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1、汽车涂装材料的研究现状和发展方向 作者： 日期：汽车涂装材料的研究现状和开展方向【 摘 要】 汽车涂料要求在不断提高装饰性和防腐性能力的同时，要尽可能降低对环境的污染。本文阐述了预处理、阴极电泳、PVC、中涂、面漆等涂料在这几方面的研究、开发现状和今后开展方向【关键词】 汽车涂料 预处理材料 电泳材料 PVC密封材料 水性漆 粉末漆涂膜品质 优良环境保护 效果好汽车涂装，尤其是轿车涂装要求高装饰性、高防腐蚀性能。由于市场竞争的日趋剧烈，各大汽车厂为追求汽车外表的鲜艳夺目，给用户留下美好的第一印象，都在涂装方面竭尽全力。汽车的使用环境较差，严寒酯暑，日晒雨淋，石子飞溅，常年高速运行，要保证薄钢板
2、制成的车身六年甚至十二年不锈穿，靠的是涂装。为此各大汽车厂纷纷选择最新的涂装材料，最优的涂装工艺和最好的涂装设备，并通过严格管理，生产出光荣照人、经久耐用的轿车去占领市场。因此，轿车涂装代表了涂装的最高水平轿车用涂料也代表了涂料的最高水平和开展方向。传统的前处理、电泳工艺产生大量的废水，中涂、面漆会产生废渣和大量的VOC 挥发性有机化合物排放，随着环保呼声的日渐增高，传统的溶剂型涂装材料将逐渐被淘汰。涂料的开发在提高性能的同时将更注重环保性。能不断减少有害物质和废水排放是前处理材料研究开发的方向；无铅、无锡电泳漆及双层电泳材料的开发，使电泳涂装材料更适应环保要求；水性涂料由于以水代替溶剂，使V
3、OC排放量很低，粉末型涂料无溶剂排放之虑且回收利用方便，高固体分涂料可以直接利用现有设备进展施工，溶剂排放却可以降低因此，水性涂料、粉末涂料以及高固体分涂料，将逐步替代传统的溶高装饰性 高防腐性 耐酸雨 耐擦伤VOC 排放少 无重金属 废水少 废渣少未来汽车用涂料设备 投资减少商品 竞争力强工艺过程少能源节省 涂装效率高涂料消耗少高机能性 独创性 低本钱 低价格图1 未来环保型汽车涂料的研究开展方向剂型中涂、面漆涂料，成为现代环保型汽车涂料的主流。在欧美国家水性涂料和粉末涂料的应用己较为广泛，在国内上海群众B5 生产线和上海通用的生产线均为使用水性涂料做好了准备，上海和长春新一轮的家庭轿车涂装
4、线的规划中已切切实实地为使用水性涂料做好了准备本文就汽车涂料的研究现状和开展方询进展简单阐述。一、预处理材料汽车车身预处理过程有大量的废水排放，其排放量占油漆车间总排量的80左右，还有磷化渣的排放。因此减少排放，降低污染以及低温节能、长寿命是预处理材料开发研究的重要课题和开展方向。1 脱脂剂的开发主要集中在选择优质的生物可降麻的外表活性剂，以提高去油能力和水洗效果，减少漂洗水，降低C0D排放。无机盐尽可能选择不含硅酸盐，日本开展无磷、无氮脱脂剂，降低废水处理负荷、减少海水富营养化。液体脱脂剂，由于它无粉尘产生和使用方便，漂洗水少，成为一种新潮流。国外先进汽车涂装线大多采用液体脱脂剂，国内仅有少
5、数大型汽车生产线采用，其特点是碱性低、浓度低。2 液体表调由于其槽液在50 时，磷酸肽胶体依然稳定，可用滴加泵直接补充槽液而不必换槽。固体表调剂配制的槽液，由于胶体颗粒的稳定性较差，通常每二周就必须更换，污水排放量较大，正在迅速被液体表调剂替代。3 磷化液的进展主要集中在无亚硝酸盐和无镍二个方面亚硝酸盐为传统的促进剂，会自行分解且易生成有致癌作用亚硝胺人们不断对促进剂进展改良，使用过氧化氢做促进剂，其分解后的产物为水，环境效果十分理想，但不易控制。用羟氨基化合物作内含促进剂，本钱较高，也会降解放出氨气。最新开发的CN4 有机促进剂，是一种比拟理想的促进剂。CN4 稳定，成膜好，控制范围宽、值得
6、推广。镍是一种有毒的重金属，在磷化液中，取消镍而又不降低磷化膜的防腐蚀能力，是磷化液开发研究中取得的最新进展。目前己有个别汽车生产线投入使用，今后会迅速开展。4 钝化用的六价铬是一个剧毒物质，并有致癌作用因此无铬钝化开展迅速，可以分成有机聚合物钝化液和无机钝化液，比拟成功的是六氟化锆钝化液，钝化效果好，废水处理也十分容易。5 随着汽车工业的开展，为了增加车身的防腐能力，镀锌钢板将逐渐替代冷扎钢板由于镀锌钢板在前处理过程中容易产生白锈，不易控制，因此一种代替前处理的有机涂层被开发出来，它可以在钢板上直接涂覆，且具有导电性，能够直接进展电泳施工。二、阴极电泳漆电泳漆是最早开发的水性涂料，它的主要特
7、点是涂装效率高，经济平安，污染少，可实现完全自动化管理。经过二十多年的开展，目前第五代阴极电泳漆已在世界各大汽车厂的生产线上获得广泛应用PPG公司并发的第六代产品ED6350已经投放市场，第七代产品己开场商业化，实验室内已开发成功第八代产品，更新一代产品的开发己经开场。新一代阴极电泳漆的主要特点是：泳透率高、颜基比低、边角覆盖效果好，无铅无锡。双层电泳也已研制成功。各公司的第五代阴极电泳漆的泳透率均有较大幅度的提高，使用4 板箱式法测定，当外表膜厚一样时，比拟G 面的膜厚，可以提高30-40 。PPG的第六代可以提高50 左右，如果用福特盒法测定，按高度计算HERBERS 的EC3000 和P
8、PG 的ED6350 均可到达100 。这样当内腔膜厚到达一定要求时，外表膜厚可以减少3-4m，涂料的使用量可以减少12 . 8 %。油漆中的惰性颜料大大减少，颜基比降低。PPG 的ED5，树脂和颜料的比可以做到10 : 1 。从而提高了流动性，降低了沉淀速率，减少颜料絮凝和软泥产生及泵的磨损，膜比重一般可以从/cm ，降到/ cmBASF 的CG500 可以降到/ cm, 从而降低了材料的消耗。边角耐蚀性好的电泳漆开展迅速，由于电化学作用和固化收缩，造成锐尖边角或毛口处的涂层特别薄，甚至几乎没有，从而形成这些部位的早期腐蚀，新一代的电泳漆，通过添加有机高聚物和无机添加剂，提高了锐边的耐蚀性。
9、用刀片在同样条件下涂装后，进展盐雾实验，当常用电泳漆己产生100 个锈点时，高边角效应的电泳漆尚无锈点产生。BASF 的Cathoguard 250 是典型的高边角效应电泳漆，PPG 的ED5和Herberes 的EC3000 的边缘覆盖效果也十分好无铅、无锡阴极电泳是电泳漆开展过程中一项重大改良。铅是一种毒性很强的元素，但在电泳漆的防腐蚀催化、钝化和加速交联等方面有重要作用。要去除铅和性能相似的锡是一个很难的课题。Herberts 公司在这方面位居前列。欧洲的不少电泳线均已使用EC300O 无铅无锡电泳，上海群众有三条油漆线使用无铅无锡电泳漆。日本的立邦涂料Power NICS 和BASF
10、的CG 310 也不含铅，但含锡。PPG 的ED6350 不含铅/锡，也不含其它重金属,PPG通过改良树脂去除了铅，各种性能试验说明，其性能与含铅电泳漆相比毫不逊色。双层电泳的开发成功是涂装过程的一次革新。因为通过二次电泳，目前使用的中涂完全被省略了，从而简化了工艺，减少了人员，提高了油漆利用率，最高可达98 % ，并且进一步提高了车身的抗腐蚀能力，降低了本钱。目前研制成功的双层电泳工艺如表一所示。 第一层：为黑色导电层，其作用是防腐蚀并有良好的泳透性。 第二层：为灰色或彩色电泳漆，因要和面漆配合颜色不宜太深。主要作用是防石击和抗紫外线造成的油漆粉化。 表1 双层电泳的工艺参数涂层第一层第二层
11、颜色黑色、导电灰色或彩色膜厚10 m2030m电压100V 250V 时间90s180s 烘干180 * 30min 180 * 30min Herberts 的双层电泳漆EC5000 己在汽车零配件厂和个别整车生产线上使用。PPG 公司也开发了类似的产品，有一些产品第二层的涂膜最厚可达40m左右。此外，降低电泳漆的烘干温度，可以节省能源和降低加热减量，从180 * 30min 降到150160 10min 的CED 己经实现，120-140 固化的电泳漆正在探索中。加热减量从15左右降到了4 以下。溶剂的含量从2-3 降到了0.4-0.8 大大降低了V0C 的排放，用无机酸代替有机酸可以有效
12、地防止细菌的生长.UF 超滤膜技术的开发利用，使电泳涂装实现了半封闭的循环清洗，提高了电泳漆的利用率。RO 反渗透技术已在水处理方面得到显著效果，为了进一步减少电泳涂装的废水排放量，提高电泳漆的回收率，一些大公司己尝试将RO 反渗透技术应用于电泳涂装只要在原有工艺中加装RO 设备，可以实现完全的闭合回路循环清洗，不但减轻了废水处理的负担，而且可使电泳漆的回收率提高到99100 。三、PVC 涂料PVC 密封胶是一种以聚氯乙烯粉末粘接剂、增塑剂、碳酸钙无机填料少量邻苯二甲酸二辛脂作溶剂组成的涂料，用于焊缝的密封和底部喷胶，其主要作用是防腐蚀和防石击。此外尚有消音、降震、隔热和加强钢板等作用尤其在
13、底部喷上701300m的有弹性的密封胶后，对高速运行中的石子飞溅，起到了很好的防护作用。欧洲国家特别重视这一点PVC用量每车在20Kg 左右，北美国家的车身底部不喷胶，PVC 的用量在2Kg 左右。轻质PVC 是车身密封胶开展的主要方向，己可以投入实际应用的PVC涂料的比重己经从/cm3降到了 g/cm3。这就大大降低了整车PVC 的用量。可以降本钱、减车重。PVC 涂料分解时，有致癌作用，含氯的有机化合物在低于800 燃烧时，极易生成二恶英，这是最近引起全球恐慌的一种有毒物质。一种以聚脂化合物为主要原料的密封胶己开发成功。其性能与现在的PVC 涂料一致或更优。如车身尾部的焊缝，用普通的PVC
14、 涂料易开裂，使用新的聚脂类密封胶那么不会。新型密封胶目前存在的主要问题是价格较贵。最新开发成功的一种与油相溶性好的双组份密封胶，可以直接在油性板材外表施工，使用电磁固化，在120 20 秒以内即可固化，因此，可以将焊缝密封的过程移到拼装车间去完成，甚至某些工件可以直接用构造胶黏结，减少了焊接过程。另一局部焊缝那么留到面漆完成以后再密封，底部喷胶也可以移到总装车间完成。这样油漆车间就没有PVC 密封这一工序了。这对提高油漆车间清洁度和油漆外表质量有一定的好处。新型汽车用PVC 防石击涂料，要求施工性能好，附着强度高，固化温度低，触变性高，烘烤时不流挂，且本钱低。四中涂和面漆的涂料传统的汽车涂装
15、工艺均采用溶剂型中涂底色漆罩光清漆。虽然有工艺成熟、质量好、施工方便等突出优点，但是VOC排放量很大；中涂和面漆的厚度之和约占涂层总厚度的70-80%，涂料的用量大，是VOC排放的主要来源一辆外表积80m2左右的普通轿车VOC 排放量达10 公斤左右，平均为125g/m2。近年来，随着全球环境质量的日益恶化，一些兴旺国家纷纷制订了VOC的排放标准，如1995 年德国规定为35g/m2。为了到达标准，各国涂料界都在从事减少环境污染的水性涂料、粉末涂料和高固体分涂料的研究开发。欧洲国家近年来新建的生产线，全部采用了水性中涂和水性底色漆。在北美新的生产线，有的使用水性中涂，也有使用粉末中涂的，金属闪光底色漆那么为水性的。欧美国家到2000 年底色漆的水性化率将到达65 。罩光清漆在欧洲主要的仍是双组份溶剂型清漆，个别生产线开场试
