水性工业漆
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1.3.1 车辆用水性涂料

车辆用涂料相对于其他涂料来说是发展最快的涂料品种,包括轿车、普通车辆、轨道车辆及农用车辆等,用量仅次于建筑涂料。汽车工业是水性涂料应用最成熟、最广泛、最成功的领域。在这个领域,随着我国大量引进汽车生产线,先进的涂装技术也同时被引进,特别是轿车涂装材料和工艺,都与世界先进国家同步,这也带动了国内汽车涂料涂装技术的发展。

目前,轿车底漆已经全部采用了以阴极电泳漆(CED)为主的电泳漆,主要有丙烯酸、环氧、聚氨酯以及聚丁二烯等几类。由于受涂装条件、成本等因素的影响,我国仍有一部分汽车底盘、车架、零部件等采用水性环氧聚酯、水性丙烯酸氨基等水性浸涂漆;中涂漆也基本实现水性化,主要采用水性聚酯氨基和封闭聚氨酯树脂体系等涂料品种,比如采用柔韧性好的水性聚酯树脂为主要成膜基料,配以氨基树脂或封闭型聚氨酯树脂固化剂,特点是固体分高,烘烤温度低,漆膜性能与传统的溶剂型涂料相当,抗石击性优良。我国在中涂漆方面已有许多自主研究成果,但是在生产线的应用相对较少;金属闪光漆主要树脂还是采用水性丙烯酸和水性聚氨酯树脂,这两类树脂具有一定假塑性,有助于金属片状颜料定向,涂层要求具有高光泽、高鲜映性、高耐候性、高闪光指数、耐划伤性及耐酸雨性等性能。我国在水性金属闪光漆研究上取得了一定的进展,但涂装线仍以溶剂型金属闪光漆为多。这类水性金属闪光漆还可以用于摩托车、自行车等;罩光漆是汽车整车最后一道保护涂层,因此它的性能要求更高。目前水性罩光漆主要还是由水可稀释的聚丙烯酸酯和封闭的聚异氰酸酯等组成,例如制备水性丙烯酸聚氨酯分散体,采用改性水性封端型多异氰酸酯作为交联固化剂,经高温固化后形成高性能漆膜,具有优良的耐酸碱性和抗划伤性、良好的装饰性。但我国在实际应用中依然以溶剂型罩光漆为主,这方面仍有很大的差距;本色漆是汽车面漆的一种,我国水性本色面漆的研究比较早,一般技术途径都是通过对丙烯酸树脂改性,得到丰满度、光泽以及耐候性都比较好的漆膜,比如用聚酯聚氨酯对丙烯酸树脂进行改性,制得一种带亲水链段和疏水链段的水分散型树脂,降低了体系的VOC 含量,并提高了漆膜的各项性能。我国目前仅部分汽车企业采用了水性本色漆。

国内中海油常州涂料化工研究院走在了我国水性汽车涂料开发的前列,其承担的国家863项目,开发了水性中涂漆、水性金属闪光漆、水性本色漆等,VOC排放量已经达到了欧美国家的当前标准。国家在推动汽车涂装的水性化方面也已经开展了系统的工作,并于2013年正式发布了《汽车业水性涂料》(HG/T 4570—2013)标准,这对于我国汽车涂料水性化有很好的推动和指导作用。

但要注意的是,汽车涂装工艺体系只有综合采用水性底漆、水性中涂以及水性罩光清漆或粉末罩光清漆等,才有可能使VOC的排放量达到环保要求。

作为和汽车涂料相类似的轨道车辆、农用车辆、车辆零部件以及摩托车、自行车等的涂装,也在大力推行涂装水性化,其路径与水性汽车涂料相类似。例如,原南车青岛四方机车车辆股份有限公司生产的出口客车车辆上,采用了双组分水性环氧底漆+双组分水性聚氨酯中涂+双组分水性聚氨酯底色漆+双组分水性聚氨酯罩光漆的配套体系,很好满足了出口要求。再如,通过环氧树脂的改性,用环氧树脂与亚油酸合成半酯,再与醇酸树脂进行酯交换,合成水溶性环氧酯树脂,以此开发的快干水性变速箱车桥防腐涂料,涂膜机械强度高、附着力好、防腐性能优异,可常温自干,也可低温烘干,适用于变速箱、车桥、汽车底盘及各式金属件表面的装饰与防护。

但是由于成本和施工条件的限制,市场上在更多车辆生产、零部件生产和修补涂装中,依然大量使用溶剂型涂料。