現(xiàn)代汽車(chē)涂料領(lǐng)域的新技術(shù)

文/朱 彥

近些年來(lái)全人類(lèi)最關(guān)注的話(huà)題之一就是環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。為了達(dá)到環(huán)保要求，汽車(chē)涂料正在向水性化、高固體分及粉末涂料方向發(fā)展，其中水性化技術(shù)是最有效的途經(jīng)之一，尤其是目前最流行的金屬閃光涂層，其VOC排放量占總量的66%，該層涂料水性化后，整車(chē)VOC排放量可減少一半以上。本文根據(jù)目前汽車(chē)漆市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)，結(jié)合實(shí)際，介紹了一些汽車(chē)涂料領(lǐng)域常見(jiàn)最新實(shí)用的車(chē)用涂料產(chǎn)品及涂裝技術(shù)。

新型溶劑型抗石擊中涂漆和水性中涂漆

汽車(chē)中涂漆內(nèi)又稱(chēng)二道漿、二道底漆、噴涂膩?zhàn)?，中涂必須有以下幾方面性能：良好的填平性、機(jī)械強(qiáng)度高，尤其是柔韌性和抗沖擊性卓越；抗石擊性；打磨修復(fù)性好；與底、面漆結(jié)合力強(qiáng)；閃光漆做面漆時(shí)，應(yīng)耐紫外線(xiàn)；適宜的烘烤固化溫度。

中涂漆一定要有良好的柔韌性和彈性以及與底、面漆有良好的結(jié)合力，在轎車(chē)復(fù)合涂層中承擔(dān)起緩沖石擊破壞的作用，防腐涂料事實(shí)上也起著決定性作用，此時(shí)又叫做抗石擊中涂。中涂在0.1MPa壓力下，用不規(guī)則的多棱角的4～5粒徑鐵砂沖擊涂層時(shí)，用膠帶紙剝落涂層后的等級(jí)不大于2。這樣的中涂漆品種有氨基醇酸、聚酯氨基、聚氨酯及水性聚酯等，丙烯酸氨基的柔韌性和抗沖擊性較差。高檔旅游車(chē)和客車(chē)一般采用常溫干燥的中涂，如熱塑性丙烯酸和雙包裝聚氨酯中涂漆。其他載重汽車(chē)則不采用中涂。

乘用或商用車(chē)的涂料體系一般由電泳底漆、中間涂料(簡(jiǎn)稱(chēng)中涂)、面漆(底色漆+罩光清漆)所組成。中間涂料在電泳底漆和面漆之間，又稱(chēng)二道底漆或二道漿，主要起到提高整個(gè)汽車(chē)涂層的裝飾性和保護(hù)性的作用，很重要。它的主要性能要求如下：一是與電泳底漆和面漆都應(yīng)有良好的附著力；二是充填性、流平性和打磨性。電泳底漆由于其成膜機(jī)理及較低的厚度，基本上不能改進(jìn)底材的平整度。中間涂料有了良好的充填性、流平性和打磨性，就能提高面漆的裝飾性；三是機(jī)械性能。中間涂料應(yīng)有良好的柔韌性和抗沖擊性，特別是抗石擊碎落性。汽車(chē)在行駛過(guò)程中要受到飛石的沖擊，為防止漆膜受擊碎落，主要由中間涂料來(lái)承擔(dān)整個(gè)涂層的抗石擊功能；四是抗化學(xué)品性和其它性能。

為滿(mǎn)足以上性能要求，合理的配方設(shè)計(jì)十分重要。水性中間涂料的組成通常如下：基料樹(shù)脂通常為含羥基的聚酯或聚氨酯的水分散體，以水性氨基樹(shù)脂和封閉異氰酸酯為交聯(lián)劑，能提供良好的硬度、柔韌性，抗石擊性等機(jī)械性能和其它性能。其中氨酯鍵的含量越高，性能越好。顏填料中間涂料通常以中色調(diào)為主。顏料主要是金紅石型鈦白，根據(jù)所要求的顏色再配以黑色或其它顏色的顏料。填料以超細(xì)沉淀硫酸鋇和滑石粉為主。沉淀硫酸鋇有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，并能增加漆膜的模量，提高漆膜的強(qiáng)度?；塾形諞_擊能提高抗石擊性和提高打磨性的作用。分散介質(zhì)去離子水和適量助溶劑，如乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚。

目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)中涂漆存在的主要問(wèn)題是抗石擊性不好、光澤不穩(wěn)定。國(guó)外一種新型溶劑型抗石擊中涂漆配方設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：一是在氨基醇酸樹(shù)脂體系的中涂漆中加入一定量的封閉型異氰酸酯，以提高漆膜的交聯(lián)度，從而提高中涂漆的抗石擊性；或加入部分環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)提高附著力；二是加入氣相二氧化硅,并將超細(xì)硫酸鋇和普通沉淀硫酸鋇混合使用,從配方上調(diào)整光澤；三是加入填料(滑石粉)提高中涂漆的打磨性。另外，目前歐洲部分汽車(chē)涂裝線(xiàn)采用了水性中涂漆，大大減少了溶劑的揮發(fā)和空氣污染。

汽車(chē)新型金屬閃光底漆

金屬漆，全稱(chēng)是金屬閃光底色漆，就是作為中涂層和罩光清漆層之間的涂層所用的涂料。它的主要功能是著色、遮蓋和裝飾作用。金屬閃光底漆的涂膜在曝光照耀下具有鮮艷的金屬光澤和閃光感，給整個(gè)汽車(chē)添裝誘人的色彩。金屬閃光底漆之所以具有這種特殊的裝飾效果，是因?yàn)樵撏苛现屑尤肓私饘黉X粉或珠光粉等效應(yīng)顏料。這種效應(yīng)顏料在涂膜中定向排列，光線(xiàn)照過(guò)來(lái)之后通過(guò)各種有規(guī)律的反射、透射或干涉最后人們就會(huì)扯到有金屬光澤的、隨角度變光變色的閃光效果。金屬閃光漆內(nèi)含有鋁粉、彩色透明顏料、合成樹(shù)脂和促進(jìn)鋁粉定向排列的助劑。罩光清漆多由丙烯酸樹(shù)脂制成，也可將底漆中的透明顏料加入罩光漆中制成。常見(jiàn)的金屬閃光漆為雙涂層系統(tǒng)，即“金屬底色漆+清漆”。珍珠漆為三涂層系統(tǒng)，即“純底色漆+珍珠色漆+清漆”。常用的金屬底色漆為單組分白干型，具有快干特性。一般由熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、改性樹(shù)脂、閃光鋁粉、助劑等組成。所謂熱塑性即當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)(軟化點(diǎn))，這種高分子材料就會(huì)從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為黏彈態(tài)，其成膜僅僅靠溶劑的揮發(fā)而干燥硬固，并無(wú)任何化學(xué)變化，而且對(duì)同類(lèi)涂料的溶劑仍具可溶性。當(dāng)以同類(lèi)涂料再涂裝時(shí)，會(huì)被修補(bǔ)用漆料的溶劑所軟化，兩者融合成一體而無(wú)法還原。常用清漆為雙組分聚氨酯類(lèi)。

汽車(chē)新型金屬閃光底漆主要有水性和溶劑型兩種。溶劑型金屬閃光底漆的基料有聚酯樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、共聚蠟液和CAB樹(shù)脂液。其中聚酯樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂可提供烘干后堅(jiān)硬的底色漆漆膜，共聚蠟液使效應(yīng)顏料定向排列，CAB樹(shù)脂液主要是用來(lái)提高底色漆的干燥速度、提高體系低固體份下的黏度、阻止鋁粉和珠光顏料在濕漆膜中雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)和防止回溶現(xiàn)象。有時(shí)底漆中還加入一點(diǎn)聚氨酯樹(shù)脂來(lái)提高抗石擊性能。目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)涂裝線(xiàn)一般采用溶劑型閃光底色漆，而在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大量使用水性底色漆。金屬鋁粉漆、純底色漆和珍珠色漆一般為單組分白干型，具有快干特性。由于熱塑性丙烯酸樹(shù)脂是一種線(xiàn)型結(jié)構(gòu)的高分子，在它的分子結(jié)構(gòu)上不含有活性官能團(tuán)，在加熱情況下，不會(huì)自己或與其它外加的樹(shù)脂交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，故在受熱時(shí)軟化，而冷卻后恢復(fù)其原來(lái)的形狀，它的成膜是靠溶劑的揮發(fā)而干燥，并無(wú)任何化學(xué)反應(yīng)，且同類(lèi)涂料的溶劑可以把它再溶解。

金屬閃光底漆中鋁粉、云母珠光粉和其他著色顏料一起，構(gòu)成漆膜體系的著色成分。與其他普通色漆不同的是，金屬閃光底漆因效應(yīng)顏料的加入而產(chǎn)生隨角異光異色性，即在涂料中能隨觀察者的視角的變化，呈現(xiàn)出不同的明度及彩度。這就要求金屬閃光底漆的配色必須達(dá)到幾個(gè)角度下的顏色一致，一般要求達(dá)到3～5個(gè)角度下顏色的一致。

由于鋁粉和云母珠光粉比其他多數(shù)著色顏料的密度大，很容易沉降，但它與一般顏料沉降不同之處是一旦發(fā)生沉降，較容易攪拌均勻。所以每次配色時(shí)必須將鋁粉漿、珠光粉漿和閃光底漆攪拌均勻。注意攪拌時(shí)速度不能太大，否則過(guò)大剪切力將破壞效應(yīng)顏料的結(jié)構(gòu)。一般情況下效應(yīng)顏料的加入量由所需涂層的厚度、透明度和遮蓋力決定。但也不應(yīng)使用過(guò)大含量的效應(yīng)顏料，因?yàn)樗鼈儠?huì)妨礙顏料的取向性，從而造成涂層的光澤損失。在汽車(chē)涂料中，一般用量范圍為：鋁粉2%～5%，珠光粉2%～4%。由于客戶(hù)一般要求閃光底漆在厚度12～15um時(shí)必須達(dá)到遮蓋力的要求，所以效應(yīng)顏料一般與其他顏料配合使用。常用來(lái)配合效應(yīng)顏料共同使用的顏料有炭黑、透明的有機(jī)或無(wú)機(jī)顏料如透明氧化鐵紅、酞菁藍(lán)、透明耐曬紫紅等。配色過(guò)程中噴板方式應(yīng)正確、合適。選用帶中涂色的樣板，分別噴兩道金屬閃光底漆，然后濕碰濕噴罩光清漆。嚴(yán)格控制各層間的厚度和閃蒸時(shí)間，這樣就可保證效應(yīng)顏料良好的定向排列。轎車(chē)閃光底漆一般要求金屬底色漆厚為13～17um，罩光清漆膜厚為35～45um。另外還應(yīng)選用與樣板一致的烘干溫度、時(shí)間和噴涂壓力等施工工藝。溶劑型金屬閃光底漆的配方設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

一是溶劑型金屬閃光底漆的基料采用互溶性的高分子化合物具有中等交聯(lián)密度,采用物理?yè)]發(fā)和高溫烘烤的干燥方式。例如可采用氨基醇酸樹(shù)脂體系,其中加入醋酸丁酸纖維素提高表干速度,加入有機(jī)蠟液使鋁粉很好定向。此外還可加入少量聚氨酯樹(shù)脂提高抗石擊性能。

二是所用的溶劑一般包括以下3種。高揮發(fā)速率的溶劑：醋酸丁酯、二甲苯等揮發(fā)速率的溶劑：乙二醇丁醚醋酸酯；低揮發(fā)速率的溶劑：二乙二醇丁醚醋酸酯。

三是所用的顏料包括以下幾種。著色顏料：無(wú)機(jī)顏料，如鈦白、氧化鐵顏料等；有機(jī)顏料，如酞菁藍(lán)等。鋁粉：包括細(xì)、中等、粗不同粒徑的鋁粉，其外形有不規(guī)則、透鏡狀和銀圓型。其主要作用是提供光澤的隨角變化性。珠光粉：包括細(xì)、中等、粗不同的粒徑，有云母、玻璃兩種材質(zhì)，主要作用是提供顏色的隨角性。配制的珠光漆會(huì)產(chǎn)生一種銀粉漆無(wú)法達(dá)到的柔和、夢(mèng)幻般感覺(jué)的色彩。新型的珠光粉由云母晶片組成，其外層包覆高折射指數(shù)的金屬氧化物(如二氧化鈦、氧化鐵等)。

四是用于鋁粉定向排列的聚乙烯蠟發(fā)展為采用聚酰胺蠟，這樣可提高金屬底漆的防沉降性和防止產(chǎn)生云塊狀色差。

車(chē)用新型清漆

清漆又叫凡立水，是一種不含著色物質(zhì)的涂料。是由樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)再加上溶劑組成的涂料。清漆無(wú)色透明的特點(diǎn)可以讓涂過(guò)這種涂料的物品保持原有的紋路，漆干燥后形成光滑的薄膜。清漆可用于家具、地板、門(mén)窗及汽車(chē)等的涂裝。也可加入顏料制成瓷漆，或加入染料制成有色清漆。也用來(lái)制造瓷漆和浸漬電器，也可用于固定素描畫(huà)稿、水粉畫(huà)稿等，起一定防氧化作用，能延長(zhǎng)畫(huà)稿的保存時(shí)間。使涂漆表面光滑透明，展現(xiàn)物體原有紋理，同時(shí)起到防止氧化、腐蝕，起到保護(hù)作用。清漆分為油基清漆和樹(shù)酯清漆兩大類(lèi)，常用清漆主要有如下9大類(lèi)：酯膠清漆用于涂飾木材面，也可作金屬面罩光；蟲(chóng)膠清漆專(zhuān)用于木器表面裝飾與保護(hù)涂層；酚醛清漆用于涂飾木器，也可涂于油性色漆上作罩光；醇酸清漆用于涂飾室內(nèi)外金屬、木材面及醇酸磁漆罩光；硝基清漆用于涂飾木材及金屬面，也可作硝基外用磁漆罩光；丙烯酸清漆用于涂飾鋁合金表面；聚酯酯膠清漆白干、漆膜光亮，用于涂飾木材面，也可作金屬面罩光；高性能清漆用于防止混凝土的炭化；氟碳清漆用于多種涂層和基材的罩面保護(hù)，保護(hù)金屬、木材、塑料、古文物、標(biāo)志性建筑、仿金屬外墻的罩面。

車(chē)用新型清漆主要有水性、溶劑型和粉末涂料三種。水性漆就是以水為稀釋劑、不含有機(jī)溶劑的涂料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離TDI有毒重金屬，無(wú)毒無(wú)刺激氣味，對(duì)人體無(wú)害，不污染環(huán)境，漆膜豐滿(mǎn)、晶瑩透亮、柔韌性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黃變、干燥快、使用方便等特點(diǎn)?？墒褂迷谀酒?、金屬、塑料、玻璃、建筑表面等多種材質(zhì)上。水性防銹漆主要是用水來(lái)做稀釋劑，不需要固化劑、稀料一些溶劑，是區(qū)別于油性防銹漆的一種新型環(huán)保防銹防腐涂料。水性防銹漆的應(yīng)用范圍極為廣泛，橋梁、鋼構(gòu)、船舶、機(jī)電、鋼材等可處處見(jiàn)到其身影。因其節(jié)能、環(huán)保，不會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成傷害和污染，因而深受用戶(hù)歡迎，是未來(lái)涂裝行業(yè)發(fā)展的方向，也是油性漆的替代產(chǎn)品。市場(chǎng)上常見(jiàn)的防銹漆主要是鐵紅、黑色、灰色等。透明的水性防銹漆因技術(shù)含量較高。

水溶性清漆對(duì)金屬及鍍層具有很強(qiáng)的附著力和抗氧化、防腐蝕能力，固化使鍍層表面形成透明、光亮、耐磨；水溶性清漆有韌性，不溶于水，耐酸堿的堅(jiān)固保護(hù)膜，具有防指紋，防溫、防潮、防酸、防堿的性能。且能耐高溫，是鍍層表面防腐蝕，防變色的最佳選擇。易操作，浸涂噴刷均可，本品黏度大，操作時(shí)根膜層厚度可按1體積：1～10清水濃度使用。中性鹽霧測(cè)試可達(dá)6～12小時(shí)不長(zhǎng)銹，配好工作液后要充分?jǐn)嚢韫ぷ饕悍娇墒褂谩?/p>

汽車(chē)清漆層能增加漆的亮度和反光度,以及用以保護(hù)色漆層。清漆的特點(diǎn)主要有以下四點(diǎn):一是清漆美觀,光澤度很高,但易出現(xiàn)劃痕。如果洗車(chē)后用稍有些發(fā)硬的毛巾或麂皮去擦車(chē),就會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)絲劃痕;二是目前原廠采用的清漆材料主要為高溫固化的單組分漆：聚氨酯或聚酯，修補(bǔ)漆常用的清漆材料主要為自然固化的雙組分丙烯酸酯類(lèi)；三是清漆一般含有減少紫外線(xiàn)照射的保護(hù)功能，只要清漆層完好無(wú)損，它可有效延緩色漆的老化；四是清漆比普通漆更易受到環(huán)境污染的侵蝕。有害物質(zhì)的來(lái)源包括：車(chē)尾氣中放出的二氧化碳的炭黑及飛機(jī)航空油中飄落的雜物有酸雨、酸霧、酸雪等。這些雜物一旦落在車(chē)上，加上空氣中的水份，就變成腐蝕清漆的酸性溶液。稍一加溫，便開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，侵蝕汽車(chē)漆的保護(hù)層。一次、兩次并不明顯，但若長(zhǎng)期不做護(hù)理，最終這種化學(xué)反應(yīng)會(huì)侵蝕到色彩層、底漆層和金屬。

車(chē)用清漆主要是配合底色漆使用是罩光透明清漆，在工藝上它與底色漆是不可分的，一般先噴底色漆，然后再?lài)娗迤?，清漆為底色漆提供光澤和保護(hù)層。底色漆一般是金屬閃光漆，漆膜不能過(guò)厚（一般為10～15微米）否則將影響閃光效果。清漆層的厚度一般為35～45微米），分為自干型和烘干型。原廠涂裝一般為高溫烤漆，烘烤溫度在120～150℃，時(shí)間為0.5h。自干型清漆一般用于維修行業(yè)，它既能在室溫下自然干燥，也能低溫烘烤，烘烤溫度可設(shè)定為50～80℃。

清漆位于汽車(chē)整個(gè)漆膜的最外層,因此,對(duì)其外觀和性能(諸如豐滿(mǎn)度、耐劃傷性、抗石擊性、耐候性和耐腐蝕性等)要求很高。最新清漆配方通過(guò)以下方法來(lái)提高上述性能。一是加入防流掛樹(shù)脂來(lái)提高漆膜厚度,從而提高豐滿(mǎn)度。防流掛樹(shù)脂的加入使清漆外觀呈乳白渾濁狀,但一經(jīng)烘干即變成無(wú)色透明的漆膜?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有多種防流掛樹(shù)脂,如阿克蘇公司防流掛丙烯酸樹(shù)脂,其原理為樹(shù)脂分子鏈上設(shè)計(jì)許多非常短的支鏈來(lái)起到防流掛作用;二是加入活性較高的樹(shù)脂提高漆膜的交聯(lián)度，從而提高漆膜的抗石擊性和耐劃傷性。另一方面,目前在國(guó)外生產(chǎn)和使用水性汽車(chē)涂料已形成規(guī)模,大大減少了有機(jī)溶劑的揮發(fā)和對(duì)大氣的污染，有利于環(huán)境保護(hù)。