水性汽车零部件涂料研究进展

汽车零部件是指除组成汽车的所有零件和部件，零件指不能拆分的单个组件，部件指实现某个动作或功能的零件组合。汽车零部件是汽车工业的重要组成部分，是汽车工业发展最为重要的基础。改革开放以来，中国汽车工业飞速发展，汽车销量自2013年以来一直维持在2000万辆以上，2018年累计销量高达2810万辆（包括乘用车和商用车），占当年全球汽车销量（9650万辆）的近1/3。在汽车工业带动下，汽车零部件制造在产业规模、技术水平、产业链协同等方面取得了显著成绩。根据中国汽车工业协会公开数据显示，2010—2019年，我国汽车零部件制造行业销售收入呈持续增长态势，不仅国内市场增长明显，汽车零部件出口同样保持稳定增长。汽车零部件种类繁多，涉及的上游产业众多，主要包括钢铁，铝材，塑料，涂料，橡胶，电子元件，机械，纺织，玻璃，陶瓷，皮革，有色金属等，其中涂料是保护汽车零部件很重要的一个上游产业。本文对汽车零部件进行了分类汇总，并对汽车零部件所用涂料体系的研究进展进行了总结和综述。

一辆普通的乘用车由1万个左右零部件组成，种类繁多且复杂，根据车身构造可以将汽车零部件的分为四大类。（1）动力及传动零部件，包括发动机，滤清器，变速箱，离合器，传动轴，刹车片，压缩机，散热器，油箱，气缸体，转向机，齿轮箱，取力器，蓄电池等。（2）车身内饰零部件，包括方向盘，安全气囊，门饰板，仪表盘，座椅，方向盘，空调，音响，脚垫，方向盘套，遮阳板，车内后视镜，立柱护板，吸顶灯，中控锁；（3）车身外饰零部件，包括保险杠，后视镜，玻璃，车灯，进气栅格，挡泥板，轮毂盖，牌照框，后尾门，门把手，天窗，导流板；（4）行驶系统零部件，包括悬架系统，钢板弹簧，减震器，轮毂，轮胎，车桥，底盘，车架，前后桥，钢圈总成，半轴，螺栓。

按照使用材料类型对汽车零部件数量进行分类统计的结果如图1所示。

图1 汽车零部件按照所用基材占比汇总

从图1可以看出，汽车零部件分类中，金属类的零部件数量占比较大，超过一半的份额，其次是塑料类（如，电子电器）和饰品类。其中绝大部分汽车零部件需要涂料的涂覆和保护，保护其不被腐蚀，增加其美观和舒适程度。不同的零部件采用截然不同的涂料和涂装体系。根据汽车零部件基材进行分类汇总，并对使用的材料类型和涂料类型进行了汇总和举例，如表1所示。

表1 汽车零部件基材分类以及所用涂料类型

在“十三五”规划中，政府鼓励实现汽车涂料及零部件涂料环保化发展。受下游驱动，在过去几年里，汽车零部件涂料的环保化实现了高速发展。其中，涂装水性化是汽车零部件发展较快的一个方向。据有关资料显示，在2019年，约2万t水性涂料用于汽车零部件，并将保持5%的年增长率，是继集装箱用水性涂料、钢结构用水性涂料后，又一水性涂料发展迅猛的领域。由于汽车零部件品种繁多，目前尚无一家涂料企业可以提供全部的涂料体系，大多是针对某种或某几种零部件涂料进行研发和供应。其中金属汽车零部件水性涂料发展较快，而塑料零部件（如保险杆等）仍以溶剂型双组分聚氨酯涂料为主，水性化进展较慢。

据有关数据显示，2014—2018年，随着汽车销量的提升，汽车零部件涂料销量随之上涨，2018年中国汽车金属零部件用涂料细分市场如图2所示。

图2 2018年中国汽车金属零部件涂料细分市场占比

车桥和轮毂的涂料用量位列前两位，两者涂料占比合计超过60%，其中轮毂包括铝制轮毂和钢制轮毂，乘用车多以铝轮毂为主，商用车多以钢轮毂为主。柴油发动机、车架和减震器三者旗鼓相当，并列第3位。在金属零部件用涂料中，水性化发展较快的应属车桥和柴油发动机涂料，引领水性化发展，其中车桥用水性涂料已经超过50%，而柴油发动机用水性涂料也已经达到30%~40%的份额；而铝轮毂用涂料的水性化进展缓慢，占比较低，轮毂涂料水性化主要还是集中在钢轮毂用涂料。

针对当前轰轰烈烈的汽车零部件涂料水性化趋势和进展，本文总结了市面上一些重要的汽车零部件的传统涂料涂层体系和水性涂料涂层体系，如表2所示。

表2 汽车零部件涂料涂层配套体系

由表2可以看出，大部分汽车零部件已经有相关的配套水性涂料解决方案，有的已经成熟应用，有的性能还在不断地提高和完善中。

针对不同的汽车零部件水性涂料解决方案，本文分享了2个较有特点的水性涂料解决方案。

3.1汽车零部件防护解决方案——水性丙烯酸环氧杂化体系底面合一涂料

柴油发动机涂料一般是溶剂型环氧底漆和聚氨酯面涂的配套形式，由于施工比较复杂，加上聚氨酯面漆容易起泡，而底面合一水性丙烯酸环氧杂化体系一次成膜60~80μm，涂膜具有较好的耐盐雾、硬度及耐候性等，满足柴油发动机的涂层性能需求，已经成功应用于柴油发动机；涂膜在满足性能要求的同时，既可以减少施工的复杂程度，又可以降低成本，减少VOC的排放，经济环保的水性解决方案。

3.2汽车零部件临时性防护解决方案——水性可剥离涂料

汽车零部件涂装后在生产、运输和搬运过程中，涂膜容易受到磕碰、刮擦、灰尘、污垢、指纹等影响，为了避免此类影响，水性可剥离涂料的临时性防护提供了有效的解决方案，具有广泛的应用领域。基于水性可剥离乳液提供临时性防护的水性解决方案，可用于汽车零部件的临时性保护应用，例如，轮毂的保护或改色、汽车保险杆涂层面漆保护、汽车车门涂层面漆保护、汽车4S店喷漆房墙壁保护等。当保护结束后轻松剥离即可，为客户解决后顾之忧。

汽车零部件涂料的环保化趋势愈加明显，以水性涂料为代表的环保涂装是未来发展的方向之一。从目前来看，汽车零部件涂料的水性化任重而道远，还有许多问题需要原材料企业和涂料企业密切配合，开发出环保性更佳、性能更优、性价比更好的水性解决方案，推动汽车零部件的水性化进程。

本文作者：束树军

本文来源：2021年《涂料工业》第4期