綜述全球汽車聚氨酯涂料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用情況戰(zhàn)略分析
推薦品牌企業(yè):上海倍特化工有限公司主營(yíng)甘油、白油、凡士林、脂肪酸、脂肪醇等系列產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量一流優(yōu)質(zhì),產(chǎn)品價(jià)格非常合理。該公司所有產(chǎn)品涉及的行業(yè)非常廣泛,例如:塑料、紡織、涂料、建筑、文具、農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、香精香料、日化等等領(lǐng)域,熱忱歡迎這些下游“上帝”客戶關(guān)注上海倍特化工有限公司。
一、前言
近年來(lái),國(guó)家環(huán)保調(diào)控的不斷趨嚴(yán)、原材料價(jià)格的持續(xù)上漲、80后消費(fèi)者比重的加速上升等時(shí)刻變化的因素,進(jìn)一步強(qiáng)化了綠色環(huán)保產(chǎn)品是涂料市場(chǎng)不變的大勢(shì)所趨性。2018年,環(huán)保話題依舊是涂料終端的一大主角,并不斷延伸到各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。不斷有市場(chǎng)反饋稱,消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)涂料產(chǎn)品時(shí),對(duì)環(huán)保的要求十分嚴(yán)格,不僅會(huì)詳細(xì)了解產(chǎn)品的有害物質(zhì)含量,并且還會(huì)優(yōu)先選擇有各種環(huán)保認(rèn)證的產(chǎn)品,而這也和消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)能力不斷提升有關(guān).而目前,全球都在關(guān)注環(huán)境保護(hù)等一系列關(guān)乎人類生命與健康方面的熱點(diǎn)話題,隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,特別是中國(guó)汽車每年銷售數(shù)量的增加也讓更多國(guó)人對(duì)生存環(huán)境有了更高的要求。汽車涂料的銷售數(shù)量也跟隨汽車的生產(chǎn)量呈現(xiàn)出了增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),汽車涂料正朝著更加注重環(huán)境保護(hù)、減少污染和提高整車外觀裝飾效果的方向發(fā)展,涂料工藝趨向于多層復(fù)合涂裝。汽車工業(yè)中使用的涂料種類很多,范圍也很廣泛,包括汽車車身涂料、貨箱用涂料、車架等部件用耐腐蝕涂料,發(fā)動(dòng)機(jī)部件、底盤(pán)、鑄鍛件、毛坯和沖壓件半成品用涂料、車內(nèi)裝飾件用涂料和特種涂料等等。特別是應(yīng)用于轎車車身涂裝的涂料,由于其極高的性能要求與表觀要求,代表了涂料工業(yè)的最高水平。現(xiàn)在,國(guó)內(nèi)汽車涂料以溶劑體系為主,其中大量的VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)對(duì)環(huán)境造成的污染日趨嚴(yán)重,世界各國(guó)相繼制訂了相關(guān)法規(guī)以限制涂料VOC的使用量。而傳統(tǒng)的溶劑型涂料VOC排放量約125g/㎡。為了達(dá)到環(huán)保要求,汽車涂料正在向水性化、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VOC排放量可減少一半以上。如果車身涂裝全部采用水性涂料,則VOC排放量可降低至27g/㎡,完全達(dá)到最嚴(yán)格的環(huán)保要求。如今,國(guó)內(nèi)汽車涂裝工業(yè)正逐步向國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家靠攏,幾乎所有的中、高檔轎車都采用了與外國(guó)公司合資、合作的方式,引進(jìn)先進(jìn)的汽車涂裝生產(chǎn)線,這就要求汽車涂料相應(yīng)地與之配套而向世界先進(jìn)水平靠攏,使其既能滿足高檔汽車外觀和性能的要求,又能滿足先進(jìn)涂裝生產(chǎn)線的施工要求。
二、聚氨酯(PU)涂料2015-2020年簡(jiǎn)況與應(yīng)用分類
1. 聚氨酯(PU)涂料簡(jiǎn)況
聚氨酯(PU)涂料,有時(shí)候也稱作PU漆,作為重要的涂料品種,以其優(yōu)越的性能,在涂料市場(chǎng)上占據(jù)了很大的份額,廣泛使用于木器、防腐、車輛、建筑、航空以及皮革等等多個(gè)領(lǐng)域。與在其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用類似,因其涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、耐化學(xué)品性、硬度大、高彈性等優(yōu)點(diǎn),在汽車涂料領(lǐng)域也具有廣泛應(yīng)用及良好的發(fā)展前景。一般來(lái)講,聚氨酯材料在汽車中的應(yīng)用已經(jīng)有了很多的論述,但大多數(shù)都是在關(guān)注于汽車內(nèi)飾件與外裝件,如坐墊、儀表板、腳踏板等等,多為聚氨酯泡沫、RIM等制品。將聚氨酯汽車涂料單獨(dú)作為車用涂料的品種論述的比較少,其中主要原因可能在于汽車涂料的品種很多,而且汽車工業(yè)對(duì)涂料提出的主要應(yīng)用要求,并不關(guān)心其材料品種。根據(jù)部位、用途,大體分為塑料件涂料、電泳涂料、修補(bǔ)涂料等等。
2. 聚氨酯(PU)涂料應(yīng)用分類
聚氨酯涂料按終端應(yīng)用領(lǐng)域可分為汽車涂料、航空航天涂料、家用電器涂料、建筑涂料、電子產(chǎn)品涂料等,此外還包括交通運(yùn)輸涂料、紡織涂料等等。而汽車涂料應(yīng)用在所有領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位,聚氨酯涂料可以為汽車商品的外觀提供耐久性、耐刮擦性、高光澤度和耐腐蝕性等一系列功能。
三、聚氨酯(PU)涂料2015-2020年發(fā)展前景方向等分析
1、聚氨酯(PU)涂料發(fā)展前景概述
近日,據(jù)市場(chǎng)研究公司Market Research Future最新發(fā)布的一份研究報(bào)告顯示:全球聚氨酯涂料市場(chǎng)消費(fèi)量預(yù)計(jì)到2023年將達(dá)到378.12萬(wàn)噸,2016-2023年間年均復(fù)合增長(zhǎng)率為7.3%,同時(shí)按市場(chǎng)價(jià)值計(jì)算也將顯著增長(zhǎng)。聚氨酯涂料可分為雙組分聚氨酯涂料、單組分水性聚氨酯涂料、光固化水性聚氨酯涂料、室溫固化水性聚氨酯涂料、第三代水性聚氨酯涂料(PUA)、環(huán)保型低芳烴聚氨酯涂料等。
2015-2020年期間,聚氨酯涂料市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)因素還是有很多的,例如聚氨酯涂料市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素是亞太地區(qū)以及北美、歐洲和中東等地區(qū)汽車行業(yè)的需求增長(zhǎng);近幾年來(lái),聚氨酯涂料產(chǎn)品品種、應(yīng)用領(lǐng)域以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大,已成為發(fā)展最快的高分子合成材料工業(yè)之一。而中國(guó)已逐漸成為世界上聚氨酯涂料發(fā)展最快的市場(chǎng)中心,同時(shí)生產(chǎn)、應(yīng)用、研究開(kāi)發(fā)的技術(shù)進(jìn)展也突飛猛進(jìn)。
2. 聚氨酯涂料的重點(diǎn)發(fā)展方向
由于聚氨酯涂料在人體健康危害方面的潛在問(wèn)題,預(yù)計(jì)日趨嚴(yán)格的環(huán)境安全法規(guī)將對(duì)這一產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)形成制約。未來(lái),我國(guó)水性聚氨酯技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)集中在以下幾個(gè)方面:努力提高水性聚氨酯材料的力學(xué)性能、固含量和粘接強(qiáng)度,特別是初始粘接強(qiáng)度;在進(jìn)一步降低V0C的基礎(chǔ)上,開(kāi)展水性聚氨酯交聯(lián)機(jī)理研究和新型交聯(lián)劑的開(kāi)發(fā),提高水性聚氨酯室溫固化的性能;盡量減少有機(jī)溶劑用量,最終達(dá)到無(wú)溶劑;解決水性聚氨酯涂料涂膜的豐滿度差、光澤度低的問(wèn)題,開(kāi)發(fā)高性能涂料,積極開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域;通過(guò)進(jìn)一步降低水性聚氨酯成本,解決好水性聚氨酯技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題;強(qiáng)化與水性聚氨酯材料有關(guān)的基礎(chǔ)理論研究;開(kāi)展施工工藝研究,降低環(huán)境溫度和濕度對(duì)水性聚氨酯涂膜外觀的影響;加強(qiáng)對(duì)水性聚氨酯專用設(shè)備的研究和開(kāi)發(fā)。
3. 聚氨酯涂料消費(fèi)情況分析
根據(jù)估計(jì),聚氨酯涂料的市場(chǎng)規(guī)模為3.4至3.7百萬(wàn)噸左右,其中亞太地區(qū)消耗大約60%,歐洲大約20%,其次是北美(占15%),其余的5%主要被中美洲和南美洲消費(fèi)。 預(yù)計(jì)到2020年,產(chǎn)量將達(dá)到近400萬(wàn)噸或者以上水平。聚氨酯涂料最大的消費(fèi)對(duì)象是木材和家具行業(yè),近30%。 汽車OEM部門(mén)占25%。 這兩個(gè)終端產(chǎn)業(yè)的份額因地區(qū)而異。而五大主導(dǎo)市場(chǎng)的聚氨酯涂料生產(chǎn)商是阿克蘇諾貝爾,PPG工業(yè)公司,宣威 - 威廉姆斯,艾仕得和亞洲涂料。 這五家公司共同占有50%的市場(chǎng)份額。
四、汽車涂料的發(fā)展歷史回顧與現(xiàn)狀分析
1. 汽車涂料的發(fā)展歷史回顧
回顧20世紀(jì)70年代后期,對(duì)汽車面漆的外觀要求越來(lái)越高特別是80年代,已將涂層的鮮映性作為汽車面漆的主要考察指標(biāo),清晰度和平整度也有很大的提高,這就大大增加了汽車面漆的修補(bǔ)難度,涂層越亮,修補(bǔ)難度越大。為了使修補(bǔ)漆的外觀達(dá)到原廠漆的水平,很多廠家開(kāi)始采用雙組份聚氨酯類修補(bǔ)漆代替揮發(fā)性硝基漆或丙烯酸漆。其實(shí),汽車涂料是隨汽車的出現(xiàn)而出現(xiàn)的,最初使用的是天然植物油、天然樹(shù)脂,后來(lái)逐漸出現(xiàn)了硝基漆、醇酸磁漆、丙烯酸樹(shù)脂漆以及聚氨酯(PU)漆等等?;仡櫠兰o(jì)中期,其涂裝工藝亦發(fā)生了巨大變化。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家,汽車涂料產(chǎn)量占涂料總產(chǎn)量的20%左右。中國(guó)汽車涂料工業(yè)伴隨汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在不斷壯大,2005年全國(guó)涂料總產(chǎn)量大約為380萬(wàn)噸、同比增長(zhǎng)了10.4%,其中汽車涂料占了6.3%,產(chǎn)量大約為24萬(wàn)噸。到了2008年后,中國(guó)地區(qū)近20多萬(wàn)噸的汽車涂料生產(chǎn)能力主要還是集中在華東、中南、華北三個(gè)地區(qū)。東北,西南和西北相對(duì)來(lái)說(shuō)較少,但隨著東部沿海地區(qū)勞動(dòng)力成本和原材料成本的不斷提高,以直轄市重慶為龍頭的西南地區(qū)成為了部分整車廠未來(lái)盈利的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。2008年中國(guó)新車涂料需求量約為20.5萬(wàn)噸,汽車修補(bǔ)漆為7萬(wàn)噸,零部件漆3萬(wàn)噸,PVC涂料約為7萬(wàn)噸左右。中國(guó)汽車涂料市場(chǎng)份額如下,在中國(guó)原廠漆市場(chǎng),75%~80%的市場(chǎng)份額是被國(guó)際品牌占領(lǐng);在修補(bǔ)漆市場(chǎng),75%左右的市場(chǎng)份額被國(guó)內(nèi)品牌所占領(lǐng),但是,它們大部分占領(lǐng)的是修補(bǔ)漆中低端市場(chǎng);在塑料件漆市場(chǎng),大部分的市場(chǎng)份額還是國(guó)際品牌的。以單車涂料用量來(lái)看,由于汽車涂料性能的提高和涂裝技術(shù)的不斷改進(jìn),如以前需厚膜才能達(dá)到的性能現(xiàn)在在薄膜狀態(tài)就可滿足,汽車單臺(tái)涂料用量逐漸減少,目前一臺(tái)新車的涂料用量?jī)H為10年前的60%。目前主要的汽車原產(chǎn)漆生產(chǎn)商有:關(guān)西(湖南、天津、重慶、沈陽(yáng))、巴斯夫、杜邦、PPG、立邦、KCC;主要的修補(bǔ)漆生廠商有:廣州實(shí)創(chuàng)、廣州邦尼、常州普蘭納、PPG、廣州聯(lián)合、常州福萊姆、廣州福田、廣州雅圖、杜邦、阿克蘇諾貝爾、宣威、Valspar、巴斯夫、立邦、KCC等。
2. 中國(guó)2013-2020年汽車涂料現(xiàn)狀分析
進(jìn)入二十一世紀(jì)前后,全球汽車制造行業(yè)受到金融危機(jī)影響,生產(chǎn)數(shù)量出現(xiàn)了大幅度下滑,而中國(guó)汽車制造業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。
目前,已經(jīng)進(jìn)入2018年了,中國(guó)隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展及消費(fèi)升級(jí),車身色彩日趨多樣化,凸顯時(shí)尚個(gè)性化潮流,而這些色彩的變幻背后呈現(xiàn)的則是涂料科技的升級(jí)和創(chuàng)新。如果說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等核心部件事關(guān)汽車性能、操控體驗(yàn),那么汽車涂料則可直接影響汽車的“顏值”和形象,乃至車體視覺(jué)外形,機(jī)械性能、耐久性能以及環(huán)保特性,其蘊(yùn)藏的功能及發(fā)展?jié)摿Σ豢尚∮U。
回顧2013-2014年期間,中國(guó)汽車年產(chǎn)銷數(shù)量就突破了2200萬(wàn)輛,而2014年中國(guó)十大汽車銷售公司排名榜也出臺(tái)了,見(jiàn)表1。
表1 中國(guó)十大汽車銷售公司排名
1 | 聯(lián)拓集團(tuán)有限公司 |
2 | 中國(guó)正通汽車服務(wù)控股有限公司 |
3 | 浙江物產(chǎn)元通機(jī)電(集團(tuán))有限公司 |
4 | 蕪湖亞夏汽車股份有限公司 |
5 | 利豐汽車集團(tuán)有限公司 |
6 | 廣州汽車集團(tuán)商貿(mào)有限公司 |
7 | 龐大汽貿(mào)集團(tuán)股份有限公司 |
8 | 中升集團(tuán)控股有限公司 |
9 | 上海寶鋼住商汽車貿(mào)易有限公司 |
10 | 廣物汽貿(mào)股份有限公司 |
隨著21世紀(jì)汽車市場(chǎng)的不斷發(fā)展,消費(fèi)者對(duì)汽車消費(fèi)需求越來(lái)越成熟,個(gè)性化、多元化將成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)。汽車經(jīng)銷商則在高度競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下必須開(kāi)拓更多的汽車服務(wù)項(xiàng)目以及深度挖掘汽車文化內(nèi)涵,來(lái)滿足消費(fèi)者的需求,以形成個(gè)體的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而綜合型的汽車貿(mào)易服務(wù)園區(qū),通過(guò)資源有效整合,再導(dǎo)入全新的規(guī)劃理念和強(qiáng)大的服務(wù)功能,實(shí)現(xiàn)汽車銷售市場(chǎng)多元化,因此具有較強(qiáng)的生命力?!笆濉逼陂g,加快現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展進(jìn)入國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,預(yù)計(jì)汽車銷售服務(wù)業(yè)各項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及法律法規(guī)將進(jìn)一步完善,汽車經(jīng)銷服務(wù)業(yè)將在政策支持下獲得更大更快的發(fā)展。盡管中國(guó)汽車行業(yè)正在發(fā)展壯大之中,但是在汽車涂料和涂裝技術(shù)方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比較,仍然有著比較大的差距。近幾年來(lái),中國(guó)汽車制造業(yè)已經(jīng)建起將近20條水性涂料涂裝線,尚有多條水性涂料涂裝線將相繼投建,汽車行業(yè)率先開(kāi)創(chuàng)涂料水性化,可為其他行業(yè)推廣應(yīng)用起到示范效應(yīng)。涂料水性化的開(kāi)展,有益于節(jié)約資源、改善環(huán)境污染、實(shí)施清潔生產(chǎn),取得有效的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益??梢灶A(yù)見(jiàn),隨著涂料和涂裝技術(shù)的不斷進(jìn)步,創(chuàng)新,在水性涂料的價(jià)格、性能、施工工藝,降低設(shè)備投資等方面,將有新的突破,在推動(dòng)和拓展水性涂料應(yīng)用領(lǐng)域方面有著更大的發(fā)展空間。各類漆產(chǎn)能比例大致如表2。
表2 中國(guó)汽車涂料生產(chǎn)能力比例圖
汽車漆類型 | 生產(chǎn)能力比例 |
電泳漆 | 22% |
中涂漆 | 8% |
底色漆 | 7% |
清漆 | 9% |
修補(bǔ)漆 | 16% |
PVC涂料 | 22% |
塑料件漆 | 16% |
總計(jì) | 100% |
巴斯夫上海涂料有限公司是巴斯夫在中國(guó)唯一的生產(chǎn)汽車涂料的公司。巴斯夫大部分的業(yè)務(wù)來(lái)自于歐美系車,包括戴樂(lè)姆克萊斯勒、上海大眾、沈陽(yáng)華晨寶馬和煙臺(tái)通用汽車等等,其中又以上海大眾的市場(chǎng)份額最大;除此之外,由于巴斯夫公司與尼桑汽車在日本的合作關(guān)系,巴斯夫上海涂料有限公司分享到了來(lái)自于日產(chǎn)尼桑的部分業(yè)務(wù),也占了巴斯夫上海涂料有限公司業(yè)務(wù)量不小的份額。
五、聚氨酯(PU)涂料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用
在過(guò)去20多年中,中國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為全球第一大涂料生產(chǎn)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年涂料行業(yè)工業(yè)企業(yè)產(chǎn)量達(dá)1899.78萬(wàn)噸,占全球總產(chǎn)量約29.42%,穩(wěn)居全球第一。而汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,更是帶動(dòng)了相關(guān)涂料產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的升級(jí),并帶來(lái)了市場(chǎng)格局的改變。
汽車制造中使用的涂料根據(jù)使用部位不同可分為三種類型:一類為車體零部件、內(nèi)外飾件,特別是各種塑料件使用的涂料;另一類為車身表面涂裝使用的涂料,即通常所謂汽車漆;此外還有一類用于汽車車身修補(bǔ)的修補(bǔ)漆。聚氨酯(PU)涂料在這三者中均占有重要的地位。
1. 車體零部件、內(nèi)外飾件使用的聚氨酯(PU)涂料
車體零部件、內(nèi)外飾件種類比較多,對(duì)涂料的要求各自不相同。涂料的應(yīng)用與通用涂料相似,與非汽車領(lǐng)域應(yīng)用無(wú)顯著區(qū)別。如保險(xiǎn)杠使用丙烯酸聚氨酯(PU)涂料;擋泥板、側(cè)護(hù)板和保險(xiǎn)杠下護(hù)板使用的聚氨酯(PU)底漆;車輪罩、擾流板、車門(mén)把手采用的聚氨酯(PU)涂料;奧地利vianova resins公司用于汽車內(nèi)部裝飾的雙組分聚氨酯(PU)涂料等等。
車體零部件、內(nèi)外飾件大多為各種塑料,其品種繁多,并且有不斷增加的趨勢(shì),回顧二十世紀(jì)中期總量已經(jīng)達(dá)到了整車質(zhì)量的20-25%之間,由于塑料品種不同,在基材與涂料的適應(yīng)性方面要求也不同,需要選擇合適的涂料品種進(jìn)行塑料件涂裝。而聚氨酯(PU)涂料有很好的材料適應(yīng)范圍,這也使采用聚氨酯(PU)涂料涂飾的汽車塑料件在材料選擇上更為自由,特別是隨著汽車塑料用量的增加,聚氨酯(PU)涂料用于汽車零部件、內(nèi)外飾件的前景十分廣闊。
2. 汽車車身用聚氨酯(PU)涂料
用于車身表面涂裝的涂料具有特殊的應(yīng)用要求,主要有2點(diǎn):一是極高的表觀要求,整個(gè)涂膜必須光潔、豐滿、鮮艷;二是很高的防腐蝕要求和防止損傷的要求,以適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間的戶外使用環(huán)境。但耐用、美觀、環(huán)保是其共同的發(fā)展方向,特別是近年來(lái)世界各國(guó)對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格,對(duì)汽車涂料的VOC提出了更加苛刻的要求,新型聚氨酯(PU)涂料正是符合這一要求的涂料品種。用于車身表面涂裝的涂料通常分為底漆、中涂漆、面漆3層,均可使用聚氨酯(PU)涂料或者各種改性聚氨酯(PU)涂料。
2.1聚氨酯(PU)底漆
汽車底漆即直接涂裝于車身的第一道涂料。世界各國(guó)汽車底漆絕大部分使用陰極電泳漆。用封閉型聚氨酯(PU)、聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等一起,可制備陰極電泳聚氨酯(PU)涂料。如今,在走向水性化的過(guò)程中,首先將底色漆水性化,能大大降低VOC的排放。Nissan就在2010最先開(kāi)始使用水性底色漆的3C1B工藝,并且使用雙組分聚氨酯作為清漆滿足外觀的要求。而Honda則在水性化底色漆的3C1B工藝中,使用溶劑型雙組分聚氨酯中涂底漆,以提高體系的抗石擊性。據(jù)悉,中涂底漆也開(kāi)始了水性化,豐田(Toyota)和通用(GM)都開(kāi)始使用水性3C1B工藝。在通用的未來(lái)全球工藝規(guī)劃中,使用雙組分聚氨酯清漆的水性3C1B工藝已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)。
聚氨酯(PU)電泳涂料主要包括以下3類:水性聚氨酯(PU)樹(shù)脂電泳漆、聚氨酯(PU)改性水性樹(shù)脂電泳漆和水性封閉多異氰酸酯。其中,水性封閉多異氰酸酯作為各種電泳漆的交聯(lián)劑使用最為普遍。
前些年陰極電泳聚氨酯(PU)涂料在汽車涂裝中使用極為成功,發(fā)展也是特別迅速。適應(yīng)了環(huán)保節(jié)能要求的新型電泳涂料也不斷出現(xiàn)。如德國(guó)研制的一種低溫固化陰極電泳聚氨酯(PU),需2次烘干,固化條件為:160℃、10min、130℃、30min。國(guó)內(nèi)地區(qū)對(duì)陰極電泳聚氨酯(PU)涂料的報(bào)道也有很多,并且早已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一。如沈陽(yáng)、天津燈塔、重慶三峽和湖南造漆廠先后從日本關(guān)西涂料公司引進(jìn)了厚膜化的HB2000型陰極電泳聚氨酯(PU)漆用于汽車底漆,其特點(diǎn)是涂膜厚,表面高度平整,耐碎落,對(duì)防銹鋼板的適用性很強(qiáng)。要知道,當(dāng)時(shí)關(guān)西在中國(guó)的汽車涂料布局本意是對(duì)應(yīng)中國(guó)主要的汽車生產(chǎn)廠的所在方位,以便能就地供應(yīng)涂料產(chǎn)品,這樣關(guān)西的汽車涂料贏得了在中國(guó)東北、京津、湖北、廣東和重慶等地主要生產(chǎn)廠的不少市場(chǎng)份額。其中,湖南關(guān)西汽車涂料有限公司是1995年2月和日本關(guān)西涂料株式會(huì)社合資成立的,是國(guó)內(nèi)最齊全的汽車原廠漆(OEM)供應(yīng)商,為國(guó)產(chǎn)汽車如一汽奧迪、二汽、天津夏利、上海大眾、上汽通用、廣州本田、長(zhǎng)安汽車、重慶五十鈴、重慶福特和東南汽車等國(guó)內(nèi)27大汽車廠商提供服務(wù),擁有汽車底漆,中涂,面漆涂裝線55條。
陰極電泳聚氨酯(PU)涂料的防護(hù)性能非常優(yōu)良,根據(jù)報(bào)道,在不加防腐顏料的情況下仍然有很好的耐煙霧性能,能滿足汽車車身10年無(wú)穿孔腐蝕的防護(hù)要求,且涂膜平整而豐滿。此外,在電泳涂層與中涂之間,有時(shí)候還有1層抗石擊涂層,也屬于底漆系統(tǒng),主要為保護(hù)汽車行駛時(shí)候容易受到碎石沖擊的部位,聚氨酯(PU)涂料抗石擊性能最佳,只是價(jià)格稍微昂貴一些。
2.2聚氨酯(PU)中涂漆
汽車中涂漆也稱“二道漿”、“二道底漆”、“噴涂膩?zhàn)印?,位于底漆與面漆之間,中涂漆必須有以下幾方面性能:如良好的填平性機(jī)械強(qiáng)度高,其主要作用是改善平整度,為面漆提供良好的基底,其基料一般與底漆和面漆保持一致。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)候,應(yīng)耐紫外線;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,在轎車復(fù)合涂層中承擔(dān)起緩沖石擊破壞 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4-5mm粒徑鐵砂沖擊涂層時(shí),用膠帶紙剝落涂層后的登記不大于2。這樣的中涂漆品種有聚氨酯(PU)。
聚氨酯(PU)中涂漆(包括各種改性聚氨酯中涂漆)品種很多,應(yīng)用也十分廣泛,如國(guó)內(nèi)地區(qū)的鄂長(zhǎng)頸鹿牌、鄭州拓立制漆公司的雙組分高填充性聚氨酯(PU)漆,國(guó)外公司的Du pont公司1020R雙組分聚氨酯(PU)中涂漆,Hoechest公司VIW1240等等。適應(yīng)環(huán)保要求的水性聚氨酯(PU)中涂漆也具有很好的性能,特別是柔韌性和耐沖擊性優(yōu)于溶劑型涂料??故瘬艉湍秃阅軆?yōu)良的聚氨酯(PU)中涂漆是汽車中涂漆的發(fā)展方向之一。即使在涂料中使用少量聚氨酯(PU),其抗石擊性能也有很大的提高。有人在聚酯-氨基樹(shù)脂體系中涂漆中加入一定數(shù)量的聚氨酯,發(fā)現(xiàn)能顯著提高漆膜彈性、附著力和抗石擊性。
2.3聚氨酯(PU)面漆
面漆包括底色漆與罩光清漆,均可使用涂料。目前使用的面漆主要為溶劑型,但從發(fā)展角度看,水性化、高固體份、粉末化是其發(fā)展方向?,F(xiàn)在有的2種主要水性底色漆就包括水性聚氨酯底色漆,如Baye公司商品名字為Bayhydro的水性聚氨酯分散體等等;罩光漆基本為溶劑型雙組分聚氨酯,主要是在多水性涂層的基礎(chǔ)上,采用雙組分溶劑型聚氨酯罩光漆后,VOC排放已經(jīng)達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)。因此,現(xiàn)有涂裝線上使用水性罩光漆的情況比較少,僅僅在新建設(shè)的涂裝線上使用。當(dāng)然,使用雙組分水性聚氨酯罩光漆也能夠獲得與溶劑型聚氨酯罩光漆相當(dāng)?shù)男阅?。面漆的耐候性是其重要指?biāo)之一,很明顯,面漆將直接暴露于大氣和陽(yáng)光之中,必須有滿足使用要求的耐候能力。聚氨酯面漆的耐候性要優(yōu)于另外一類廣泛使用的面漆品種丙烯酸磁漆。聚氨酯面漆抗UV能力和抗?jié)B水性能均強(qiáng)于丙烯酸磁漆,其綜合性能也是強(qiáng)于丙烯酸磁漆。另外,前些年還開(kāi)發(fā)了由雙組分水性聚氨酯制成的可直接附著在金屬上面,不需要底漆的水性面漆,它可用于室內(nèi)外車輛上,且防腐蝕性能有重大改進(jìn)?;仡?/span>2008年上半年曾經(jīng)獲悉,拜耳創(chuàng)新聚氨酯涂料技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)代概念車中,現(xiàn)代汽車公司(Hyundai)推出了運(yùn)動(dòng)感十足的“i-mode”轎車。新車一經(jīng)問(wèn)世,就吸引了消費(fèi)者的關(guān)注目標(biāo)。尤其是創(chuàng)新的車門(mén)設(shè)計(jì),消除了汽車B柱造成的壓迫感,給人更加流線的造型印象。在現(xiàn)代汽車同拜耳材料科技(Bayer MaterialScience)的通力合作下,這款汽車成為了概念車中佼佼者。最值得欣賞的是,自我愈合的雙組分聚氨酯汽車底涂-劃痕無(wú)影蹤,對(duì)于拜耳材料科技來(lái)說(shuō),同現(xiàn)代汽車共同致力于概念汽車的研發(fā)和設(shè)計(jì),是一次非常特殊的挑戰(zhàn)過(guò)程。作為全球規(guī)模最大和發(fā)展最快的汽車制造商之一,現(xiàn)代汽車公司對(duì)概念車的設(shè)計(jì)有很多獨(dú)具創(chuàng)意和引導(dǎo)潮流的設(shè)計(jì)方案。拜耳材料科技也將諸多在材料領(lǐng)域的最新科技成果和加工工藝應(yīng)用其中,切合的滿足了現(xiàn)代汽車的設(shè)計(jì)要求?!?/span>i-mode”概念車采用金屬閃光銀的色彩效果,稱之為“Topaz Silver”。事實(shí)上,這種涂料體系是有拜耳材料科技提供的最新雙組分聚氨酯汽車面漆來(lái)實(shí)現(xiàn)的。創(chuàng)新的聚氨酯涂料具有自我愈合的能力,可以自我修復(fù)汽車劃痕,并具有極強(qiáng)的耐磨抗性。來(lái)自拜耳材料科技的技術(shù)人員通過(guò)聚氨酯涂料對(duì)塑料表面進(jìn)行保護(hù),并賦予材料表面豪華的外觀和細(xì)膩的手感。拜耳材料科技的“柔軟觸感”涂料不僅具有表面柔軟和超強(qiáng)的耐劃痕性能,同時(shí)涂料本身的化學(xué)組分符合VOC的排放限制。
2.4. 聚氨酯汽車修補(bǔ)漆
近年來(lái),修補(bǔ)漆是汽車漆里面獲利最厚的部分,PPG、杜邦、立邦分別在中國(guó)設(shè)立了修補(bǔ)漆的技術(shù)服務(wù)和技術(shù)研發(fā)部,但核心技術(shù)和大批量生產(chǎn)幾乎都是在海外完成。由于大部分修補(bǔ)漆的銷售在4S店,修補(bǔ)漆的一次銷售價(jià)格和二次銷售價(jià)格有所不同。這些年國(guó)外品牌修補(bǔ)漆的一次銷售價(jià)格平均在70-85元/公斤左右。顏色的差異會(huì)導(dǎo)致價(jià)格的差別,素色(黑色、白色)相對(duì)便宜,但是紅色、黃色,價(jià)格相對(duì)較高,珠光閃粉的價(jià)格最高。國(guó)產(chǎn)汽車修補(bǔ)漆有自己的優(yōu)勢(shì),其品質(zhì)接近進(jìn)口的產(chǎn)品,售價(jià)只有進(jìn)口1/2~2/3;此外,國(guó)產(chǎn)汽車修補(bǔ)漆根據(jù)國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā),在中國(guó)汽車修補(bǔ)漆市場(chǎng)上越來(lái)越占主導(dǎo)地位。但是,國(guó)產(chǎn)汽車修補(bǔ)漆市場(chǎng)很亂,目前有上百個(gè)品牌,大部分是民營(yíng)企業(yè),個(gè)別廠以劣質(zhì)產(chǎn)品沖擊市場(chǎng)?;仡欁哌^(guò)的那些年里程里,汽車修補(bǔ)漆最初使用天然樹(shù)脂漆,后來(lái)逐步發(fā)展到使用硝基漆、醇酸樹(shù)脂漆。20世紀(jì)70年代,溶劑型雙組分聚氨酯涂料進(jìn)入汽車修補(bǔ)漆市場(chǎng),并逐步成為汽車修補(bǔ)漆市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。90年代,開(kāi)發(fā)了高固含量的雙組分聚氨酯修補(bǔ)漆。根據(jù)報(bào)道,1994年僅僅在西歐就銷售出去了13.8萬(wàn)噸的聚氨酯汽車修補(bǔ)漆。到了2006年前后,在西歐,溶劑型雙組分聚氨酯涂料占據(jù)了86%左右的市場(chǎng)份額。用于汽車修補(bǔ)的水性雙組分聚氨酯涂料已經(jīng)商品化,其VOC很低,可滿足任何嚴(yán)格的溶劑排放法規(guī)的要求。
汽車原車漆要求漆膜有比較好的光澤、快干、良好的耐水性、耐溶劑性和耐老化性。汽車修補(bǔ)漆除了要達(dá)到這些性能外,還必須能夠低溫固化,而雙組分聚氨酯涂料正好能滿足這些要求,由丙烯酸酯多元醇和多異氰酸酯組成的雙組分聚氨酯涂料,能室溫或者低溫烘烤固化,可用在汽車的金屬、塑料、木材及其他底材上,這類涂料由于使用了比較多揮發(fā)性有機(jī)化合物作為溶劑,因此對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。
隨著各國(guó)限制揮發(fā)性有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái),對(duì)傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料提出了挑戰(zhàn),前些年又開(kāi)發(fā)了水性雙組分聚氨酯涂料,并獲得成功。汽車修補(bǔ)漆用的水性雙組分聚氨酯涂料的含羥基組分中通常要加入流平劑、消泡劑、催化劑、光穩(wěn)定劑、增稠劑和有機(jī)共溶劑等助劑,再與多異氰酸酯組分混合后加水調(diào)整粘度 , 用噴涂法施工。而用于汽車修補(bǔ)的水性雙組分聚氨酯涂料早已經(jīng)商品化了,其VOC比溶劑型聚氨酯涂料低很多,可滿足任何嚴(yán)格的溶劑排放法規(guī)。但是由于其組分中仍然含有乳化劑或有較高的酸值,因此漆膜的耐水性和耐溶劑性等性能仍需繼續(xù)改進(jìn),另外難以制成較厚而不起泡的涂膜。水性雙組分聚氨酯涂料正在逐步取代傳統(tǒng)的溶劑型涂料,隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格,它必將占據(jù)更大的市場(chǎng)份額。
四、結(jié)束語(yǔ)
聚氨酯涂料因其優(yōu)異的性能,在汽車工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,而汽車工業(yè)作為中國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè),其高速發(fā)展必將同時(shí)帶動(dòng)車用聚氨酯涂料的研究和發(fā)展。特別是環(huán)境友好型的水性、高固體、粉末化聚氨酯涂料,是聚氨酯涂料未來(lái)的發(fā)展方向之一。多年前就曾經(jīng)有報(bào)道稱,以脂肪族多異氰酸酯為固化劑的新型水性雙組分聚氨酯涂料,其VOC含量相當(dāng)于溶劑型雙組分聚氨酯涂料的20%,在國(guó)外正逐步取代溶劑型雙組分聚氨酯涂料,廣泛用作汽車面漆和汽車修補(bǔ)漆 。但是中國(guó)車用聚氨酯涂料的發(fā)展同時(shí)也面臨一些問(wèn)題,如低VOC涂料品種少、使用的異氰酸酯品種單一、涂料價(jià)格比較高等等。特別是聚氨酯材料價(jià)格依然比較高,已經(jīng)成為前幾年應(yīng)用的瓶頸,這些年里,中國(guó)地區(qū)也有很多研究者均認(rèn)為雖然聚氨酯汽車涂料性能優(yōu)良,但是受到利潤(rùn)制約,汽車工業(yè)應(yīng)用仍然不得不轉(zhuǎn)向?qū)ふ覂r(jià)格更為低廉的代替品種上,或者是犧牲部分性能選擇改性涂料??傊?,使用無(wú)鉛、環(huán)保、低VOC排量的新涂料產(chǎn)品,不但能提前滿足國(guó)家環(huán)保法規(guī)的要求,且能與國(guó)際同步,提升產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
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