汽车用水性涂料的特征及其涂装技术

孟晓捷

摘要：水性涂料的研究需要遵循节能环保的发展理念，充分提高技术应用的水平和效率，进一步促进汽车行业涂装工艺的发展，满足市场需求。目前我国汽车市场需求量越来越大，同时带动了相关行业汽车涂料的进一步发展，其中水性涂料在汽车市场上的应用越来越广泛，受到人们的广泛关注。但是水性涂料的成膜很容易受到外界环境的影响，需要通过进一步研究，提高其应用效果。本文将从水性涂料的涂装技术方面进行分析，提出相应的应用措施。

关键词：汽车  水性涂料  特征  涂装技术

Characteristics and Coating Technology of Automotive Waterborne Coatings

MENG Xiaojie

（PPG Coating Co.， Ltd.， Tianjin， 300457 China）

Abstract：The research of waterborne coatings needs to follow the development concept of energy-efficient and environmental-friendly， fully improve the level and efficiency of technical application， further promote the development of coating technology and meet the market demand. Currently， the increasing demand of China's automobile market has driven the further development of automobile coatings in related industries. Among them， waterborne coatings are more and more widely used in the automobile market and have attracted extensive attention. However， the film-forming of waterborne coatings is easily affected by the external environment. Further research is needed to improve its application effect. This paper will analyze the coating technology of waterborne coatings and put forward the corresponding application measures.

Key Words： Automobile; Water paint; Characteristic; Coating technology

汽车水性涂料的主要成分是水，水性涂料的种类有很多种，包括水性防锈涂料、水性清漆等。水性涂料是一种绿色环保型涂料，其中水性涂料中的中涂漆和底色漆在车身中应用广泛，而且水性涂料开始逐渐替代传统的溶剂涂料，可以有效减少挥发性有机化合物。

1.汽车水性涂料的特征

1.1水性涂料种类多

水性涂料包含的溶剂部分主要是水，水性涂料由自身的特性决定，在工业领域的应用范围越来越广。水性涂料分为多种类型，应用在工业中的不同领域中，包括电泳涂料、水性防锈涂料和水性底色漆等，其种类是比较繁多的。在发达国家，已经利用水性涂料将溶剂型涂料替换掉，汽车车身上应用到的水性底色漆已经有了很大的发展，水性涂料的种类也在不断增多。

1.2水性涂料是绿色环保材料

水性涂料的重要特点是其具有绿色环保性，应用范围比较广泛，水性涂料的主要成分是水，其与其他的涂料相比较有着较大的优势，水性涂料中的水性底色漆可以减少有机化合物的排放。应用该种水性涂料不会造成污染，而且具有较好的环保性，实际应用中可以减少很多问题的发生，资源和能源的消耗较少，水性涂料是未来长期应用和推广的重要材料。

2 汽车用水性涂料的应用难点管理

水的特性导致汽车用水性涂料存在应用方面的难点，主要是水的特性与有机溶剂之间存在差异，水的蒸发潜热大，挥发较慢，很容易产生气泡，而且不容易消除。在汽车中应用到的水性涂料在涂装工艺方面和溶剂型涂料的应用基本一致，但是实际应用时由于包含水，喷涂过程中会产生很多问题，需要在涂装设计方面做好改进工作。一是涂装过程中，由于水性涂料中的水蒸发潜热大，蒸发过程中需要消耗较多的能量，消耗的能量是有机溶剂的5倍，同时还会受到环境因素的影响，空气中的温度和相对湿度会影响到水性涂料的涂装作业，涂膜中的水分很难被蒸发掉，会使得整体涂装性能下降。二是实际喷涂过程中，水性涂料的固體分提高速度较慢，而且很容易受到涂装环境的影响，导致整体的涂装性能较低。相比较溶剂涂料，通过调整稀释剂，会使得固体分进一步提高，但是水性涂料的固体分并不能提高。三是水性涂料的底色漆会挥发20%-30%的溶剂，但是溶剂型的底色漆溶剂挥发达到60%-70%，因此，湿度对于挥发有着较大的影响，为了有效确保涂装工作的有效性，需要充分加强湿度管理工作。

由于整体水分蒸发较慢，在实际涂装作业时很容易有流挂情况发生，而且喷涂金属闪光底色漆时，需要晾干的时间较长，会使整体涂装作业效率变低。表面张力也会影响到水性涂料的涂装作业。为了进一步提高水性底色漆的涂装作业，需要加强改进工作。一是水性涂料涂装中对设备的应用要求，水属于一种腐蚀介质，很容易对金属造成腐蚀，水性涂料作为底色漆应用，水分子很容易损坏金属设备，使得汽车的漆膜泛黄，漆膜的防腐蚀能力也会降低。因此，水性涂料应用到的设备是不锈钢材质的，还需要进行化学钝化处理。输漆管路连接需要避免死角，采用的是二线系统，加大输送管路，主要是为了进一步增加循环压力和流量。采用的喷涂设备是静电喷涂设备，外加电输漆系统，供输漆系统与传统的方式相同。

3 汽车用水性涂料涂装技术

3.1 烘干工艺的应用

汽车水性涂料的应用中，烘干技术十分重要，汽车水性涂料因为水的特性存在很大的困难，水的挥发较慢，而且产生的气泡不容易消除，导致汽车表面的涂膜蒸发比较困难，水性涂料的应用范围也比较固定，整体应用的可靠性也比较低。而且水性涂料的应用很容易受到温度和湿度的影响，在形成固体方面比较慢，将溶剂型涂料的稀释剂应用到水性涂料中不能起到作用，因此，就需要发挥烘干技术的作用，烘干技术的应用会使得涂装工作更加完善[1]。

3.2 喷涂中温度和湿度的控制技术

汽车水性涂料涂装技术的应用中，温度和湿度的控制也是十分重要的，需要应用到相对应的控制技术。水性涂料涂装技术的应用主要是由水性涂料自身的特性所决定，而且为了确保汽车车身涂层的质量，需要在喷涂过程中控制喷涂的温度和湿度，遵循一定的喷涂条件。喷涂工作需要跟随外界的气候环境条件做好有效的调整，充分确保喷涂的质量。一是阴极电泳涂料涂装技术阴极电泳涂料主要应用在汽车车身的底漆上，而且该种应用方法已经持续了几十年，应目前节能环保等的要求，底层漆涂料也在不断发展改革中，各种新的品种不断出现，实现了低温化、无铅化等的要求。同时为了进一步简化工艺，涂料涂装技术还在不断研究和开发过程中[2]。二是水性中涂和水性底色漆涂装技术。水性中涂和水性底色漆涂装技术的应用需要在适合的温度和湿度条件下，主要是涂装在轿车车身用来装饰，水性底色漆的应用可以有效降低VOC的排出量，而且水性底色漆的涂装条件也在不断改善中。目前水性底色漆的涂装技术也在跟随时代的发展和要求不断进行改进，底色漆的涂料粘性也在不断改进，而且喷涂过程中的雾化性能越来越强。在汽车车身密封胶和车底涂料层上通常涂抹水性中涂，水性中涂的涂装技术也需要控制涂装环境的温度和湿度。

3.3水性涂料的静电喷涂技术

水性涂料采用的静电喷涂技术需要应用到电喷枪工具和电极荷的电式系统，水性涂料的电阻低，需要通过高压导电。选择外部电极荷的方式就比较划算，不需要投入较多的成本，只需要安装高压放电针在喷杯上就可以，而且不需要任何成本。电喷枪绝缘喷涂技术的应用主要是确保绝缘性，在喷枪和输漆系统之间保障绝缘性，补充涂料时需要停止喷漆。水性静电喷涂技术也在不断发展和改革中，开始出现了机器人静电喷漆技术，该种喷涂技术在日本应用比较广泛[3]。

3.4水性涂料晾干技术

水的沸点虽然低，但是蒸发难度大，水的蒸发很容易受到空气中湿度的影响。水性涂料喷涂之后的喷涂膜不容易晾干，只有第一道喷涂膜的水分挥发掉90%以上，才可以喷涂第二道涂料，但是水性涂料挥发难度较大，相比较溶剂型的涂料较低，为了进一步提高挥发的速度，需要应用到晾干技术，需要在喷涂水性涂料之后，通过利用红外线加热设备进行烘干，但是如果喷涂的是罩光涂料，罩光涂料喷涂技术增加了投资成本，而且在应用涂料之前，需要将其冷却到35℃以下，这样才可以保障涂料应用的稳固性，而且能源消耗量也增大了。其改进措施主要是对晾干室的改造，确保晾干室空气调到一定的湿度，确保水分可以快速蒸发，改进措施的应用在一定程度上可以达到节能减排的效果。可以说涂装作业很容易受到湿度的影响，相对湿度大，晾干的时间也会增加[4]。

3.5注重选择较好的材料

汽车水性涂料技术的应用过程中，需要选择质量较好的材料，材料的选择必须是要耐腐蚀，应用在塑料产品和不锈钢产品上比较好。而且水性涂料材料需要遵循一定的规则做好贮存。由于水性涂料的整体稳定性较差，选择的材料需要充分保障贮存的条件达到标准，通常是需要保存在常温的环境下，保存半年时间。

3.6热泵技术的应用

汽车水性涂料涂装技术中热泵技术的应用是十分重要的，热泵技术中的低湿、低温底色漆预烘干法的应用是十分重要的，可以通过预烘干法使得底层漆更加稳定，同时需要将湿漆膜中的水分快速挥发掉。热泵技术使用过程中的辅助的冷却工序需要在适当的时候停止，可以有效确保整体涂装工艺的完整性，而且可以满足节能减排的需求。

4 汽车用水性涂料的未来发展

未来的汽车水性涂料应用中，有2个方面的问题需要解决。一是对涂料进行改善，二是对涂装设备进行改善。一是针对涂膜发生变动的问题，需要在应用涂料过程中加入粘度控制剂，同时需要控制好涂装室的环境，温度和湿度需要符合一定的标准和要求，确保涂料的稳定性。二是水性材料的表面张力较大，需要降低表面张力，可以通过在表面加入一些调整剂或活性剂，将表面张力控制在一定的范围内。另外，如果涂料在使用过程中发生异常流平性，需要保障涂装环境符合一定的要求，同时添加热流平树脂确保稳定性。三是涂料表层出现气泡，该种问题的处理只能最大程度减少气泡的产生，但是不能彻底去除，可以通过在涂料中加入消泡剂或者是疏水溶剂，达到最大程度消除气泡的效果，还有水性材料供漆系统要与涂料是绝缘的关系。因此，水性涂料未来还需要加大研究和开发力度。此外，汽车用水性涂料的未来发展还应遵循社会可持续发展理念，具体如下。

4.1遵循绿色环保的发展理念

针对工业涂料的研究和开发，需要始终保持实事求是和科学的发展观念，汽车用水性涂料需要遵循绿色环保的发展理念，水性涂料是控制有机化合物排放的重要手段，这是由水性涂料自身的特性所决定的。在未来涂料的发展中，高固体分、粉末等的环境友好型涂料也在不断被开发，只要涂料符合绿色环保的发展理念，就需要大力开发和研究，对环境不会造成负面影响的涂料可以减少污染，降低排放[5]。而且涂料的开发研究不仅是为了降低有机化合物的排放，还需要遵循可持续发展的原则，注重对各种有效手段的应用，推动技术研究的整体发展。

4.2促进水性涂料的整体性发展

针对水性涂料整体性能的发展，注重加大对水性涂料技术的更新和研发，需要对水性涂料自身应用到的材料进行研究，针对树脂、助剂等材料加大研究，分析其在水性化方面如何应用。同时还需要注重对新材料的研究，比如石墨烯等的材料的研究，将其与水性材料共同研究，促进水性涂料的进一步发展，实现更大的突破[6]。

4.3水性工业涂料的环保问题

水性工业涂料的环保问题关系到整个涂料行业的发展前景，水性工业涂料的发展需要与涂装技术共同结合来研究，不仅需要按照生产企业的要求和限制去研究，还需要考虑到水性涂料未来的长远發展。政府管理部门需要积极进行引导，加强科学管理工作，涂料生产企业需要遵循环保理念，促进涂料生产企业的可持续发展，有效降低有机化合物的排放。

5 结语

综上所述，汽车行业涂料的应用需要跟随时代的发展不断进行更新和完善，加强对涂料的重点研究，遵循社会节能环保的发展理念，在涂料的应用方面不断进行优化，促进涂料未来的可持续发展，要在工业方面发挥重要的作用。希望本文的以上内容能够为相关工作者提供有效的指导帮助，从而促进汽车涂料的进一步发展。

参考文献

[1] 王辉. 汽车用水性涂料高温重涂附着力的研究[J]. 上海涂料， 2020， 58（4）：7.

[2] 刘训军. 水性涂料助剂的应用与发展探讨[J]. 石化技术， 2020， 27（3）：2.

[3] 王建邦，李文华. 新能源汽车水性涂装漆的设计与应用[J]. 材料保护， 2020， 501（10）：88-91+118.

[4] 许瑾， 吕高腾， 孟辉，等. 转向架用水性涂料涂装工艺研究[J]. 电镀与涂饰， 2019， 38（10）：461-463.

[5] 刘庆兰， 李金旗. 聚氨酯在汽车保险杠涂料的应用进展[J]. 涂料工业， 2019， 49（9）：5.

[6] 刘俊文. 水性丙烯酸氨基金属防腐蚀涂料的合成及性能研究[D]. 北京：北京化工大学， 2019.

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