做座环保涂料妆扮靓丽车身汽车涂装材料发展方向

环保涂料妆扮靓丽车身———汽车涂装材料发展方向

环保在汽车、高铁、航空及工业利用领域获得新的突破涂料妆扮靓丽车身———汽车涂装材料发展方向

2002年07月04日

汽车涂装，尤其是轿车涂装要求具有优异的装饰性能和防腐蚀性能。由于市场竞

争的日趋激烈，各大汽车厂为追求汽车表面的鲜艳夺目，都在涂装方面竭尽全力，纷

纷选择最新的涂装材料，因此轿车用涂料代表了涂料的最高水平和发展方向。同时，

世界各国对汽车涂料的环保功能的要求越来越高。因此，在选择涂装材料和涂装工艺

中，对环保型底漆和面漆的研发及其应用非常重视。既能扮靓车身，又能保护环境的

功能涂料是汽车涂装材料的发展方向。

底漆：阴极电泳无铅无锡化引领潮流

底漆用阴极电泳漆已在国内外使用多年，工艺非常成熟，然而，由于含有铅和锡

等重金属而受到环保限制。因此无铅、无锡阴极电泳是电泳漆发展过程中一项重大改

进。Herberts公司在这方面位居前列。欧洲的不少电泳线均已使用EC3000无铅、无锡

电泳漆；上海大众有3条涂装线使用无铅、无锡电泳漆；日本的立邦涂料PowerNICS和

BASF的CG310也不含铅，但含锡；PPG的EC6350不含铅、锡，也不含其它重金属，试验

表明，其性能与含铅电泳漆相比毫不逊色。

面漆：水性涂料、粉末涂料与高固体分涂料成为主流

传统的汽车涂装工艺均采用溶剂型中涂＋底色漆＋罩光清漆。一辆表面积80m2左

右的普通轿车挥发性有机化合物（VOC）排放量为10kg左右，平均为125g／m2。近年

来，随着全球环境质量的日益恶化，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，全电磁离合器出现故障部采用了水

性中涂和水性底色漆。北美新建的生产线，有的使用水性中涂，也有使用粉末中涂

的，金属闪光底色漆则为水性的。欧美国家到2000年底色漆的水性化率达到65％。罩

光清漆在欧洲主要仍是双组分溶剂型清漆，

个别生产线开始试用水性清漆和粉末清漆。北美情况相似，但采用粉末清漆的比

例高一些。日本由于环保法要求没有欧美高，水性涂料和粉末涂料推广较慢，到2003

年左右将全面推广。国内整车涂装尚无使用水性涂料和粉末涂料的先例，但上海大众

和上海通用等新建的涂装线已经为使用水性涂料做好了准备，所有的喷涂设备均采用

不锈钢制成，烘干系统也预留了相应的位置。

水性涂料溶剂型金属底色漆是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，通常一部轿车需要6kg左右的底色漆，金属底色漆的施工固体分

只有15％左右，溶剂含量高达85％，如改为水性涂料，VOC排放量可减少80％以上。

如果车身涂装全部采用水性涂料，VOC排放量可以降到27g／m2。

由于水和溶剂在性能上有较大差别，水性涂料在涂装时漆膜易出弊病，如水的表

面张力大、颜料分散性差、难以获得高装饰性和耐蚀性好的涂膜性能；水的腐蚀性

大，需改造或新建喷涂线；水的比热大、难挥发，要求涂装环境的温度和湿度严格控

制在规定的范围内；一般不能与溶剂型涂料通用烘干室……为适应环境保护的要求，

欧美各国经过20多年攻关研究，汽车用水性涂料的涂膜性能和施工性能都得到了根本

的改善。水性中涂漆的特点是施工固体分高，烘烤温度低，漆膜性能可与传统溶剂型

中涂漆相当，抗石击性能优于溶剂型中涂漆膜。

现有的水性底色漆主要有水性丙烯酸氨基漆和水性聚氨酯漆两种。由于水不能像

溶剂那样快速蒸发，因此水性底色漆铝粉的定位控制是水性底色漆的技术关键。目前

的水性金属底色漆的定向性能已经优于一般的溶剂型底色漆，闪光效果更好。水性底

色漆可与溶剂型罩光清漆、水性清漆和粉末清漆配套使用。

水性罩光漆是20世纪90年代开发出的环保型水性涂料，价格较高，性能有待提

高，目前尚未被广泛应用。

迄今为止，水性涂料一般仍含有2％～15％的有机溶剂，施工时对环境有一定程

度的污染，开发无溶剂水性涂料成为涂料厂商未来的主要课题。

粉末涂料粉末涂料由于其卓越的环境效应和节能、高效、低成本等原因成为一般

金属表面涂装的首选材料。但由于粉末涂料的抗紫外线能力和耐候性较差，在汽车涂

装，尤其是整车涂装方面的应用较晚。汽车用粉末涂料有环氧／聚酯混合型、聚酯、

聚氨酯和丙烯酸等类型。1990年底部分汽车零部件上喷涂粉末涂料获得成功。随着技

术的日趋完善和粉末涂料性能的提高，现已完全能满足轿车涂装的各项要求，如外观

装饰性、耐候性、耐化学性、抗划伤性、抗紫外线性等。1994年第一辆粉末涂装汽车

下线。1998年初第二条汽车粉末涂装生产线投产，并且日产达1000辆。欧洲的宝马车

和“SMART”车全部采用了粉末涂装，北美主要使用粉末涂料中涂。国内除个别零件

外，整车尚无使用先例。

粉末涂料是VOC排放量最低的涂料之一。宝马公司采用粉末罩光清漆后，每辆轿

车可以节省溶剂1～1.5kg。

日本东亚公司近来开发出烘烤温度为120℃×20min的环氧型粉末涂料E203以及烘

烤温度为130℃×20min的环氧／聚酯系粉末涂料E301，

流变性好，储存稳定，耐腐蚀性与烘烤在3月31日前缴纳会务费的将享受1500元/人的优惠温度为180℃×30min的标准型环氧涂料相

同。丙烯酸系列粉末涂料具有较高的耐候性和装饰性，其耐腐蚀性更优于目前所使用

的聚酯系粉末涂料，可用于汽车中涂、面漆和罩光漆。近年来，美国FERRO公司开发

了新的粉末涂料制造方法，使用超临界液体二氧化碳的湿式制造法，制造出小粒径的

粉末涂料和粉末浆罩光涂料。粉末浆罩光涂料能得到与溶剂型同等的漆膜外观，初期

投资少，现有涂装设备稍作改造即可投入使用。

由于技术的限制，目前汽车用粉末涂料只是单色漆系列，如中涂和清漆，这是由

于粉末涂料不能像液态漆那样可以迅速换色。今后，汽车用粉末涂料的发展，将在进

一步提高耐候性、抗紫外线性、低温化、薄膜化和提高装饰性方面努力。

高固体分涂料高固体分涂料采用低粘度的聚酯、丙烯酸树脂，以及高固体分的氨

基树脂，最高的施工固体分可大于60％，更多的是使用施工固体分比传统的高出10％

～20％的涂料，平均每千克涂料的溶剂挥发量可减少1／3以上。在汽车用单色面漆、

罩光清漆、塑料专用涂料和修补用涂料等方面应用相当广泛。例如塑料件使用的聚氨

酯与非异氰酸酯双组分建筑节能材料未来市场容量高达2.6万亿元涂料，可通过新的交联方式在70℃／20min下低温快速固化，

而且具有活化期长，施工固体分高等特点。PPG的D893高固体分清漆的加热固化时

间，可以比同类清漆缩短50％，漆膜冷却几分钟后即可抛光。

由于高固体分涂料采用低粘度树脂，易产生流挂，施工不便。为保证漆膜厚度又

要防止其产生流挂，必须采用各种助剂来改变涂料的流平性，如气相二氧化硅、有机

膨润土、氢化蓖麻油，以及SCA、Microgel等，方可获得优异的抗流挂性能和漆膜外

观。另一方面，由于高固体分氨基树脂醚化度高，聚合度低，交联活性低，自聚反应

少，其固化过程不易控制，可能会影响漆膜性能，因此固化过程控制和流挂控制是高

固体分涂料的两大技术关键。