汽車涂料的相關知識

1、汽車涂料的相關知識1汽車涂料的含義及組成1.1汽車涂料的含義 早期汽車涂料大多以植物油未主要原料，故被叫做“ 油漆”，不論是傳統(tǒng)的以天然物質為原料的涂料產(chǎn)品，還是現(xiàn)代發(fā)展中的以合成化工產(chǎn)品為原料的涂料產(chǎn)品，都屬于有機化工高分子材料，所形成的涂膜屬于高分子化合物類型，應為有機涂料，簡稱涂料。 涂料是一種含顏料或不含顏料的有機高分子膠體混合物的溶液或粉末材料，這種材料可以用不同的施工工藝涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定強度、連續(xù)的固態(tài)薄膜。這樣形成的膜通稱涂膜，又稱漆膜或涂層。而汽車涂料就是指涂裝在轎車等各類車輛車身及零部件上的涂料，一般指新車的涂料及輔助材料和車輛修補用涂料。1.2新車的涂

2、料組成 涂料一般是由揮發(fā)分(稀釋劑)和不揮發(fā)分兩部分組成。將它在物件表面上涂布后，其揮發(fā)分逐漸揮發(fā)逸去，留下不揮發(fā)分而干固成膜，把不揮發(fā)分的成膜物質叫做涂料的固體分或固體含量。成膜物質又可分為主要、次要和輔助成膜物質三種。主要成膜物質可以單獨成膜也可以黏結顏料等物質共同成膜，它是涂料的基礎，因此也常稱為基料。汽車涂料一般由四種基本組分組成：成膜物質(樹脂)、顏料(包括體質顏料)、溶劑和添加劑。1.2.1成膜物質 涂料的主體組分和基礎，其作用是使顏料保持明亮狀態(tài)，使之堅固耐久并能黏附在物體表面，是對涂料和涂膜的性能起決定性的作用，具有粘結涂料中其它組分形成涂膜的功能。成膜物質(樹脂)具有一定的保

3、護與裝飾作用，如光澤、硬度、彈性、耐水、耐酸堿等。目前成膜物質(樹脂)有來源于自然界的天然樹脂、用天然高分子化合物加工制得的人造樹脂和化工原料合成的合成樹脂。成膜物質(樹脂)通過化學、物理改性后，可以提高漆膜的耐久性、附著力、防蝕性、耐磨性和韌性等。 主要成膜物質(有稱漆基、連接劑)可以單獨形成涂膜，它大致又可以分為兩大類：一是油料，如桐油、梓油、蘇子油等。以油作為主要成膜物質的涂料，習慣上稱為油性涂料；二是樹脂。包括天然樹脂、人造樹脂和合成樹脂。以樹脂為主要成膜物質的涂料，稱為樹脂涂料。另外，以油和某些天然樹脂合用為主要成膜物質的涂料，稱為油基涂料。汽車用涂料條件要求比較高，在儲存期內(nèi)性能必

4、須穩(wěn)定，不能發(fā)生明顯的物理、化學變化，涂裝后能在規(guī)定條件下迅速固化成膜，因此其主要成膜物質均為各種優(yōu)質的合成樹脂。1.2.2顏料 顏料是涂料中的是次要成膜物質，也是構成有顏色的涂料(色漆)的一個主要的組分，但不能單獨構成涂膜。顏料使涂膜呈現(xiàn)色彩，使涂膜具有遮蓋被涂物體的能力，以發(fā)揮其裝飾和保護作用。顏料按來源可以分為天然顏料和合成顏料；按化學成份，分為無機顏料和有機顏料；按所起的作用又可分為著色、防銹和體質顏料三大類。涂料中使用最多的是無機顏料，合成顏料使用也很廣泛，現(xiàn)在有機顏料的發(fā)展很快。 次要成膜物質包括各類顏料，其作用主要是提高涂膜性能，增加涂料品種。它能賦于面漆色彩和耐久性，起美觀裝飾

5、作用，同時使涂料具有遮蓋力，并提高強度和附著力，改變光澤，改善流動性和涂裝性能。顏色分著色顏料、體質顏料、防銹顏料等。顏料是一種微細末狀的物質，它在涂料中能改善涂料的物理和化學性能，提高涂膜的耐水性、耐油性、防腐性、耐磨性等，大多數(shù)不溶于水或油的介質中，只能均勻地分散在其中。有些顏料還能提供諸如：提高漆膜機械性能、提高漆膜耐久性、提供防腐蝕、導電、阻燃等性能。1.2.3溶劑 溶劑是一種能溶解樹脂油類等物質又稱稀料，是涂料中的“揮發(fā)分”，包括溶劑、稀釋劑、助溶劑。溶劑的選擇直接影響每個涂層的閃干要求。水性底色漆涂層需要加熱閃干，溶劑型底色漆涂層可以在室溫條件下閃干。它的主要作用能將涂料中的成膜物

6、質溶解或分散為均勻的液態(tài)，以便于施工成膜，使漆料能正常涂布，是涂料生產(chǎn)制備和涂裝中不可缺少的成分之一，可使涂料中的主要成膜物質的黏度(或稠度)達到施工的要求。當施工后又能從漆膜中揮發(fā)至大氣的物質，原則上溶劑不構成涂膜，也不應存留在涂膜中。溶劑是易揮發(fā)的液體，涂料經(jīng)涂裝干結成膜后應完全揮發(fā)掉，又稱為揮發(fā)部分。 涂料涂裝時選擇溶劑很重要，它可以影響涂料的性能和涂膜的質量，選擇不當甚至造成涂料的報廢或工程返工。優(yōu)質的溶劑能改善面漆的涂布性能和漆膜特性，增強光澤，從而減少拋光工作量，同時也有助于更精確地配色。常用的溶劑有烴類溶劑、烯類溶劑、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑、醇醚類溶劑以及氯化烴類溶劑和水。

7、很多化學品包括水、無機化合物和有機化合物都可以作為涂料的溶劑組分。現(xiàn)代的某些涂料中開發(fā)應用了一些既能溶解或分散成膜物質為液態(tài)，又能在施工成膜過程中與成膜物質發(fā)生化學反應形成新的物質而存留在漆膜中的化合物，被稱為反應活性劑或活性稀釋劑。溶劑有的是在涂料制造時加入，有的是在涂料施工時加入。1.2.4添加劑 添加劑也稱助劑或稱為涂料的輔助材料組分，但它不能獨立形成涂膜，它在涂料成膜后可以作為涂膜的一個組分而在涂膜中存在。添加劑的作用是對涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改進作用。不同品種的涂料需要使用不同作用的添加劑；即使同一類型的涂料，由于其使用的目的，方法或性能要求的不同，而需要使用不同的添加劑；

8、一種涂料中可使用多種不同的添加劑，以發(fā)揮其不同作用。 添加劑包括催干劑、增韌劑、乳化劑、潤濕劑、穩(wěn)定劑等。由于近十多年來涂料工藝發(fā)生了巨大變化，添加劑的使用也越來越普遍。雖然添加劑在涂料中的比例不超過5，但它們起著各種重要作用，有能加速干燥并增強光澤的加速劑，有減緩干燥速度的緩凝劑，還有能減弱光澤的消光劑，有些添加劑起的是綜合作用，能減少起皺、加速干燥、防止發(fā)白、提高耐化學物質的能力等。1.3汽車修補漆的組成 汽車修補漆是指對汽車車身原廠漆進行重新修補用的油漆。它只能由工人用手工作業(yè)，噴涂必須在低溫(60以下）操作。修補漆必須具備兩種功能：保護功能及美觀功能。這兩種功能不能由單個產(chǎn)品獨立完成。

9、因此，高質量的修補漆品牌一般都有系列產(chǎn)品來組合而成，它主要有： 膩子類：用于填補鈑金缺陷； 底漆類：用于防銹，促進漆層之間黏合力及增高漆膜厚度； 面漆類：用于改善表面質量及增加耐候性。 鑒于汽車整車不能經(jīng)受高溫烘烤，一般汽車修補工廠涂裝條件差，汽車修補漆和翻新涂裝多采用自干型底漆，膩子、中間涂料、白干型合成樹脂漆和揮發(fā)干燥型硝基漆、過氯乙烯漆。硝基漆易施工、快干、能拋光，是比較理想的汽車修補用面漆。但一般硝基漆的耐候性較差，在南方，使用一個夏季就能嚴重失光，變色。而用優(yōu)質樹脂(丙烯酸樹脂和有機硅樹脂)改性的硝基漆則有較好的耐候性。但其固體含量低，需噴涂34道才能達到所要求的面涂層厚度，且價格較

10、貴，因而修補成本較高。醇酸漆的耐候性較優(yōu)，一般噴涂兩道厚度就能達40m以上，涂層的光澤和豐滿度較好。其缺點是干燥較慢，每道漆自干需1624h，施工周期長，需要較清潔的涂裝環(huán)境。另外醇酸漆耐濕熱性差，易起泡，外觀裝飾性較差，不適合作為汽車的面漆。 目前，大多數(shù)成漆是采用雙層漆，即金屬層或珍珠層再外罩清漆，其余基本上為雙組份純色漆。雙組份漆是在20世紀60年代由阿克蘇諾貝爾公司新勁公司率先推出的，這種雙組份聚氨酯漆兼有硝基漆手醇酸漆的優(yōu)點，涂膜快干、光澤和豐滿度好，涂12道就能達40m以上的厚度，耐候性、耐化學性、耐濕熱性優(yōu)異，很快被各油漆廠家所采用。金屬漆、珍珠漆是采用改性乙酸丁酯纖維素樹脂為載

11、體，再罩上一層透明的雙組份清漆。2.汽車涂料的種類 按施工工序：底漆、中涂、漆（二道底漆）、面漆、罩光漆等； 按涂料的形態(tài)：水性涂料、溶劑性涂料、粉末涂料、高固體分涂料等； 按施工方法：刷涂涂料、噴涂涂料、輥涂涂料、浸涂涂料、電泳涂料等； 按功能：裝飾涂料、防腐涂料、導電涂料、防銹涂料、耐高溫涂料、示溫涂料、隔熱涂料、防火涂料、防水涂料、隔音減振涂料等。 使用領域(涂裝對象)：新車生產(chǎn)線上用的涂料(OEM涂料)、汽車修補涂料。OEM涂料分為：汽車車身用涂料、零部件用涂料、塑料件用涂料等。 等等3.汽車涂層應具備的特性 汽車涂裝的目的是使汽車車身具有優(yōu)良的外觀裝飾性、耐候性、舒適性(居住性)、密

12、封性、耐腐蝕性，以提高其商品價值和延長其使用年限。3.1保護功能 涂裝應具有極好的耐候性和耐腐蝕性，耐汽油、機油和公路瀝青等的作用，能適應在各種氣候的環(huán)境條件下使用，涂層能與汽車本身同壽命。在苛刻的日曬夜露、風雨侵蝕的情況下保光保色性良好，不起泡、不開裂、不脫落、不粉化，無銹蝕現(xiàn)象。涂膜應堅韌耐磨，機械強度好，能適應汽車行駛中的震動和應變，還應具有優(yōu)良的耐溫變性。3.2極好的裝飾性 要求涂層的色澤鮮艷、色彩能滿足多元化個性化的需求；要求外觀豐滿，鮮映性好，使人看上去舒適；要求面漆涂層具有耐酸雨性和抗劃傷性(或自修復性)，如果這兩個性能不佳，則使涂層極易損失裝飾性。涂層的裝飾性對中、高級轎車涂裝

13、來說尤為重要。涂層外觀平整光滑，光亮如鏡，色調(diào)高雅大方，才能顯得該轎車豪華莊重高貴。3.3汽車涂裝用材應具有極好的施工性能和配套性 要求能適應高速流水生產(chǎn)線的涂裝作業(yè)條件，如各種自動涂裝(電泳、靜電噴涂等)專用涂料應具有最佳的作業(yè)性；成膜固化快，一般不超過2030rain為宜，或能使用“濕碰濕”(2C1B或3C1B)烘干工藝。要求涂層間結合力優(yōu)良，不引起咬起、滲色、開裂等涂膜弊病。3.4環(huán)保性能 為實現(xiàn)環(huán)保、清潔生產(chǎn)的社會時代要求，在涂裝過程中VOC、CO，排放量要少，涂裝材料能適應節(jié)能型的涂裝環(huán)境條件(如水性涂料的噴涂環(huán)境條件“溫度、濕度范圍”較寬些)和固化工藝(如“濕碰濕”烘干工藝)。汽車

14、涂裝材料中不應含有鉛、汞、鎘和六價鉻等有害物質，以防廢汽車回收時產(chǎn)生二次污染，引發(fā)環(huán)境問題。3.5特種功能 涂料經(jīng)涂裝后，在特定的環(huán)境條件下，發(fā)揮的特殊作用?，F(xiàn)代的一些涂料品種能提供多種不同的特殊功能，如：電絕緣、電磁波屏蔽、防靜電、殺菌、耐高溫、吸收和反射紅外線等等。3.6合理的制造成本 汽車市場競爭激烈，價格問題特別敏感，降低汽車的制造成本是永續(xù)性的課題，再加上汽車涂料用量大，要求汽車涂裝材料物美價廉、性價比高，能為降低汽車涂裝成本創(chuàng)造條件。 上述技術要求(性能)靠單一涂層(單一涂料品種)很難實現(xiàn)，一般是通過多層涂裝的組合來達到。汽車涂層大部分是由多層涂裝組成的涂層，隨汽車零部件使用環(huán)境不

15、同，對涂層的技術要求不同，所選用的涂料和涂層結構也有較大的差異。例如汽車車身涂裝要求全面達到上述技術要求，而對車架、車輪等車下部件涂裝而言，主要是以防腐蝕保護性涂裝為主，其耐候性和外觀裝飾性相對可差一些。也就是說對汽車用涂料的某一品種來說，并非要求都具備上述全面的性能。4. 汽車涂層及涂層材料 傳統(tǒng)的汽車涂裝包括4層：電泳底漆、中涂漆(又名“二道底漆”)、底色漆和罩光清漆。每個涂層都有特殊用途(如圖1所示)且具有獨特的配方。4.1底漆涂層 底漆涂層是由底漆涂布在經(jīng)表面處理過的被涂面上構成(即轉化膜+底漆)，它是整個涂層的基礎。4.1.1底漆涂層必須具備的特性 （1）對被涂面應具有極好的附著力，

16、涂層具有極好的機械強度。 （2）底涂層應具有極好的耐腐蝕陛、耐水性和抗化學試劑性優(yōu)良。 （3）與中間涂層或面漆涂層的配套性應優(yōu)良，與前處理的轉化膜配套性也應優(yōu)良。值得注意的是，前處理工藝（轉化膜）與底漆（尤其是CED底漆）的配套性（適應性）在設計、制定工藝時應特別重視，配套性好壞直接影響底涂層的耐腐蝕性和附著力。 （4）所選用的底漆應具有良好的施工性能，能適應大量流水生產(chǎn)的自動涂裝；通過工藝措施能確保汽車車身的100表面涂上底涂層。在涂底漆前被涂面應清洗干凈，并進行轉化膜處理(磷化處理)。新工藝形成的轉化膜膜厚是納米級，具有無有害物質，無沉渣，可室溫處理，無需表調(diào)和鈍化工序，運行成本低，并適用

17、于多種底材(Fe、Zn、A1)前處理等優(yōu)點。4.1.2底漆涂層的發(fā)展歷程及種類 汽車車身涂底漆所選用的底漆品種和涂裝方法已經(jīng)歷了多次重大改革，其演變歷史大致如下： 底漆材料：油基底漆一硝基底漆一醇酸、酚醛(或環(huán)氧)底漆一浸用溶劑型或水性底漆一AED電泳底漆(1962年)一CED電泳底漆(1977年)。 底漆涂裝：刷涂一空氣噴涂一浸涂(滾式浸涂和拖式浸涂)一陽極電泳(AED)一陰極電泳(CED)涂裝。 CED涂料和CED涂裝技術近40年來不僅成熟穩(wěn)定可靠，且有著很大的技術進步，在汽車車身涂底漆工藝方面至今尚無更先進理想的涂裝法(技術)來替代。 另一種涂裝方式方式被稱為“逆序涂裝”，就是在外觀需要

18、特別美觀的區(qū)域只進行底涂和面涂，等固化之后，再進行一次電泳涂裝。這有效保護了最容易損傷的區(qū)域，但是在兩層涂層結合的部分，也可能發(fā)生問題。據(jù)研究宣布，如果能成功控制底涂和面涂烘干后的電阻，那么電泳就能有效粘合在這些首次涂裝比較薄的邊緣區(qū)域，而不會涂裝到厚度已經(jīng)達標的區(qū)域。 除此之外，還有一種改進電涂性能的方法，是使用“復合固化”涂料，一部分涂料在烘干之前就經(jīng)過紫外固化。紫外可以防止涂料在烘干的初期變軟流動，所以避免了在金屬邊緣留下薄層區(qū)域的危險。電涂之后，通常進行底漆涂裝，這種底漆將會被打磨掉，以便為面漆提供一個更光滑的表面。常用聚氨酯改性、或者蜜胺樹脂交聯(lián)，或者異氰酸酯類改性的聚酯樹脂體系。涂

19、裝之前，車身的通常還會先涂裝一種彈性的抗片落涂層。 4.1.3陰極電泳漆的發(fā)展趨勢 無鉛、無錫、低害化是陰極電泳漆的發(fā)展方向。鉛的毒性很強，但在電泳漆的防腐蝕催化、鈍化和加速交聯(lián)等方面有重要作用。要去除鉛及與其性能相似的錫是一個很難的課題，Herberts公司開發(fā)的EC3000無鉛、無錫電泳漆率先取得了突破，已在許多電泳涂裝線上使用，性能檢測表明其各項性能指標不比含鉛電泳漆差。 （1）無鉛電泳漆：PPG通過改進樹脂而研發(fā)的EC6350去除了鉛、錫，也不含其他重金屬元素，不僅性能與含鉛電泳漆相當，而且施工窗口更寬。近幾年我國無鉛電泳漆的應用明顯加快，已達到全部用量的7080左右，新上的電泳涂裝線

20、幾乎全部采用無鉛電泳漆。寬廣的烘烤窗口，這意味著電泳漆可以在更寬廣的烘烤溫度條件下進行固化，烘烤溫度降低也就節(jié)省了能源，降低了單車的能耗成本。另外，對于載重汽車車身及車架等難于升溫的厚重部件，降低固化溫度是非常有利的。Dupont公司的Electroshield21和Electroshield27的烘烤溫度可低至150160。新一代12014O固化的陰極電泳漆正在研發(fā)中。 （2）高泳透率、高耐腐蝕性的陰極電泳漆：進一步提高了陰極電泳漆的泳透率，可以使車身內(nèi)腔漆膜達到一定厚度的同時降低外表面的漆膜厚度，同時保證漆膜耐腐蝕性不降低。Dupont公司的Electroshield27使漆膜的厚度降低至

21、外表面15m、內(nèi)腔9m，其漆膜耐腐蝕性及平整度與外表面22m、內(nèi)腔12m時相當。單車用漆消耗量降低13以上，同時降低了車身的重量。（3）邊緣耐腐蝕型陰極電泳漆：因表面張力不均衡，電泳涂膜在固化成膜時流動收縮，使尖銳的邊角處涂膜特別薄，甚至幾乎沒有漆膜，這些部位容易產(chǎn)生早期腐蝕。新一代邊緣耐腐蝕型陰極電泳漆借助有機和無機添加劑提高了銳邊覆蓋率，使邊緣耐腐蝕性大幅提高。BASF公司的Cathoguarol250是典型的邊緣耐蝕型電泳漆，PPG公司的ED5和Herberts公司的EC3000的邊緣耐腐蝕性也十分理想。（4）較好耐候性能的底面合一型陰極電泳漆：隨著汽車涂裝品質的不斷提升，部分采用陰極電

22、泳涂料涂覆的零部件或總成，不但要求達到較高的防腐蝕性能，還要求涂層具有必要的耐候性能?，F(xiàn)用陰極電泳涂料以環(huán)氧樹脂為主體樹脂，為提高涂層耐候性能，主要的技術路徑是開發(fā)分層電泳體系，該體系的主體樹脂為兩種樹脂或多種樹脂組分的混合物，其中一種樹脂是環(huán)氧樹脂，還有就是耐候型樹脂，如丙烯酸樹脂或聚氯酯樹脂等。在電泳涂膜固化過程中，由于不同樹脂間表面張力差異，可使涂膜自發(fā)形成多相的涂層結構，進而得到分層結構的涂層。耐候型樹脂在上層具有高耐候性能，環(huán)氧樹脂在下層具有高防腐性能。如何選擇具有適當表面張力差的樹脂組分并穩(wěn)定控制涂層的雙層結構和性能是開發(fā)底面合一型陰極電泳涂料的技術難點。（5）低溫固化型陰極電泳漆

23、：常規(guī)陰極電泳涂料的固化溫度為170180，電泳線能耗較高，特別是針對某些熱容量較大的零部件或者帶有橡膠、塑料材料的零部件，迫切需要開發(fā)低溫固化型陰極電泳涂料。目前，國外已推出150固化的陰極電泳涂料產(chǎn)品，國內(nèi)雖然開展了很多研究工作，出現(xiàn)了不少專利，但成熟的產(chǎn)品并不多見。開發(fā)這類涂料的技術關鍵是尋求新型交聯(lián)劑可低溫解封的封閉異氰酸酯交聯(lián)劑。一種選用甲基乙基酮肟(MEKO)封閉的問苯二甲撐二異氰酸酯(XDI)作為低溫固化交聯(lián)劑的陰極電泳涂料可在140完成交聯(lián)固化。同時，低溫固化的特性也會帶來諸多不便，包括涂料的貯存穩(wěn)定性變差、電泳涂膜的外觀及綜合性能下降等。（6）厚膜型陰極電泳漆：近年來，對防腐

24、性能要求更高的汽車零部件，采用常規(guī)的陰極電冰涂料難以達到要求，必須增加電泳涂膜的厚度。特別是一些鑄件、熱軋鋼板材質的零件，表面經(jīng)噴砂(丸)處理后具有一定表面粗糙度，采用厚膜型陰極電泳涂料才能實現(xiàn)效果良好的涂覆，改善尖角及銳邊部位的防腐性能，避免涂膜過早出現(xiàn)不同程度的點狀銹蝕。這種涂料主要是采用具有不同玻璃化溫度的多種樹脂配合，并通過添加特殊的高沸點助溶劑，使其具有一次性成膜厚并且工作液參數(shù)穩(wěn)定等特點，電泳槽液經(jīng)長時間運行后仍能保持較好的涂膜外觀與厚度。厚膜型陰極電泳涂料在使用中也可以通過調(diào)整涂裝工藝參數(shù)(槽液溫度、電泳電壓、電冰時間等)實現(xiàn)膜厚在中厚膜、厚膜范圍調(diào)節(jié)。（7）超高泳透力陰極電泳漆

25、：近期，新型超高泳透力陰極電泳涂料已經(jīng)在國內(nèi)車身電泳線投入使用。通過特殊的涂料配方設計，超高泳透力陰極電泳涂料在保證車身內(nèi)表面及空腔泳涂質量的同時車身外表面膜厚明顯降低，削減了涂料消耗，縮短了電泳時間。同時，超高泳透力電泳涂料的使用對涂裝線的管理也提出了更為嚴格的要求，新型電泳涂料針對免中涂涂裝體系的適用性及其與薄膜轉化前處理的配套性能仍待進一步考察。 為了降低涂裝成本，簡化涂裝工藝，一些汽車生產(chǎn)廠家采用了免中涂的涂裝工藝，作為底漆與面漆之間的過渡涂層，中涂漆提供了比底漆更平整的漆膜表面，以利于保證面漆的平整度和光澤度。在取消中涂涂層后，對電泳底漆的平整度提出了較高的要求，要求電泳漆粗糙度值必

26、須在0-3um以下。此外，也有雙層電泳漆的工藝，第1層為黑色導電層，其作用是防腐蝕并具有良好的泳透力；第2層為灰色或彩色電泳漆，主要作用是抗石擊和耐紫外線，并提供平整的漆面。通過調(diào)整電泳漆的配方和工藝參數(shù)，提高電泳漆的耐紫外光和抗石擊性能，在耐候性陰極電泳漆上直接噴涂面漆。例如：PPG公司的DuraPrime電泳漆，在防腐蝕、抗石擊、耐紫外線及涂層質量方面與目前使用的“電泳漆+中涂漆”體系基本接近。 20世紀90年代初期，電泳涂料中的有機溶劑含量高達15左右；槽液中的有機溶劑含量保持在35之間，90年代后期降低至2一3，至今已降到0418。目前，各公司仍致力于持續(xù)降低電泳漆的VOC含量。4.2

27、 中間涂層 中間涂層系指介于底漆層與面漆層之間的涂層，其所用涂料稱為中間層涂料。4.2.1中間涂層必須具備的特性 （1）應與底涂層、面漆層配套良好，涂層間的結合力強，硬度配套適中，干涂膜不應被面漆的溶劑咬起。 （2）應具有較好的展平性和填平性能，能消除被涂面的微小缺陷，提高光滑度，且濕打磨性良好。 （3）耐潮濕性良好，且具有一定的耐候性(屏蔽紫外線性)。尤其在與金屬閃光面漆配套場合這點特別重要，保護CED底漆膜不受侵蝕。（4） 在相應部位涂抗石擊涂料后，應能提高該部位涂層的耐崩裂性。4.2.2底漆涂層的發(fā)展歷程及種類 中涂涂料的發(fā)展趨向：低VOC化(水性化或粉末化)和開發(fā)采用適用“三濕”噴涂工

28、藝(3C1B)的中涂，達到節(jié)能減排和簡化工藝的需求。中間涂層一般為淺灰色，但有與面漆同色、同色調(diào)化的趨向，以使面漆易遮蓋或車身內(nèi)表面不噴面漆，達到削減涂料耗量和降低成本的目的。中間涂層包括以下不同功能的涂料：（1）通用底漆：又稱底漆二道漿(PrimersuFfaoer)。它兼有底漆和中涂涂料的性能，可直接涂布在金屬表面上。（2）中涂涂料(俗稱二道漿Surfacer)：需涂在底漆層上。（3）膩子(俗稱填密Puttyfiller)：大量流水生產(chǎn)的汽車車身已不允許靠刮膩子的辦法來消除表面不平整的缺陷。模具化程度差的大客車車身和汽車修補涂裝場合，尚需采用少量膩子(如原子灰聚酯膩子)來消除被涂面的不平整

29、度。（4）封底漆(sealer)：遮蓋底涂層的不均勻性，不同色調(diào)和顯現(xiàn)底涂層缺陷的特征，對底涂層起封閉作用。（5）抗石擊涂料：涂膜具有優(yōu)良的耐崩裂性的涂料。4.2.3中涂漆的發(fā)展趨勢 （1）高固體分化：隨著環(huán)保要求日趨嚴格，由于資金效益使原有的涂裝生產(chǎn)線難以改造為水性漆涂裝線，在不需要較大改造資金投入的前提下，采用高固體分中涂漆代替原來的中低固體分中涂漆，是較為有效地降低VOC排放量的途徑。高固體分中涂漆采用高同體分的聚酯、聚氨酯、氨基等樹脂制備，其施工固體分可高于60，甚至可達70，比傳統(tǒng)中涂漆提高1020，VOC排放量可降低2030。（2）水性化：新建的汽車涂裝線為了達到低VOC排放的要求

30、，一般采用水性中涂漆。目前，水性中涂漆主要有水性聚酯氨基漆及水性聚氨酯漆，其施工同體分一般達到5060，一般的烘烤程序為：用2min從常溫升至60，再用3min從60升溫至80，然后用5min從80升溫至140，最后在140下保溫30min。施工條件相比溶劑型漆來說要窄些，要求溫度控制在(23-4-2)，相對濕度控制在6080之間。漆膜性能與溶劑型中涂漆相當，抗石擊能力略好。汽車涂料的水性化是由底到面逐步發(fā)展的， 底漆已經(jīng)水性化，中涂開始水性化。進人 90 年代， 加快了使用水性化的步伐， 尤其在歐洲，中涂涂料已經(jīng)實現(xiàn)了水性化。日本水性化研究工作也已經(jīng)完成，日產(chǎn)汽車公司開始使用水性中涂涂料。但

31、是由于生產(chǎn)成本高， 環(huán)保要求沒有歐美苛刻， 所以日本沒有全面推廣使用。(常用樹脂水性化的途徑有三種:一是使樹脂成鹽而溶于水;二是利用樹脂骨架中的COOH或醚鍵等親水基團使樹脂溶于水;三是利用表面活性劑將樹脂分散于水中。制造水溶性涂料主要采用前兩種途徑,后一種途徑則主要用于制造乳液1,6,7。有關水性汽車罩光清漆樹脂的合成及其在汽車原廠漆(OEM)上的應用研究論文發(fā)表不多。本文在合成水性聚丙烯酸酯涂料樹脂的基礎上,研究樹脂的水溶性和粘度的影響因素。) 2008-水性丙烯酸酯汽車涂料樹脂的制備與粘度的研究（3）粉末化：粉末涂料是VOC排放量最低的涂料之一，早在20世紀60年代，粉末涂料已經(jīng)開始被應

32、用并進行涂裝車身評估；70年代，F(xiàn)ord公司首次用丙烯酸粉末涂料涂裝車身，但由于當時的表面處理不好，且沒有解決金屬表面的全覆蓋問題而導致嚴重腐蝕，以失敗告終。本田汽車公司(Honda)在70年代中期將粉末涂料作為面漆使用了幾年，并在1976年得到日本涂料工業(yè)協(xié)會嘉獎，但是隨后Honda的注意力轉向了水性涂料。80年代通用建線時，原打算面漆和中涂漆都用粉末涂料，但在面漆涂裝線上由于無法解決換色困難對生產(chǎn)效率造成的負面影響而一直未采用；但卻是首家成功使用了粉末中涂漆，其品種是環(huán)氧聚酯型粉末涂料。后來，奔馳公司在法國的SMART轎車廠，成功采用了“粉末中涂漆+粉末面漆(只有兩種顏色)+粉末罩光清漆”

33、的全粉末涂料工藝體系噴涂轎車。美國已有 90%的汽車中涂層漆是高固體份涂料。美國大力發(fā)展高固體份涂料，已開發(fā)出固體份為 90%的汽車中涂層漆，而歐洲采用粉末涂料的居多。采用環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂和雙組份聚氨酯樹脂體系制造高固體涂料居多。我國未見有汽車車身使用粉末涂料的報道，隨著噴涂設備的改進和粉末水漿等新技術的成熟，這種涂裝技術也必將成為國內(nèi)汽車廠家的選擇之一。粉末涂料在投入生產(chǎn)線使用以前，有幾個大的難點，其中最大的難點是如何形成平滑均勻的涂膜、粉末粒子的微?；夹g以及涂裝裝置的穩(wěn)定供給。 現(xiàn)今，涂料和涂裝方法的開發(fā)都取得了進展，原來比溶劑型涂料差的涂膜外觀也得以提高，涂料的穩(wěn)定供給以及涂著效率的

34、改善已成為可能。近些年，帶色的中間涂層已在美國廣泛采用，其主要優(yōu)點是中涂的顏色與面漆顏色配套，提高了外觀裝飾性。由于采用帶色中涂，面漆中金屬閃光底色漆的厚度可以從20um降到15um而金屬閃光漆的遮蓋量可以降低到25um。這樣，減少了涂料的用量，減少了流掛等弊病，降低了返修率。目前，國際上高固體份涂料發(fā)展方向是開發(fā)低溫固化和快速固化涂料。4.3 面漆涂層 面漆涂層是汽車多層涂裝體系中的最終涂層(TopCoat)。一般色漆主要由基料、色漿、鋁粉、珠光粉、溶劑、助劑等組成。我們也應重點關注與配方有關的以下方面，以便施工前控制色差在理想的可控范圍內(nèi)。 清漆層是實現(xiàn)防護性和裝飾性的最重要的涂層，其對整

35、體涂層的耐候性和鮮映性、豐滿度等外觀指標至關重要。一般清漆層越厚其外觀效果越好，但不同型號的清漆，其膜厚對外觀效果的影響程度存在一定差異。在清漆材料的開發(fā)中，用試驗手段選擇最佳性價比的清漆產(chǎn)品，根據(jù)產(chǎn)品設計的要求確定清漆最佳的膜厚工藝控制范圍，做到最優(yōu)化涂層設計。 4.2.1面漆涂層必須具備的特性 （1）應具有優(yōu)良的外觀裝飾性。在符合生產(chǎn)條件下(平整光滑優(yōu)質的底涂層、涂膜厚度和烘干條件等)面漆涂層的光澤、遮蓋性、色彩、橘皮程度、豐滿度、鮮映性等應達到產(chǎn)品設計要求。 （2）應具有優(yōu)良的耐候性、保光保色性、抗老化、耐溫變性和抗劃傷性等。 （3）具有良好的耐藥劑性、耐酸雨性、耐污染性。如與蓄電池酸液

36、、機油、剎車油、汽油、肥皂液、清潔劑、瀝青等直接接觸，擦凈后接觸面不應變色或失光、產(chǎn)生斑印。 （4）應具有優(yōu)良的耐潮濕性。在高溫高濕氣候條件下面漆層應不起泡、不變色或不失光。 （5）汽車面漆的施工性能和與底涂層的配套性能應優(yōu)良。如能適應靜電涂裝、“濕碰濕”工藝的要求，又如水性面漆涂裝對涂裝環(huán)境、溫度、濕度控制范圍寬些等。 為適應環(huán)保、清潔生產(chǎn)法規(guī)要求，面漆(尤其是底色漆)的VOC含量盡可能少些(高固體分化、水性化)。汽車用中涂、面漆和汽車涂層的標準(技術條件)：各大汽車制造公司和汽車涂料公司都有各自的標準，其內(nèi)容是大同小異，或各項指標的測試方法有差異，都涵蓋上述涂層的特性要求。4.2.2面漆涂

37、層的發(fā)展歷程及種類汽車面漆的演變：油基漆一硝基磁漆一醇酸樹脂磁漆一氨基醇酸樹脂磁漆(由低氨基含量一高氨基含量)一優(yōu)質合成樹脂(如丙烯酸樹脂、聚氨酯、聚酯等)磁漆或底色漆+罩光漆一低VOC低污染型面漆(如水性底色漆+罩光清漆)。20世紀80年代以前，汽車面漆的顏色以本色為主，噴涂兩道同色醇酸樹脂面漆，采用2C2B工藝，后改用氨基醇酸樹脂面漆(烤漆)，采用2C1B的“濕碰濕”，1980年開始為適應金屬閃光色面漆涂裝，提高面漆涂層的裝飾性和適應水性面漆涂裝，普遍采用雙涂層面漆涂裝工藝(即底色漆+罩光清漆)、2C1B“濕碰濕”工藝。面漆的涂裝方法：刷涂一手工空氣噴涂一靜電噴涂(手工靜電噴涂、自動杯式靜

38、電涂裝機噴涂)一進入21世紀以來手工噴涂車身內(nèi)表面、機器人自動杯式靜電噴涂外表面一機器人全自動靜電噴涂，實現(xiàn)面漆涂裝無人化。 汽車的色彩向多元化個性化方向發(fā)展，并且各地區(qū)有時尚的色彩。不僅需有自然界存在的各種本色，還應有各種閃光色(金屬閃光色和珠光色)適應顧客的需求。因此，面漆涂裝也是最終發(fā)色技術。面漆涂裝不僅給汽車車身著色，更主要的是提高外觀裝飾性，把汽車打扮得漂亮、豪華、莊重。在平整光滑的底涂層上，使汽車涂層具有更高光澤、豐滿度、鮮映性(反映鏡像的清晰度)，使漆面光亮如鏡。當然在需要有特種功能場合，面漆涂裝使涂層具有功能的修飾如迷彩色、防紅外、防雷達偽裝色。面漆涂裝還應兼有對底涂層(中涂層

39、和CED涂膜)和面漆涂層自身的保護作用。面漆涂膜需具有防止紫外線透過和水透過性，才能保護底涂層；需具有保光保色性、耐候性、耐污染性、耐酸雨性和抗劃傷性等功能，才能保護自身。汽車面漆分兩類，即金屬閃光漆和本色漆，大體上各占1/2。（1） 金屬閃光漆：近幾年金屬閃光漆系列發(fā)展迅速，珠光漆、夢幻涂料等層出不窮，顏色也向具有高透明感、深度感、高色彩方向發(fā)展。它賦予汽車色彩、外觀裝飾性和保護整個涂層的功能。閃光漆的光譜特性相對復雜，除了顏料粒子的吸收和漫反射外，還有典型的鏡面反射、金屬與珠光片的邊緣漫反射，隨角異色效果明顯，也更為難控制。金屬閃光漆目前在美國大多采用高固體分閃光漆，而日本采用最多的是中低

40、固體分金屬閃光漆。隨著環(huán)境保護法規(guī)日趨嚴格，為了提高豪華轎車的漆膜外觀品質，美國部分高級轎車近兩年采用水性金屬閃光漆，可大大降低有機揮發(fā)物(VOC)的排放。同時，水性金屬閃光漆具有特殊的流變性，有利于鋁粉定向，比溶劑型涂料具有更好的金屬效應，所以水性金屬閃光漆比水性中涂更早被日本汽車廠接受，歐美也已廣泛使用。金屬閃光漆水性化是必然的趨勢，技術也已成熟，能很快推廣應用。（2） 本色漆：單色漆通過顏料粒子的選擇性吸收和漫反射產(chǎn)生顏色，與閃光漆相比無隨角異色效應，色差易于控制。所以一般廠家只控制 45角色差。本色漆上是否再罩清漆，總的看法認為罩清漆后，漆膜外觀、耐久性都有所提高。所以，美國克萊斯勒公

41、司的所有轎車、通用汽車公司的部分轎車在本色漆上再罩上一層清漆，使漆膜外觀得到改善。目前歐洲和北美均使用雙組分或單組分高固體分丙烯酸罩光清漆，但是異氰酸醋一丙烯酸體系的缺陷是異氰酸醋具有毒性。因此，從環(huán)保角度來看，未來罩光清漆應是粉末涂料和水性涂料。目前，罩光清漆和本色漆以及高固體分涂料易被現(xiàn)在的生產(chǎn)線所接受，在應用中仍是主流。如果采用雙組分高固體分涂料，施工固體分可達85%以上，VOC排放量己與水性漆相似，近期是可行的。粉末涂料是最有發(fā)展前途的罩光清漆，但作為本色漆，由于換色難，使用上會受到一定限制。4.2.3面漆的發(fā)展趨勢（1）水性面漆 通常是“底色漆+罩光清漆”的配套工藝。由于溶劑型底色漆

42、是VOC排放的最大來源，占汽車車身涂裝各道工序排放總量的50左右；如果將底色漆改為水性涂料，VOC排放量可減少80以上。市場上水性底色漆主要有水性聚氨酯樹脂體系和水性丙烯酸氨基樹脂體系，而在水性底色漆涂層的基礎上，采用雙組分溶劑型聚氨酯罩光清漆后，VOC排放已達到歐洲標準，從而導致現(xiàn)有涂裝線上使用水性罩光清漆的情況很少。水性漆也存在一些缺陷，比如：表面張力大；顏料潤濕性差；水的比熱大、難蒸發(fā)，要求涂裝環(huán)境的溫度和濕度嚴格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)等。經(jīng)過歐美各國多年攻關研究，水性底色漆的涂膜性能和施工性能都得到了根本的改善，新技術、新應用層出不窮，例如：Dupont公司免中涂EcoConcept技術的

43、2KBasecoat(雙組分底色漆)，將中涂漆與底色漆的功能集于一身，具有保護電泳漆(防止紫外線的破壞)、良好的流平和金屬顏料定向性、良好的抗石擊性和附著力等特性；PPG公司的B1B2雙底色涂料體系也具有類似的特性，并在江淮汽車公司成功試用。水性底色漆可與溶劑型罩光清漆、粉末清漆和水性清漆配套使用。其中水性罩光漆產(chǎn)生于20世紀90年代，最初開發(fā)的是單組分水性罩光清漆，施工技術的經(jīng)濟效益不佳。1997年，Herberts公司研發(fā)成雙組分水性清漆，與原單組分清漆相比，具有較好的涂膜特性(如耐酸雨性、抗擦傷性等)，應用于英戈爾斯坦的奧迪廠和莫塞爾的大眾廠的新涂裝車間。但水性面漆直到目前仍未被廣泛使用

44、，其主要原因是水性面漆的耐候性和裝飾性較高固體分面漆差，施工環(huán)境和烘干條件要求較高，而且成本太高所致。迄今為止，水性涂料一般仍含有215的有機溶劑，施工時對環(huán)境仍有一定程度的污染。開發(fā)無溶劑水性涂料成為涂料廠商未來的主要課題。 （2）粉末清漆DuPont、BASF、PPG、Kansai、Nippon等5大汽車涂料公司均已深入研究了汽車用粉末涂料。1998年，BMW率先采用PPG的Enviracryl粉末清漆，在德國Dingolfing車身工廠下線，同時供應粉末清漆的還有Herberts(現(xiàn)為杜邦)，都是采用GMA(甲基丙烯酸縮水甘油酯)丙烯酸樹脂型粉末涂料。雖然其成本較雙組分聚氨酯清漆明顯要高

45、，但其工藝上節(jié)省了廢渣處理、VOC處理的運營成本，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，原材料成本進一步降低，其直接成本會進一步接近于雙組分聚氨酯清漆。之后，BASF與DaimlerBenz和Diarr合作，推出了粉末水漿清漆，用于在德國Rastatt的MercedesAclass車。粉末水漿清漆漆膜的光澤和流平性都很好，耐化學品性、耐酸雨性和抗劃份性也很好。自從BMW采用了PPG和DuPont的粉末清漆，以及MercedesBenz采用了BASF的粉末水漿以后，似乎粉末清漆在車身OEM涂料的應用上有些停頓，主要原因是在這段時期許多汽車工廠都在努力實施底漆的水性化，因為它是汽車OEM涂料中VOC的最大來源。有人預計，如果汽車OEM粉末清漆正式登場，汽車涂料的VOC含量可降低至15gm。 在汽車車身涂裝中粉末涂料現(xiàn)僅適用于中涂和罩光，作為罩光清漆應用僅德國寶馬一家兩條線，已投產(chǎn)應用l0多年，可是無跟進采用的報道。國內(nèi)尚無噴涂粉末涂料的車身涂裝線。將粉末涂料分散在水中制成水漿狀粉末涂料，用作車身的罩光清漆，開發(fā)成功粉末漿罩光工藝(稱為濕法)。施工性能與水性涂料相仿，因此原工藝用的噴漆室、靜電噴涂設備不需大的改動。粉末涂料