一、車用涂料發(fā)展趨勢

    傳統(tǒng)的溶劑型涂料VOC排放量約125g/㎡。為了達到環(huán)保要求，汽車涂料正在向水性化、高固體分及粉末涂料方向發(fā)展，其中水性化技術是最有效的途經(jīng)之一，尤其是目前最流行的金屬閃光涂層，其VOC排放量占總量的66%，該層涂料水性化后，整車VOC排放量可減少一半以上。如果車身涂裝全部采用水性涂料，則VOC排放量可降低至27g/㎡，完全達到最嚴格的環(huán)保要求。

 

    聚氨酯（PU）涂料，有時候也稱作PU漆，作為重要的涂料品種，以其優(yōu)越的性能，在涂料市場上占據(jù)了很大的份額，廣泛使用于木器、防腐、車輛、建筑、航空以及皮革等等多個領域。與在其他領域的廣泛應用類似，因其涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、耐化學品性、硬度大、高彈性等優(yōu)點，在汽車涂料領域也具有廣泛應用及良好的發(fā)展前景。
 

    2.聚氨酯（PU）涂料應用分類
 

    聚氨酯涂料按終端應用領域可分為汽車涂料、航空航天涂料、家用電器涂料、建筑涂料、電子產(chǎn)品涂料等，此外還包括交通運輸涂料、紡織涂料等等。而汽車涂料應用在所有領域中占據(jù)主導地位，聚氨酯涂料可以為汽車商品的外觀提供耐久性、耐刮擦性、高光澤度和耐腐蝕性等一系列功能。

 

    近日，據(jù)市場研究公司MarketResearchFuture最新發(fā)布的一份研究報告顯示：全球聚氨酯涂料市場消費量預計到2023年將達到378.12萬噸，2016-2023年間年均復合增長率為7.3％，同時按市場價值計算也將顯著增長。聚氨酯涂料可分為雙組分聚氨酯涂料、單組分水性聚氨酯涂料、光固化水性聚氨酯涂料、室溫固化水性聚氨酯涂料、第三代水性聚氨酯涂料（PUA）、環(huán)保型低芳烴聚氨酯涂料等。

    2015-2020年期間，聚氨酯涂料市場的驅動因素還是有很多的，例如聚氨酯涂料市場的主要驅動因素是亞太地區(qū)以及北美、歐洲和中東等地區(qū)汽車行業(yè)的需求增長；近幾年來，聚氨酯涂料產(chǎn)品品種、應用領域以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大，已成為發(fā)展最快的高分子合成材料工業(yè)之一。而中國已逐漸成為世界上聚氨酯涂料發(fā)展最快的市場中心，同時生產(chǎn)、應用、研究開發(fā)的技術進展也突飛猛進。

 

    2.聚氨酯涂料的重點發(fā)展方向
 

    由于聚氨酯涂料在人體健康危害方面的潛在問題，預計日趨嚴格的環(huán)境安全法規(guī)將對這一產(chǎn)業(yè)的增長形成制約。未來，我國水性聚氨酯技術的發(fā)展方向應集中在以下幾個方面：

    1、努力提高水性聚氨酯材料的力學性能、固含量和粘接強度，特別是初始粘接強度；

    2、在進一步降低VOC的基礎上，開展水性聚氨酯交聯(lián)機理研究和新型交聯(lián)劑的開發(fā)，提高水性聚氨酯室溫固化的性能；

    3、盡量減少有機溶劑用量，最終達到無溶劑；解決水性聚氨酯涂料涂膜的豐滿度差、光澤度低的問題,開發(fā)高性能涂料，積極開拓新的應用領域；

    4、通過進一步降低水性聚氨酯成本，解決好水性聚氨酯技術應用問題；強化與水性聚氨酯材料有關的基礎理論研究；

    5、開展施工工藝研究，降低環(huán)境溫度和濕度對水性聚氨酯涂膜外觀的影響；

    6、加強對水性聚氨酯專用設備的研究和開發(fā)。

 

    3.聚氨酯涂料消費情況分析
 

    根據(jù)估計，聚氨酯涂料的市場規(guī)模為3.4至3.7百萬噸左右，其中亞太地區(qū)消耗大約60％，歐洲大約20％，其次是北美（占15％），其余的5％主要被中美洲和南美洲消費。預計到2020年，產(chǎn)量將達到近400萬噸或者以上水平。聚氨酯涂料最大的消費對象是木材和家具行業(yè)，近30％。汽車OEM部門占25％。這兩個終端產(chǎn)業(yè)的份額因地區(qū)而異。而五大主導市場的聚氨酯涂料生產(chǎn)商是阿克蘇諾貝爾，PPG工業(yè)公司，宣威-威廉姆斯，艾仕得和亞洲涂料。這五家公司共同占有50％的市場份額。

 

    四、汽車涂料的發(fā)展歷史回顧與現(xiàn)狀分析

    汽車涂料是隨汽車的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，最初使用的是天然植物油、天然樹脂，后來逐漸出現(xiàn)了硝基漆、醇酸磁漆、丙烯酸樹脂漆以及聚氨酯（PU）漆等等。

    中國汽車涂料市場份額如下，在中國原廠漆市場，75%～80%的市場份額是被國際品牌占領；

    修補漆市場，75%左右的市場份額被國內(nèi)品牌所占領，但是，它們大部分占領的是修補漆中低端市場；

    塑料件漆市場，大部分的市場份額還是國際品牌的。以單車涂料用量來看，由于汽車涂料性能的提高和涂裝技術的不斷改進，如以前需厚膜才能達到的性能現(xiàn)在在薄膜狀態(tài)就可滿足，汽車單臺涂料用量逐漸減少，目前一臺新車的涂料用量僅為10年前的60%。

    目前主要的汽車原產(chǎn)漆生產(chǎn)商有：關西(湖南、天津、重慶、沈陽)、巴斯夫、杜邦、PPG、立邦、KCC；

    主要的修補漆生廠商有：廣州實創(chuàng)、廣州邦尼、常州普蘭納、PPG、廣州聯(lián)合、常州福萊姆、廣州福田、廣州雅圖、杜邦、阿克蘇諾貝爾、宣威、Valspar、巴斯夫、立邦、KCC等。

  

  2.中國2013-2020年汽車涂料現(xiàn)狀分析
 

    進入二十一世紀前后，全球汽車制造行業(yè)受到金融危機影響，生產(chǎn)數(shù)量出現(xiàn)了大幅度下滑，而中國汽車制造業(yè)進入高速發(fā)展時期。

    目前，已經(jīng)進入2018年了，中國隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展及消費升級，車身色彩日趨多樣化，凸顯時尚個性化潮流，而這些色彩的變幻背后呈現(xiàn)的則是涂料科技的升級和創(chuàng)新。如果說發(fā)動機、變速器等核心部件事關汽車性能、操控體驗，那么汽車涂料則可直接影響汽車的“顏值”和形象，乃至車體視覺外形，機械性能、耐久性能以及環(huán)保特性，其蘊藏的功能及發(fā)展?jié)摿Σ豢尚∮U。

    回顧2013-2014年期間，中國汽車年產(chǎn)銷數(shù)量就突破了2200萬輛，而2014年中國十大汽車銷售公司排名榜也出臺了，見表1。

    近幾年來，中國汽車制造業(yè)已經(jīng)建起將近20條水性涂料涂裝線，尚有多條水性涂料涂裝線將相繼投建，汽車行業(yè)率先開創(chuàng)涂料水性化，可為其他行業(yè)推廣應用起到示范效應。涂料水性化的開展，有益于節(jié)約資源、改善環(huán)境污染、實施清潔生產(chǎn)，取得有效的社會和經(jīng)濟效益。各類漆產(chǎn)能比例大致如表2。

    巴斯夫上海涂料有限公司是巴斯夫在中國唯一的生產(chǎn)汽車涂料的公司。巴斯夫大部分的業(yè)務來自于歐美系車，包括戴樂姆克萊斯勒、上海大眾、沈陽華晨寶馬和煙臺通用汽車等等，其中又以上海大眾的市場份額最大；除此之外，由于巴斯夫公司與尼桑汽車在日本的合作關系，巴斯夫上海涂料有限公司分享到了來自于日產(chǎn)尼桑的部分業(yè)務，也占了巴斯夫上海涂料有限公司業(yè)務量不小的份額。

 

    五、聚氨酯（PU）涂料在汽車工業(yè)中的應用
 

    在過去20多年中，中國已經(jīng)發(fā)展成為全球第一大涂料生產(chǎn)國。據(jù)統(tǒng)計，2016年涂料行業(yè)工業(yè)企業(yè)產(chǎn)量達1899.78萬噸，占全球總產(chǎn)量約29.42%，穩(wěn)居全球第一。而汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，更是帶動了相關涂料產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的升級，并帶來了市場格局的改變。

    汽車制造中使用的涂料根據(jù)使用部位不同可分為三種類型：一類為車體零部件、內(nèi)外飾件，特別是各種塑料件使用的涂料；另一類為車身表面涂裝使用的涂料，即通常所謂汽車漆；此外還有一類用于汽車車身修補的修補漆。聚氨酯（PU）涂料在這三者中均占有重要的地位。

 

    1.車體零部件、內(nèi)外飾件使用的聚氨酯（PU）涂料
 

    車體零部件、內(nèi)外飾件種類比較多，對涂料的要求各自不相同。涂料的應用與通用涂料相似，與非汽車領域應用無顯著區(qū)別。如保險杠使用丙烯酸聚氨酯（PU）涂料；擋泥板、側護板和保險杠下護板使用的聚氨酯（PU）底漆；車輪罩、擾流板、車門把手采用的聚氨酯（PU）涂料；奧地利vianovaresins公司用于汽車內(nèi)部裝飾的雙組分聚氨酯（PU）涂料等等。

    車體零部件、內(nèi)外飾件大多為各種塑料，其品種繁多，并且有不斷增加的趨勢，回顧二十世紀中期總量已經(jīng)達到了整車質量的20-25%之間，由于塑料品種不同，在基材與涂料的適應性方面要求也不同，需要選擇合適的涂料品種進行塑料件涂裝。而聚氨酯（PU）涂料有很好的材料適應范圍，這也使采用聚氨酯（PU）涂料涂飾的汽車塑料件在材料選擇上更為自由，特別是隨著汽車塑料用量的增加，聚氨酯（PU）涂料用于汽車零部件、內(nèi)外飾件的前景十分廣闊。

  

    2.汽車車身用聚氨酯（PU）涂料
 

    用于車身表面涂裝的涂料具有特殊的應用要求，主要有2點：一是極高的表觀要求，整個涂膜必須光潔、豐滿、鮮艷；二是很高的防腐蝕要求和防止損傷的要求，以適應長時間的戶外使用環(huán)境。但耐用、美觀、環(huán)保是其共同的發(fā)展方向，特別是近年來世界各國對環(huán)保要求越來越嚴格，對汽車涂料的VOC提出了更加苛刻的要求，新型聚氨酯（PU）涂料正是符合這一要求的涂料品種。用于車身表面涂裝的涂料通常分為底漆、中涂漆、面漆3層，均可使用聚氨酯（PU）涂料或者各種改性聚氨酯（PU）涂料。
 

    2.1聚氨酯（PU）底漆
 

    汽車底漆即直接涂裝于車身的第一道涂料。世界各國汽車底漆絕大部分使用陰極電泳漆。用封閉型聚氨酯（PU）、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等一起，可制備陰極電泳聚氨酯（PU）涂料。

    聚氨酯（PU）電泳涂料主要包括以下3類：水性聚氨酯（PU）樹脂電泳漆、聚氨酯（PU）改性水性樹脂電泳漆和水性封閉多異氰酸酯。其中，水性封閉多異氰酸酯作為各種電泳漆的交聯(lián)劑使用最為普遍
 

    2.2聚氨酯（PU）中涂漆
 

    汽車中涂漆也稱“二道漿”、“二道底漆”、“噴涂膩子”，位于底漆與面漆之間，中涂漆必須有以下幾方面性能：如良好的填平性機械強度高，其主要作用是改善平整度，為面漆提供良好的基底，其基料一般與底漆和面漆保持一致。尤其是柔韌性和抗沖擊性卓越；抗石擊性；打磨修復性好；與底、面漆結合力強；閃光漆做面漆時候，應耐紫外線；適宜的烘烤固化溫度。中涂漆一定要有良好的柔韌性和彈性以及與底、面漆有良好的結合力，在轎車復合涂層中承擔起緩沖石擊破壞作用，防腐涂料事實上也起著決定性作用，此時又叫做抗石擊中涂。
 

    2.3聚氨酯（PU）面漆
 

    面漆包括底色漆與罩光清漆，均可使用涂料。目前使用的面漆主要為溶劑型，但從發(fā)展角度看，水性化、高固體份、粉末化是其發(fā)展方向。

    現(xiàn)在有的2種主要水性底色漆就包括水性聚氨酯底色漆，如Baye公司商品名字為Bayhydro的水性聚氨酯分散體等等；罩光漆基本為溶劑型雙組分聚氨酯，主要是在多水性涂層的基礎上，采用雙組分溶劑型聚氨酯罩光漆后，VOC排放已經(jīng)達到歐洲標準。
 

    2.4.聚氨酯汽車修補漆
 

       近年來，修補漆是汽車漆里面獲利最厚的部分，PPG、杜邦、立邦分別在中國設立了修補漆的技術服務和技術研發(fā)部，但核心技術和大批量生產(chǎn)幾乎都是在海外完成。國產(chǎn)汽車修補漆有自己的優(yōu)勢，其品質接近進口的產(chǎn)品，售價只有進口1/2～2/3；此外，國產(chǎn)汽車修補漆根據(jù)國內(nèi)汽車市場需求開發(fā)，在中國汽車修補漆市場上越來越占主導地位。但是，國產(chǎn)汽車修補漆市場很亂，目前有上百個品牌，大部分是民營企業(yè)，個別廠以劣質產(chǎn)品沖擊市場。汽車原車漆要求漆膜有比較好的光澤、快干、良好的耐水性、耐溶劑性和耐老化性。汽車修補漆除了要達到這些性能外，還必須能夠低溫固化，而雙組分聚氨酯涂料正好能滿足這些要求，由丙烯酸酯多元醇和多異氰酸酯組成的雙組分聚氨酯涂料，能室溫或者低溫烘烤固化，可用在汽車的金屬、塑料、木材及其他底材上，這類涂料由于使用了比較多揮發(fā)性有機化合物作為溶劑，因此對環(huán)境造成了嚴重危害。
 

       用于汽車修補的水性雙組分聚氨酯涂料早已經(jīng)商品化了，其VOC比溶劑型聚氨酯涂料低很多，可滿足任何嚴格的溶劑排放法規(guī)。但是由于其組分中仍然含有乳化劑或有較高的酸值，因此漆膜的耐水性和耐溶劑性等性能仍需繼續(xù)改進，另外難以制成較厚而不起泡的涂膜。水性雙組分聚氨酯涂料正在逐步取代傳統(tǒng)的溶劑型涂料，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，它必將占據(jù)更大的市場份額。

   

    結束語

    聚氨酯涂料因其優(yōu)異的性能，在汽車工業(yè)中得到了廣泛應用，而汽車工業(yè)作為中國的支柱產(chǎn)業(yè)，其高速發(fā)展必將同時帶動車用聚氨酯涂料的研究和發(fā)展。特別是環(huán)境友好型的水性、高固體、粉末化聚氨酯涂料，是聚氨酯涂料未來的發(fā)展方向之一。國外正逐步取代溶劑型雙組分聚氨酯涂料，廣泛用作汽車面漆和汽車修補漆。但是中國車用聚氨酯涂料的發(fā)展同時也面臨一些問題，如低VOC涂料品種少、使用的異氰酸酯品種單一、涂料價格比較高等等。總之，使用無鉛、環(huán)保、低VOC排量的新涂料產(chǎn)品，不但能提前滿足國家環(huán)保法規(guī)的要求，且能與國際同步，提升產(chǎn)品的國際競爭力。