1.1汽车涂料定义
汽车涂料就是指涂装在轿车等各类车辆车身及零部件上的涂料，一般指新车的涂料及辅助材料和车辆修补用涂料。
汽车涂料包括汽车车身原厂漆、汽车修补漆、汽车零部件漆以及PVC抗石击涂料。
汽车原厂漆是汽车出厂前统一涂装所用的油漆，一般的定义指的是能够进入汽车喷涂线
并能够在车间烘烤的车身漆。小轿车、微型、中型面包车和微型货车的车身漆大部分是汽车原厂漆。
汽车修补漆字面上指的是用于汽车表面修补护理的漆，但是，在中国，大部分大型客车以及货车的车身漆也是修补漆，而且占了修补漆非常大量的一部分。
汽车涂料产业研发现状及发展趋势
汽车零部件漆
指的是保险杠漆、汽车内饰、装配饰件等所用的漆，如前后的保险杠、挡泥板、车轮罩、车门、仪表板、保护板、水箱面罩等，其中，保险杠漆占了零部件漆的绝大部分。
PVC抗石击涂层
主要用于汽车底盘及挡泥板，主要基料为PVC树脂。
1.2汽车涂料分类
1.2.1底漆
一.定义
汽车用底漆就是直接涂装在经过表面处理的车身或部件表面上的第一道涂料，它是整个涂层的开始。
二.特点
根据汽车用底漆在汽车上的所用部位，要求底漆与底材应有良好的附着力，与上面的中涂或面漆具有良好配套性，还必须具备良好的防腐性、防锈性、耐油性、耐化学品性和耐水性。当然，汽车底漆所形成的漆膜还应具有合格的硬度、光泽、柔韧性和抗石击性等机械性能。
三.品种
随着汽车工业所快速发展，对汽车底漆的要求也越来越高。20世纪50年代，汽车还是喷涂硝基底漆或环氧树脂底漆，然后逐步发展到“溶剂型浸涂底漆”、“水性浸涂底漆”、“阳极电泳底漆”、“阴极电泳底漆”。
目前比较高档的汽车尤其是轿车一般采用阴极电泳底漆，阴极电泳底漆经过30多年的发展，同时也经过引进先进技术和工艺，现在已经能很好地满足底漆所要求的各项机械性能、与其他涂层的配套性尤其是现代的流水线涂装工艺，目前轿车用底漆几乎已全部使用阴极电泳底漆。
汽车用溶剂型底漆
主要选用硝基树脂、环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂等为基料，颜料一般选用氧化铁红、钛白、炭黑及其他颜料和填料，涂装方式有喷涂和浸涂两种。
电泳漆是在水性浸涂底漆的基础上发展起来的，它在水中能离解为带电荷的水溶性成膜聚合物，并在直流电场的作用下泳向相反电极(被涂面)，在其表面上不沉积析出。采用电泳涂装法要求被涂物一定是电导体。根据所采用的电泳涂装方式的不同，电泳底漆可分为阳极电泳底漆和阴极电泳底漆。电泳底漆使用的成膜聚合物是阴、阳离子型树脂，中各剂为无机碱、有机胺或有机酸，颜料一般选用钛白和炭黑等。
1.2.2中间涂层和面漆
一.中涂漆
汽车用中涂也称二道浆，就是用于汽车底漆和面漆或底色漆之间涂料。要求它既能牢固地附着在底漆表面上，又能容易地与它上面的面漆涂层相结合，起着重要的承上启下的作用。
中涂除了要求与其上下涂层有良好的附着力和结合力，同时还应机械性能好，能提供与面漆相适应的保护性能；中涂还应具有填平性，以消除被涂物表面的洞眼、纹路等，从而制成平整的表面，使涂饰面漆后得到平整、丰满的涂层，提高整个漆膜的鲜映性和丰满度，以提高整个涂层的装饰性；还应具有良好的打磨性，从而打磨后能得到平整光滑的表面。
腻子、二道底漆和封闭底漆都是涂料配套涂层的中间层，即中涂，腻子是用来填补被施工物件的不平整的地方，一般呈厚浆状，颜料含量高，涂层的机械强度差，易脱落，所以目前大量流水线生产的新车已不再用腻子，有时仅用于汽车修补用。封闭漆是涂面溱前的最后一道中间层涂料，涂膜呈光亮或半光亮，一般公用于装饰性要求较高的涂层中（例如汽车修补），这种涂层要求在涂面漆之前涂一道封闭漆，以填平上述底层经打磨后所遗留的痕迹，从而得到满意的平整底层。目前新车原始涂装一般采用二道底漆作为中间涂层。它所选用的基料与底漆和面漆所用基料相似，这样就可保证达到与上下涂层间牢固的结合力和良好的配套性。该二道中涂主要采用聚酯树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和粘结树脂等作为基料；颜料和填料选用钛白、炭黑、硫酸钡、滑石粉、气相二氧化硅等。二道中涂一般固体份高，可以制得足够的膜厚（大约40um）；机械性能好，尤其是具有良好的抗石击性；另外还具有表面平整、光滑，打磨性好，耐腐蚀性、耐水性优良等特点，对汽车整个漆膜的外观和性能起着至关重要的作用。
二.面漆
汽车用面漆是汽车整个涂层中最后一层涂料，它在整个涂层中发挥着主要的装饰和保护作用，决定了涂层的耐久性能和外观等。汽车面漆可以使汽车五颜六色，焕然一新。
汽车面漆是整个漆膜的最外一层，这就要求面漆具有比底层涂料更完善的性能。首先耐候性是面漆的一项重要指标，要求面漆在极端温变湿变、风雪雨雹的气候条件下不变色、不失光、不起泡和不开裂。
面漆涂装后的外观更重要，要求漆膜外观丰满、无橘皮、流平好、鲜映性好，从而使汽车车身具有高质量的协调和外形。
另外，面漆还应具有足够的硬度、抗石击性、耐化学品性、耐污性和防腐性等性能，使汽车外观和各种条件下保持不变。
随着汽车工业的飞速发展，汽车用面漆在近50年来，无论在所用的基料方面，还是在颜色和施工应用方面，都经历了无数次质的变化。30、40年代主要采用硝基磁漆、自干型醇酸树脂磁漆和过氯乙烯树脂磁漆，至80、90年代采用氨基醇酸磁漆、中固聚酯磁漆、热塑性丙烯酸树脂磁漆、热固性丙烯酸树脂磁漆和聚氨基甲酸酯磁漆等，这样使面漆各种机械性能、耐候性、耐化学品性和耐污性等都有了显著的提高，从而大大改善了面漆的保护性能。与此同时汽车面漆在颜色方面也逐渐走向多样化，使汽车外观更丰满、更诱人。进入90年代以来，为执行全球性和地区环保法，减少汽车面漆挥发份的排放量，开始研究探索和采用水性汽车面漆，目前一些西方发达国家的新建汽车涂装线上，已经采用了水性
泊车面漆。
如上所述，汽车面漆的主要品种是磁漆，一般具有鲜艳的色彩、较好的机械能以及满意的耐候性。汽车用面漆多数为高光泽的，有时根据需要也采用半光的、垂纹漆等。面漆所采用的树脂基料基本上与底层涂料相一致，但其配方组成却截然不同。例如，底层涂料的特点是颜料分高，配料预混后易增稠，生产及储存过程中颜料易于沉淀等。而面漆在生产过程中对细度、颜色、涂膜外观、光泽、耐候性方面的要求更为突出，原料和工艺上的波动都会明显地影响涂膜性能，对加工的精细度要求更加严格。
目前高档汽车和轿车车身主要采用氨基树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、中固聚酯等树脂为基料，选用色彩鲜艳、耐候性好的有机颜料和无机颜料如钛白、酞菁颜料系列、有机大红等。中外还必须添加一些助剂如紫外吸收剂、流平剂、防缩孔剂、电阻调节剂来达到更满意的外观和性能。
1.3汽车粉末涂料技术动态
随着汽车工业的发展和粉末涂料技术的提高，以环氧树脂为主要基材的粉末涂料在汽车业得到了充分应用，并将因其功能性、美观性、环保性方面的突出优点而进一步获得广阔发展。
20世纪的1973年、1972次石油危机，2005年、2012年的石油价格飚升给世人敲响了节能的警钟；同时酸雨、臭氧空洞和温室效应等一系列环境危害，使人类进一步认识到环境保护的迫切性和重要性。节约能源、保护环境已成为当今世界各国经济发展备受重视的两大课题，各国纷纷致力于发展节能产品，同时严格环保法规。世界涂料工业顺应时代要求，提出了省资源、省能源、低污染的发展目标，各大涂料公司不惜付出巨大代价竞相开发节能、低污染型涂料，以保持、巩固和发展自身在未来涂料市场中强有力的竞争地位。
粉末涂料特别是环氧树脂粉末涂料就是节能、低污染型涂料中极为重要的一类。早在1952年德国Kriesheine公司的ErwinGemmer就发明了流化床浸涂法，热塑性粉末涂料由此得到发展；1962年法国Sames公司开发了静电粉末涂装设备，1964年热固性粉末涂料开发成功；进入80年代，工业废气、废水、废渣对环境造成了严重污染，欧美各国{TodayHot}对挥发性有机化合物(VOC)的限制法规相继出台，尤其是1992年联合国环境与发展大会以后环境保护成为世界性的重要问题。由于粉末涂料具有无溶剂、无公害，一次涂装厚涂层，过喷粉末可回收再利用等特点而备受重视，其发展速度很快。粉末涂料作为无溶剂涂料的代表，与水性涂料一样受到涂料涂装行业的重视，使得粉末涂料及其涂装技术市场十分活跃。全世界粉末涂料的产量近10年增长了3倍。在欧洲和美国一些涂料制造厂把环保产品作为优先开发的目标，其低VOC涂料(水性涂料和粉末涂料)保持较高的增长率。
我国粉末涂料行业是随着家电行业的发展而迅速发展起来的，从粉末涂料品种来看，环氧/聚酯型粉末涂料占65%，聚酯/Primid占3%，环氧粉末涂料占12%，聚氨酯粉末涂料占1%，环氧树脂成为主要基材。
汽车制造业是涂料最大的用户之一，自20世纪80年代以来发达国家对汽车生产中有机溶剂的排放制定了严格的控制指标。从20世纪70年代末的VOC排放量15.5磅/车下降到21世纪的1.5磅/车。20多年来每次排放量的大幅度下降都与采用新型涂料有关，如20世纪80年代初引进高固体分涂料，80年代末采用水性涂料，90年代开始应用粉末涂料。粉末涂料用于汽车涂装的研究已有30多年，但由于汽车涂料要求高耐候性、高耐腐蚀性、高耐磨性，以及耐热、保光、保色等高性能并需要卓越的装饰性，开发研究有相当的难度，难以在短时期内取得突破性进展。
粉末涂料开始仅用于汽车零部件、汽车底漆、抗石击底漆等，直到90年代末才批量用于轿车面漆和罩光面漆，成为真正意义上的汽车用粉末涂料。目前世界5大汽车涂料公司DuPont、BASF、Kasai、Nippon、PPG都在进一步开发汽车用粉末涂料，年增长率在12%以上，其中增长最快的是车身用粉末涂料。
汽车用粉末涂料有环氧聚酯混合型、聚酯型、聚氯酯型和丙烯酸型等，1990年部分汽车零部件用粉末涂料喷涂获得成功后，随着技术的日趋完善和粉末涂料性能的提高，现已经完全能满足轿车涂装各项性能要求，如外观装饰性、耐候性、耐化学品性、抗{HotTag}划伤性、耐紫外光性等。
目前汽车车身采用干粉态或浆液态粉末涂料涂装已获成功，它们或作为底漆、单层涂料，或作为罩光面漆。
近10年来用于汽车车身的粉末清漆引起粉末涂料制造商的关注，需求也不断提升，如：粉末清漆必须在涂膜厚度、光泽和亮度方面有杰出的表现，必须有很好的机械性能如耐冲击性、耐划痕性及优异的附着性，必须耐酸雨腐蚀、耐温度波动、耐紫外线，不太需要维护保养，与修补漆配套也是重要因素，同时要符合环保及安全要求。20世纪90年代初，宝马开始对普遍使用的清漆体系进行分析、评价和筛选，最终选用环氧丙烯酸粉末清漆，原因在于它的经久耐用和粉末涂料的诸多优点。选择环氧丙烯酸树脂作为汽车粉末清漆的另一个原因是该技术成熟，该产品用于汽车涂装已有近40年的历史，已证实具有汽车OEM所需的优异性能。1994年第1辆粉末涂装的汽车下线，1998年初第2条汽车粉末涂装生产线投产，随即欧洲的宝马和“Smart”车全部采用粉末涂装。宝马是欧洲第1家将粉末清漆用于标准产品的汽车制造商，宝马公司在1996年7月决定采用粉末清漆技术，1997年5月在Dingolfing开始生产系列汽车产品。宝马公司采用粉末罩光清漆后，每辆轿车涂装可节省溶剂1.5kg，其间合作伙伴有Eisenmanm(喷房、烘干室和输送系统)、杜尔(水性涂料涂装技术)、金马(粉末喷涂技术及设备)、Gerick(输粉技术)、Fanuc(喷涂机器人)和AGE(控制技术)等。北美主要使用粉末中涂。环保压力是北美市场采用粉末涂料的主要动力。美国已经有11家汽车厂采用粉末涂装汽车的生产线，通用汽车(GM)和克莱斯勒(Chrysler)的生产厂已经工业化采用粉末涂料作为二道合一底漆。美国通用汽车公司于1992～1993年间曾在3个工厂采用丙烯酸粉末涂料涂装。我国将粉末涂料用于汽车零部件的涂装起步较早，第一汽车制造厂早在20世纪90年代就已建成粉末喷涂流水线，其他汽车公司也在同一时期通过外协进行零部件粉末喷涂加工，但目前仍未有进一步发展。我国目前汽车涂装中粉末涂料的应用还不多，这受粉末涂料品种、质量、技术等因素的制约，我国粉末涂料的品种结构不利于汽车涂装，汽车涂装对耐候性要求高，而我国粉末涂料产品结构中占多数的是环氧/聚酯混合型粉末和环氧型粉末，适用于室外的改进型环氧粉末、聚氨酯粉末、TGIC聚酯粉末、丙烯酸粉末的产品并不多，而且在质量上还存在不少问题。但在美国适用于室外的粉末产品产量占总产量的50%以上，显然我国的粉末涂料品种结构与西方发达国家相比存在较大差距，另外在喷涂设备和烘烤设备方面也存在质量与规模上的差距。我国粉末涂料在汽车工业中的应用大多在汽车零部件方面，包括汽车发动机、汽车底盘、车轮、滤清器、操纵杆、反光镜、雨刮器和喇叭等零部件的涂装，基本上都为黑色。在该领域已经可以用粉末涂料替代液体涂料。
汽车粉末涂料制备技术进展越来越快。传统的粉末涂料包括环氧树脂粉末涂料制备方法分为干法和湿法，干法又分为干混合法和熔融混合法：湿法分为蒸发法、喷雾干燥法和沉淀法。近年Ferro公司开发了超临界流体法，即VAMP(VedocAdvancedManufacturingProcess)。目前粉末涂料的生产大多使用熔融混合法，缺点是换品种和换颜色比较困难、粒径分布较宽，难以生产低温固化及超细粒径的粉末涂料。为此人们对粉末涂料制备工艺进行改进，取得了一定进展。超临界流体法的开发利用被称为粉末涂料制备方法的革命，对21世纪汽车粉末涂料的发展将起重要作用。超临界流体法的工作原理为：二氧化碳在达到临界点时被液化，液态二氧化碳与气态二氧化碳两者之间界面清晰，倘若压力略降或温度稍高就会超过临界点，这一界面即刻消失成为一片混沌，称为超临界点。继续升高温度或降低压力，二氧化碳变成气体。利用此原理，将粉末原材料加入到带有搅拌装置的超临界液体加工设备中，超临界二氧化碳使涂料的各成分流体化，这样在低温下就达到熔融挤出效果。物料经喷雾并在分级釜中造粒，制得产品。整个生产过程可以用计算机控制。美国Ferro公司开发的VAMP新工艺适用于加工汽车粉末涂料。它的优点是：全封闭的VAMP体系避免了周围环境中粉尘和纤维的污染而影响粉末涂料的洁净度；粒子的形状可以控制，制得的粉末涂料具有优良的摩擦带电性能，使粉末在喷涂过程中能够渗透到难以到达的部位，涂膜厚度均匀，能获得较薄的涂膜；加工温度低，防止GMA丙烯酸树脂的氧化进而防止涂膜黄变；可以使预反应减到最小，有利于粉末的流动和流平，重现性好；有利于低温固化粉末涂料的加工，采用结晶聚合物配制粉末涂料，提高贮存稳定性，降低熔融粘度，对透明涂层的流动性和流平性影响很大。
汽车粉末涂装技术也得到了很快进展。粉末静电喷涂设备主要由带电粉末喷枪、供粉装置、供气系统及回收装置等4大部分组成。汽车粉末静电喷涂的基本原理与液态涂料的静电涂装相同。在接地金属工件和喷枪电极之间施加高压直流电(30～90kV)，用压缩空气把粉末涂料从喷粉枪中喷出分散到空气中，这些粉末粒子与受到喷枪电极电晕放电产生的电离空气粒子碰撞．形成带电荷的粉末粒子，从而吸附在接地金属工件表面。由于粉末涂料的体积电阻较高，所以被吸附在工件上的粉末粒子释放电荷速度较慢，因此带电粉末粒子能不断地吸附在工件表面，直到绝缘破坏，不再增加膜层厚度。在汽车粉末涂装设备方面，近几年为将粉末涂料用于汽车涂装业界做了大量的研究工作，取得一定进展。喷枪采用3级进风装置，可保持电极针上始终不沾粉末，粉末粒子有最佳的带电效率。瑞士金马公司研究出在喷枪内设置“限景”装置，使粉末带电和空气电离区域的角度缩小，更有利于控制带电粉末涂料在工件上的吸附。美国BGK公司将太空技术领域的“高红外”加热技术应用于粉末涂料的涂装固化，即用“高红外”能量辐照工件，使金属先发热，然后用金属底板的热量来固化粉末涂层，固化速度提高了120倍。“高红外”加热技术的应用可以使生产效率大大提高，减少烘道长度、节约投资，更重要的是提高涂层表面的平整光亮度，原因在于“高红外”热量是从工件里面传导出来，涂层由内而外固化，可以把“气体”赶到涂层表面，减少针孔，改善粉末的流平性，使粉末涂层的平整度和光泽与液体涂料相媲美。在严格的环保法规推动下，粉末涂料特别是环保和功能双佳的环氧树脂粉末涂料像其他绿色涂料一样，在全球得到迅速发展，对涂料科技的严格要求使得粉末涂料具备了许多20世纪80年代早期认为无法达到的性能。
以环氧树脂为主要基材的汽车用粉末涂料发展将在进一步提高耐候性、耐紫外光性、低温固化性、薄膜化和提高装饰性方面努力。三废对环境的污染已成为世界性问题，其中溶剂型涂料的涂装对大气的污染引起各国关注，对汽车涂装中VOC的限制越来越严格。低污染涂料的发展是21世纪的重要课题，其中粉末涂料将处于重要位置。随着粉末涂料特别是环氧树脂粉末涂料新产品及新技术的开发，粉末涂料的应用领域将不断扩大，粉末涂料在工业涂料中所占比例也回增加，同时粉末涂料仍将是产量增长速度最快的涂料品种之一。
1.4水性汽车涂料技术动态
近几年来全人类最关注的话题之一就是环境保护问题。随着汽车工业的高速发展，汽车涂料的用量也在不断增长。目前国内汽车涂料以溶剂体系为主，其中大量的VOC（挥发性有机物）对环境造成的污染日趋严重，世界各国相继制订了相关法规以限制涂料VOC的使用量。例如德国95年生效的清洁空气法规中要求，喷涂施工时，每平方米有机挥发物排放量不大于35g/㎡。而传统的溶剂型涂料VOC排放量约125g/㎡。为了达到环保要求，汽车涂料正在向水性化、高固体分及粉末涂料方向发展，其中水性化技术是最有效的途经之一，尤其是目前最流行的金属闪光涂层，其VOC排放量占总量的66%，该层涂料水性化后，整车VOC排放量可减少一半以上。如果车身涂装全部采用水性涂料，则VOC排放量可降低至27g/㎡,完全达到最严格的环保要求。
一．水性汽车涂料的应用现状
汽车涂料主要包括底漆、中涂、面漆，其中面漆又分为本色漆和金属闪光涂层，一般金属闪光涂层由金属闪光底色漆与透明罩光清漆组成，采用二涂一烘方式施工。由于水的表面张力大，蒸发速度慢，使得水性涂料在涂装过程中对环境温湿度变化比较敏感，容易产生漆膜缺陷如气泡、缩边、流挂等，所以水性汽车涂料的应用总是滞后于溶剂型涂料。
汽车涂料的水性化进程是从底到面逐步进行的，早在60年代欧、美等发达国家已经率先使用水性电泳底漆，目前底漆已有90%以上采用水性涂料，88%汽车中涂也已采用水性化技术，水性金属闪光底色漆的应用超过了65%，罩光清漆则大多采用高固体份涂料或粉末涂料，水性罩光清漆正在研究完善,工业化应用较少。如德国的大众、通用、宝马、克莱斯勒等汽车公司均采用水性中涂和水性底色漆。国内的水性汽车涂料发展则不容乐观，除了底漆大部分水性化以外，水性中涂及水性面漆均未实现工业化应用。由于国内汽车工业发展参差不齐，其中高档轿车底漆大多采用水性的阴极电泳涂料，中涂及底色漆采用溶剂型聚酯氨基体系或丙烯酸氨基体系，而罩光清漆则采用溶剂型丙烯酸与封闭型聚氨酯交联体系，目前主要依赖进口或合资企业生产的产品；另外国内还有很多微型车、卡车等由于价格限制，涂装质量相对偏低，底漆也只有一部分采用水性电泳涂料，相当一部分汽车底盘、车架、零部件等采用水性浸涂漆，如常州涂料化工研究院的水性环氧聚酯浸涂漆及北京红狮的水性丙烯酸氨基浸涂底漆；甚至还有一部分仍采用溶剂型丙烯酸氨基喷涂或浸涂，不过近几年来各类汽车的防腐要求越来越严格，考虑到避免火灾隐患、达到安全高效生产，从溶剂型底漆转化为电泳涂料的趋势明显。
