2018年，是我国改革开放40周年，40年来，中国工程机械行业经过不懈努力，在跌宕起伏的历程中发展壮大。20世纪90年代初期，我国工程机械行业步入快速发展时期，一大批优秀企业步入国际化、综合化、规模化的发展。自2011年以来，中国已经成为全球工程机械产销量最大的国家之一，产业制造规模全球排名第一^［1］。截至2016年年底，中国工程机械主要产品保有量为672万～728万台^［2］。在“一带一路”倡议的带动下，大量的基础设施建设促进了我国工程机械行业的快速发展，2017年工程机械行业主要企业营业收入同比增长近20%^［3］。

随着工程机械行业的快速发展，工程机械涂料在产品结构、技术水平、涂装工艺方面逐步与国际接轨，产销量也大幅提升，2017年实现销售7.6万吨，2020年有望达到10.7万吨，工程机械涂料已成为中国涂料行业的重要组成部分。

1　工程机械涂料市场变化回顾

工程机械涂料按照涂层可分为底漆、中涂和面漆^［4］。

底漆是涂布于物体表面打底的基础用涂料。工程机械尤其是大型工程机械一般都是露天作业，直接与空气、水分、杂质接触，并承受风吹日晒，部分施工工况恶劣，涂膜的附着力和耐腐蚀性能主要依靠这层底漆。

20世纪90年代，产品配套底漆以醇酸底漆和环氧酯底漆为主，随着双组分聚氨酯涂料的推广应用，底漆最终发展为以双组分环氧底漆为主。

中涂是在底漆和面漆之间起衔接作用的涂层。主要作用是填平底部基材，隔绝底漆层的缺陷，以提高面漆涂层的丰满度、鲜映性等其他装饰性能，增强面漆对涂层的附着力，增加整个配套涂层的厚度，提高整个被涂物的耐水性及防腐性能。而对于装饰性要求不高的零件以及基材表面平整度好的部位，可以不喷涂中涂，从而降低工程机械产品成本。常用的中涂有环氧中涂和聚氨酯中涂。

面漆涂层是工程机械产品的“外衣”，对外观起着举足轻重的作用，直接影响人们的视觉感官。工程机械面漆种类上已经多元化，除了传统的溶剂型面漆，近年来还用上了粉末涂料。常用的溶剂型面漆有醇酸树脂面漆、丙烯酸树脂面漆、氯化橡胶和聚氨酯树脂面漆。醇酸树脂面漆是最早用于工程机械的面漆，涂膜固化速度慢、干透时间长、硬度低，但光泽高、弹性好，具有较好的丰满度和耐候性，而且价格便宜。热塑性丙烯酸和氯化橡胶面漆，耐老化效果较好，施工固体分较低、丰满度较差和耐溶剂性能较差；丙烯酸/聚氨酯面漆涂膜硬度、耐磨性、丰满度、光泽度及耐候性等综合性能优良，已经成为工程机械行业主要使用的面漆品种。

2　工程机械涂料技术及产品

工程机械用涂料主要使用的涂料及配套体系见表1。

表1　工程机械用涂料主要使用的涂料及配套体系

2.1　底漆

2.1.1　工程机械底漆的特性与种类

底漆是工程机械涂料中最基础的涂料，它是直接在经过预先处理过的铁板表面施工而成的。工程机械上的底漆须具备以下特征：对基材有良好的附着力，施工后，形成的涂膜应有优良的机械强度；良好的化学性能；对上层涂料有很好的配套性；底漆本身具有很好的施工性能，并且能适应不同种类的涂装工艺。常用的工程机械涂料底漆有环氧酯底漆、醇酸底漆、环氧底漆、丙烯酸底漆、聚氨酯底漆以及阴极电泳底漆等。

按照底漆的不同用途来分，常用的底漆有：耐油底漆、防锈底漆、可焊接车间底漆等。防锈底漆用于普通金属零部件的防锈保护并和下道涂料有很好的配套性；液压件附近主要用耐油底漆，要求涂膜有很好的耐机油、液压油等油类的特性。可焊接车间底漆用于底材预处理完毕后，在正式底漆没有涂布前，作为暂时防锈用的底漆，要求涂膜有很好的可焊接性，施工涂层一般在5～15μm。按照底漆的组分来分，又分为双组分底漆和单组分底漆。单组分工程底漆在施工溶剂型面漆时容易出现咬底和附着力下降问题，故目前双组分环氧底漆已经成为主流配套方案。

电泳涂料在我国汽车行业中的应用已有近30多年的历史，但在工程机械行业的应用只有10多年。目前，电泳涂料在工程机械行业的应用主要是驾驶室、机罩等覆盖件上。由于电泳涂装不存在死角，使得工件整体防锈性能大大改善，因此越来越受到企业的关注。影响电泳涂装在工程机械推广的因素有3个方面：一是工件尺寸大，需要足够大的电泳槽；二是质量大，需要承重能力大的输送设备，无论是大尺寸的电泳槽还是大承载的输送设备，都意味着大的资金投入；三是需要高温烘烤，能耗高。工程机械生产规模与汽车相比较小，使用电泳涂装的固定成本会较高。

粉末涂装作为零排放的涂装工艺，对环境保护的意义不言而喻。由于粉末涂装涂层优异的防锈保护性能，粉末涂装日益受到关注。而且，粉末涂装在薄板件上的成本甚至比溶剂型涂料涂装还低。目前粉末涂装面临的问题就是中厚板的加热问题。

电泳涂料和粉末涂料需要高温烘烤，工程机械大多数为中厚板，因此，其加热时间长，带走和消耗的热量、能源较多，在一定程度制约了它们在工程机械领域的应用。

总的来说，目前电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的应用还很有限，只是局限在一些薄板件和零部件上。随着电泳涂料、粉末涂料及其干燥技术的发展，电泳涂装、粉末涂装在工程机械行业的应用会不断扩大。

2.1.2　工程机械对底漆的要求

底漆的选择是非常重要的，它是面漆耐久性、美观的前提，底漆的好坏是影响面漆外观美观与否的重要因素。性能不好的底漆甚至会出现剥落和裂纹的现象，因此底漆的选择及其施工是非常重要的。工程机械底漆可以从以下几个方面进行选择。

2.1.2.1　防腐性能

工程机械基本是露天存放和在户外作业的，有的甚至是在高湿、高温、高盐的环境下作业的。因此，涂层的防腐性能对于工程机械的使用周期和良好的外观至关重要。它的主要性能测试有涂膜耐水性、耐油性、耐热性、耐盐水性等相关的标准和方法。对于液压件，耐各类液压油的性能是最重要的，否则涂膜受到侵蚀后，脱落到液压油中的涂膜很可能会导致液压系统发生故障，这样就会影响工程机械的日常作业。对于受热零部件表面喷涂的底漆必须要有很好的耐热性，否则受热零部件部位的涂膜脱落，造成此部位的零部件会直接暴露在空气中，从而加快了工程机械的腐蚀速度。

2.1.2.2　力学性能

工程机械底漆的力学性能主要有冲击强度、硬度、附着力、柔韧性等性能。如果底漆的力学性能不是很好，那么涂膜在零件或机械的生产、装运、工作过程中很容易就被破坏，从而失去了底漆的防腐性能。

2.1.2.3　施工性能

底漆的防腐性能、力学性能以及其他各类性能必须通过底漆施工，并且干燥成膜后来实现，它的施工性能的好坏还会影响工程机械生产效率、成本及外观的质量。底漆的施工性能主要表现在表干、实干、流平性、涂料的遮盖力及施工适应期等性能上。底漆干燥的时间过长或需要很高的干燥温度，就会影响下道涂料的喷涂时间，从而使施工成本增加；底漆流平性不好，那么涂膜干燥后会出现表面不平整，在喷涂面漆时，很可能会出现光泽不高、橘皮、鲜映性不好等弊病；涂料的遮盖力不好，会使涂膜厚度增加，从而干燥时间会加长，还会使产品的成本增加。

另外，选择工程机械底漆时，还应注意底漆与中涂层、腻子及面漆层的配套性。

2.2　中涂漆

中涂漆是在底漆和面漆之间的起衔接作用的涂层。主要作用是填平底部基材，隔绝底漆层的缺陷，以提高面漆涂层的丰满度、鲜映性等其他装饰性能，同时增强面漆对涂层的附着力，增加整个配套涂层的厚度，提高整个被涂物的耐水性及防腐性能。

工程机械对中涂漆的要求：与底漆和面漆间配套性良好，与上下涂层间的结合力强；涂层硬度适中，面漆的溶剂不能“咬起”此涂层；耐水湿性能要较好，不会引起面漆起泡；打磨性能较好，能在适当的高温下烘干，且在干打磨时，必须不粘砂纸，干性良好。

常用的中涂漆为环氧中涂和聚氨酯中涂。聚氨酯中涂的选用主要是考虑涂膜有更好的耐候性能。

2.3　面漆

面漆可以使工程机械具有很高的光泽、丰富的色彩，并给人以美感。面漆效果直接影响客户对工程机械产品好坏的判断，所以外观颜色和效果越来越受到重视。

常用的溶剂型面漆有醇酸、丙烯酸和氯化橡胶、聚氨酯面漆。聚氨酯面漆涂膜硬度、耐磨、丰满度、光泽度及耐候性等综合性能优异，已经成为工程机械行业广泛使用的品种。

工程机械对面漆的要求如下。

2.3.1　保护性能

工程机械一般都是室外施工、室外存放，工况恶劣，面临着风吹日晒、粉尘污染和雨水泥水的冲刷。因此，工程机械需要涂料防护，使其表面涂覆一定厚度的涂膜，以便隔离大气中的氧、水分、尘污等腐蚀性物质，使其在一定期限内免受腐蚀，保证设备的使用寿命，可以说防护功能是工程机械涂料的基本功能。因此涂膜要求有良好的附着力、耐冲击和柔韧性等力学性能。

2.3.2　装饰性能

国内工程机械行业发展初期，使用涂料以防锈保护功能为主。进入21世纪后，随着行业蛋糕越做越大，竞争日趋激烈，涂层外观也成为构成产品竞争力的一个重要因素，更高的光泽、更高的丰满度、赏心悦目的涂层配色，自然更容易赢得市场。同样随着市场发展，工程机械企业也意识到品牌建设和企业形象视觉识别（VI）的重要性。而涂料喷涂到产品表面，起到重要的品牌传播载体作用。

工程机械机器庞大、结构复杂，难以实现所有的表面都具有的很高的外观质量。为此，工程机械行业提出了覆盖件的概念，即覆盖在机器设备外部的零部件，包括油箱、驾驶室、发动机罩、盖板等，并在这些覆盖件上重点突出涂装的装饰性，要求表面涂膜光滑、均匀、饱满、光泽高、无弊病，并具有一定的耐候性，在一定时期内其失光、褪色在规定的范围内。2000年以来，工程机械行业对产品外观质量越来越重视，每两年一次的北京工程机械展还专门举行外观评比活动，工程机械涂装的装饰功能愈加突出，用户及制造商都更加重视产品涂装的整体视觉效果［5］。

2.3.3　施工性能

在选择工程机械面漆时，必须注意和底漆、中涂或腻子的配套性，否则在涂装时可能出现整个涂层起皱和咬底等配套不良现象。

面漆施工时要求流平性好、光泽高、鲜映性高、丰满度好，但不能流挂。面漆流平性能不好可能出现流挂、橘皮、鲜映性差和丰满度差等弊病。

3　环保标准和法规的变迁

当前，国内外工程机械的大部分产品仍然采用溶剂型涂料进行喷涂。采用低施工固体分溶剂型涂料，会产生大量的挥发性有机化合物（VOC）排放，对环境造成严重的污染。

近年来，我国颁布和实施了一系列限制溶剂型涂料的政策和法规。随着环保趋势日益趋严，传统的溶剂型工程机械涂料市场受到冲击，水性工程机械涂料呼声高涨。

2013年9月，国务院印发《大气污染防治行动计划》，明确在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治，完善涂料等产品挥发性有机物限制标准，推广使用水性涂料，鼓励生产、销售和使用低毒、低挥发性有机溶剂。

2015年1月26日财政部与国家税务总局联合发布《关于对电池、涂料征收消费税的通知》，宣布自2015年2月1日起对涂料征收消费税。消费税在生产、委托加工和进口环节征收，适用税率均为4%。对施工状态下挥发性有机化合物（VOC）含量低于420g/L（含）的涂料免征消费税。

2016年7月国家工信部和财政部联合印发的《重点行业挥发性有机物削减行动计划》中要求：到2018年，工业行业VOCs排放量比2015年削减330万吨以上，减少苯、甲苯、二甲苯等溶剂、助剂使用量20%以上，低（无）VOCs的绿色涂料产品比例达到60%以上。

2017年9月，环保部印发《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，要求如下。

① 重点推进集装箱、汽车、家具、船舶、工程机械、钢结构、卷材等制造行业工业涂装VOCs排放控制；到2020年，全国工业涂装VOCs排放量减少20%以上，重点地区减少30%以上。

② 推广使用高固体分涂料，到2020年年底前，使用比例达到30%以上；试点推行水性涂料。积极采用机器人喷涂、静电喷涂等先进涂装技术。加强废气的收集与治理，有机废气收集率不低于80%，喷漆与烘干废气采用焚烧等方式进行处理。

通过上述措施，工程机械制造涂装VOCs综合去除率达到50%以上。

一系列降低VOC的环保政策的实施，工程机械涂料将由传统的溶剂型涂料向高固体分、水性涂料和粉末涂料等环境友好型涂料转变。

4　工程机械涂料发展方向

提高工程机械用涂料的防腐蚀性和各种环境气候条件下的适应性，追求更高的外观质量，降低涂料固化温度，提高施工适应性和环境友好性，将是今后工程机械用涂料研究领域的主攻方向。工程机械涂料涂装将从材料、工艺、设备等方面不断追求更高的产能、效率、质量，以及更少的材料和能耗，减少直至消除三废排放。

4.1　高固低黏涂料

主要是指在喷涂施工时固体分含量为65%～85%的涂料。它可取代传统溶剂型涂料，并逐渐向无溶剂涂料方向发展。降低黏度方法之一是通过合成低聚物可大幅度地降低成膜物的分子量，从而降低树脂黏度。另外则是选用溶解力强的溶剂，降低涂料黏度。

此种涂料比传统溶剂型涂料在相同施工黏度下包含更多的固体分，溶剂含量则相应减少，所以其优势是涂料利用率高，一次成膜厚度高，可节省工时和人力，提升施工效率，VOC污染小，是重要的环境友好型涂料之一。但是其不足之处是容易出现流挂、起泡、固化速度较慢等问题^［6］。

聚脲涂料是最新一代环境友好型高性能产品，它能形成一种高交联密度、耐磨的涂膜。该涂料高固含量、低黏度，干燥速度快，具有极佳的耐候性，同时该涂料涂膜既具有极高的表面硬度又具有良好的柔韧性和耐磨性。该产品具有施工固含量高、快干免烘等特点，有效地减少了对环境的危害，同时提高了施工效率，节省了人员、时间和能源成本。不足之处是施工期限短，容易出现流平缺陷，施工需使用特殊的喷涂设备。目前聚脲在工程机械行业开始应用探索^［7］。

4.2　水性涂料

水性涂料是一种用水作为分散介质的涂料，毒性较低，可降低涂装过程中VOC的排放。工程机械使用的水性涂料主要是双组分环氧底漆与双组分聚氨酯面漆，但是其涂膜性能和外观目前与溶剂型涂料高质量涂层相比还有一定差距。而且由于其对环境温湿度相当敏感、对工件表面前处理要求较高，所以涂装质量控制难度较大。其在工程机械行业大规模成熟应用恐怕还有很长的路要走^［8］。

电泳涂料属于最先成功应用的水性涂料，为了满足不同的需求，阴极电泳涂料发展也十分迅速，基本上每隔3～5年就更新换代一次。已经开发了标准型、低温烘烤型、厚膜型、边角覆盖型、耐候耐久型等阴极电泳涂料。由于电泳涂装不存在死角，使得工件整体防锈性能大大改善，在汽车车身的涂装上得到广泛的应用，在工程机械行业也越来越受到企业的关注。目前电泳涂装在工程机械行业的应用主要是驾驶室、机罩等覆盖件上，应用领域也在不断扩大。

4.3　粉末涂料

粉末涂料对环境污染很小，具有良好的耐腐蚀性、装饰性和耐候性。它由干燥的涂料粒子组成，可以做到低VOC甚至零VOC。这些涂料粒子通过静电吸附至工件表面，并经过烘烤形成一层连续薄膜。粉末涂料在工程机械行业已有使用，技术成熟，主要应用于薄板件和小件。而对于中厚板的钢结构件，由于粉末涂装烘烤温度在180℃左右，其加热时间长，带走和消耗的热量较多，不宜使用。要想扩大粉末涂装在工程机械行业的应用有两个途径：一是开发较低烘烤温度的粉末涂料；二是采用只加热表面的烘干加热方式，比如辐射加热^［9］。

4.4　UV涂料

亦称为光固化涂料、光引发涂料，它主要由分子量低的聚合物组成，通过紫外线（UV）照射涂膜，促使涂料的引发剂分解，产生自由基引发树脂反应，瞬间固化成膜。UV涂料固含量可达100%，不含VOC，对环境污染小，固化速度快，节省能源，涂膜性能好，适合自动化涂装生产线。目前在家具行业普及很快，在木器和塑料件涂装中已大量采用，但在工程机械行业未见使用，对于外形简单的零部件有开发的前景。

4.5　其他功能涂料

开发更宽施工适用性和环境适应性、更高性能的涂膜效果的工程机械涂料，也是其发展方向。

（1）开发“低表面处理”涂料。与汽车行业相比，工程机械行业的薄板件的脱脂、磷化、电泳生产设备和环境都比较差，用厚钢板制作的钢结构件表面，各种粉尘、水汽、化学品油污残留都不同程度地存在，许多工程机械外协厂家底材都不打磨，需要开发适合此种情况的“低表面处理”涂料。

（2）从施工适用性和环境适应性来讲，开发调配性能宽、低温烘干或者不烘干且干燥快、对于喷涂环境敏感低的涂料，来提高施工效率。

（3）开发更高性能的工程机械涂料，主要是光泽更高，丰满度、鲜映性等外观效果更好，防护效果如防锈、耐盐雾、耐老化性能更优秀的产品。

5　结语和展望

工程机械产品需求及增长幅度与GDP、基本建设投资规模具有较强的相关性。工程机械涂料同样是对国家、对社会产生重大影响的工业领域。随着我国国力的不断壮大、社会的生产需求和环保需求的不断提升，相信工程机械涂料产品也会跟随时代的进步，呈现出越来越好的发展态势。

参考文献

［1］ 宋洁.中国工程机械产业转型升级的路径分析[D].北京:对外经济贸易大学,2014.

［2］ 吕莹.2016年中国工程机械主要设备保有量[J].今日工程机械,2017(8):32-34.

［3］ 牟秀燕.2017年工程机械行业回顾及2018年展望[EB/OL].我的钢铁网,2018-02-07.https://news.mysteel.com/18/0207/10/7A9BE2C4E266CEC2.html.

［4］ 张华丽.工程机械用涂料及其质量评价[C]//第四届中国重庆涂料涂装学术大会论文集,2010:9-13.

［5］ 张瑞.工程机械涂装研究和应用进展及发展趋势[J].电镀与涂饰,2014,33(6):247-254.

［6］ 徐杰,顾广新,刘薇薇,等.工程机械用超高固体分涂料喷涂工艺的研究[J].涂料技术与文摘,2016,37(7):28-32.

［7］ 刘寿兵,曹树印,张正东,等.高性能环境友好型工程机械聚脲涂料的研究[J].中国涂料,2018,33(5):51-55.

［8］ 王文春.水性涂料在工程机械结构件涂装线上的应用[J].工程机械,2017,48(12):44-47.

［9］ 谢静,何涛,李勇,等.工程机械结构件粉末涂料及关键聚酯树脂研究[J].现代涂料与涂装,2016,19(3):1-3.