具有低摩擦系數的涂料。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

由于靜電的作用會引起諸多麻煩,因此汽車內飾件涂料及塑料部件用防靜電涂料的開發和應用日益廣泛。用納米材料如O2和2O3與樹脂復合可作為靜電屏蔽涂層應用到汽車上。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飾等表面可達到殺菌、抗菌的目的。納米O微粒具有優越的抗菌、消毒、除臭功能,因此把它作為功能助劑對天然纖維進行后整理,可以獲得性能良好的抗菌纖維,用于汽車內飾紡織品、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,主要擔負著防腐蝕功能.

納米材料在汽車上的應用會越來越廣泛,但由于納米材料的價格問題、顆粒媒體間的界面性質、表面活性等理論問題、納米材料的分散性、顆?;烊虢橘|的技術手段等還不十分完善,因此在汽車工業領域要實現工業化應用尚存在一定的困難。相信隨著科學技術的不斷進步,在應用方面存在的各種問題終將會得到逐步解決。利用納米材料的特殊性能,開發和制備性能優異的汽車涂料具有廣闊的發展前景。[4]

4 國內汽車涂料的市場分析

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

汽車行業增長為汽車涂料帶來新一輪商機.2009年,中國汽車銷量突破1360萬輛,實現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月我國涂料產量已超過822萬t,國產汽車產銷量突破1300萬輛,其涂料用量雖無統計數據,按汽車產量增加比例估計應在60~80萬t(包括修補用涂料),約達到當年涂料總產量的6.8%一8.8%。在涂料市場中汽車涂料占有相當份額,有資料統計,在發達國家,汽車涂料約占本國涂料總產量的20%。

汽車涂料是工業涂料中技術含量和附加值都比較高的品種,它代表著一個國家涂料工業的技術水平。發達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%。作為世界工業涂料的最大用戶之一,可以說汽車涂料支撐起了涂料工業的支柱之一。

按每輛汽車用漆約35~40kg計算,汽車用漆市場十分龐大。據預測,到2010年,我國汽車產量將達到l000萬輛,汽車保有量達5200萬輛,共需汽車涂料45萬 t,其中新車用漆約28萬t,修補漆約l 7萬 t。

為了爭奪我國巨大的車用涂料市場,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。它們主攻市場需求量大、技術含量高、附加值高的汽車涂料等品種,其中ICI和杜邦的產品銷售額已占了我國全部涂料市場的30%,中高檔產品市場的一半以上。

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

5 現代汽車涂料的發展趨勢

隨著各國對環保的日益重視,21世紀汽車用漆的主要發展趨勢是,除了為適應市場競爭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、抗石擊性和耐環境對涂膜的污染性外,還必須降低汽車涂裝過程中對環境的污染。為新世紀汽車涂裝涂料的發展開創美好的前景。

未來汽車涂料的發展趨勢,一是滿足客戶對質量和成本的要求;二是降低 VOC含量,滿足環保要求。

國內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,今后發展方向是抗石擊和耐寒性能優良的聚氯酯中涂,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展。汽車底盤零件用涂料需向更具優良的耐腐蝕性方向發展。[7]

汽車涂料是一類使用要求高且技術含量高的涂料品種,其實現水性化(特別是面漆)技術難度相對較大,水性化進程相對緩慢也要艱難一些,但是,汽車涂料也是其他涂料技術發展的引導者,一旦汽車涂料面漆實現水性化,則其他裝飾性涂料自然而然也可實現水性化。水性聚氨酯涂料在未來的水性汽車車身涂料中的應用會越來越廣,汽車塑料件涂料主要是以聚氨酯涂料技術為主。

從涂料的發展方向看,為適應環保要求,國內外都在積極研發和利用“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,涂料生產企業從涂料本身出發進行了大量的研究,開發了水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料等一系列新型的不含或少含揮發性有機物的涂料,應用到工業生產中使汽車涂裝過程達到規定的標準。因此,在選擇涂裝材料和涂裝工藝時,對環保型底漆和面漆的研發和應用需非常重視。既能扮靚車身,又能保護環境的功能涂料是汽車涂裝材料的發展方向。[8]

德國巴斯夫將在11月18~20日2009中國國際涂料展上,推出其最新開發的3種新產品。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化顆粒分布,可應用于汽車涂料、電子消費品、運動器具和印刷包裝。Orange L2430是全新無機橙色顏料,能滿足涂料工業在橙色相到紅色相對顏料的高性能要求,擴展了無機顏料配色區域。 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,具有優異的閃爍效果,而傳統珠光顏料的核心是含有色雜質的天然云母,顏色偏黃相。[9]

6 結束語

綠色環保涂料的發展方向是水性涂料、粉末涂料以及高固體分涂料。汽車涂料是工業涂料中技術含量大、附加值高的品種,它代表著一個國家涂料工業的技術水平。隨著人們環保意識的不斷增強,環保法規的不斷完善,對VOC排放的規定越來越嚴格的情況下,電泳涂料、水性涂料、粉末涂料以及高固體分涂料等綠色環保涂料將逐步替代傳統的溶劑型涂料,成為現代環保型汽車涂料的主流。利用納米材料的特殊性能,開發和制備性能優異的汽車涂料具有廣闊的發展前景。汽車涂料支撐起了涂料工業的支柱之一,汽車行業增長為汽車涂料帶來新一輪商機。


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