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綜述全球汽車聚氨酯塗料的開發與應用情況戰略分析

2018年01月11日 星期四 來源:化工新材料 我來說兩句 保存為書簽

環球聚氨酯網:2018年,環保話題依舊是塗料終端的一大主角,汽車工業中使用的塗料種類很多,範圍也很廣泛,包括汽車車身塗料、貨箱用塗料、車架等部件用耐腐蝕塗料,發動機部件、底盤、鑄鍛件、毛坯和衝壓件半成品用塗料、車內裝飾件用塗料和特種塗料等等。

傳統的溶劑型塗料VOC排放量約125g/㎡。為了達到環保要求,汽車塗料正在向水性化、高固體分及粉末塗料方向發展,其中水性化技術是最有效的途經之一,尤其是目前最流行的金屬閃光塗層,其VOC排放量占總量的66%,該層塗料水性化後,整車VOC排放量可減少一半以上。如果車身塗裝全部采用水性塗料,則VOC排放量可降低至27g/㎡,完全達到最嚴格的環保要求。

二、聚氨酯(PU)塗料2015-2020年簡況與應用分類

1.聚氨酯(PU)塗料簡況

聚氨酯(PU)塗料,有時候也稱作PU漆,作為重要的塗料品種,以其優越的性能,在塗料市場上占據了很大的份額,廣泛使用於木器、防腐、車輛、建築、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,因其塗膜具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、耐化學品性、硬度大、高彈性等優點,在汽車塗料領域也具有廣泛應用及良好的發展前景。

2.聚氨酯(PU)塗料應用分類

聚氨酯塗料按終端應用領域可分為汽車塗料、航空航天塗料、家用電器塗料、建築塗料、電子產品塗料等,此外還包括交通運輸塗料、紡織塗料等等。而汽車塗料應用在所有領域中占據主導地位,聚氨酯塗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係列功能。

三、聚氨酯(PU)塗料2015-2020年發展前景方向等分析

1、聚氨酯(PU)塗料發展前景概述

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

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

2.聚氨酯塗料的重點發展方向

由於聚氨酯塗料在人體健康危害方麵的潛在問題,預計日趨嚴格的環境安全法規將對這一產業的增長形成製約。未來,我國水性聚氨酯技術的發展方向應集中在以下幾個方麵:

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機理研究和新型交聯劑的開發,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;解決水性聚氨酯塗料塗膜的豐滿度差、光澤度低的問題,開發高性能塗料,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,降低環境溫度和濕度對水性聚氨酯塗膜外觀的影響;

6、加強對水性聚氨酯專用設備的研究和開發。

3.聚氨酯塗料消費情況分析

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

四、汽車塗料的發展曆史回顧與現狀分析

1.汽車塗料的發展曆史回顧

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

中國汽車塗料市場份額如下,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。以單車塗料用量來看,由於汽車塗料性能的提高和塗裝技術的不斷改進,如以前需厚膜才能達到的性能現在在薄膜狀態就可滿足,汽車單台塗料用量逐漸減少,目前一台新車的塗料用量僅為10年前的60%。

目前主要的汽車原產漆生產商有: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、廣州邦尼、常州普蘭納、PPG、廣州聯合、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年汽車塗料現狀分析

進入二十一世紀前後,全球汽車製造行業受到金融危機影響,生產數量出現了大幅度下滑,而中國汽車製造業進入高速發展時期。

目前,已經進入2018年了,中國隨著汽車行業的快速發展及消費升級,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後呈現的則是塗料科技的升級和創新。如果說發動機、變速器等核心部件事關汽車性能、操控體驗,那麼汽車塗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、耐久性能以及環保特性,其蘊藏的功能及發展潛力不可小覷。

回顧2013-2014年期間,中國汽車年產銷數量就突破了2200萬輛,而2014年中國十大汽車銷售公司排名榜也出台了,見表1。

1

近幾年來,中國汽車製造業已經建起將近20條水性塗料塗裝線,尚有多條水性塗料塗裝線將相繼投建,汽車行業率先開創塗料水性化,可為其他行業推廣應用起到示範效應。塗料水性化的開展,有益於節約資源、改善環境汙染、實施清潔生產,取得有效的社會和經濟效益。各類漆產能比例大致如表2。

2

巴斯夫上海塗料有限公司是巴斯夫在中國唯一的生產汽車塗料的公司。巴斯夫大部分的業務來自於歐美係車,包括戴樂姆克萊斯勒、上海大眾、沈陽華晨寶馬和煙台通用汽車等等,其中又以上海大眾的市場份額最大;除此之外,由於巴斯夫公司與尼桑汽車在日本的合作關係,巴斯夫上海塗料有限公司分享到了來自於日產尼桑的部分業務,也占了巴斯夫上海塗料有限公司業務量不小的份額。

五、聚氨酯(PU)塗料在汽車工業中的應用

在過去20多年中,中國已經發展成為全球第一大塗料生產國。據統計,2016年塗料行業工業企業產量達1899.78萬噸,占全球總產量約29.42%,穩居全球第一。而汽車產業的快速發展,更是帶動了相關塗料產業和產品的升級,並帶來了市場格局的改變。

汽車製造中使用的塗料根據使用部位不同可分為三種類型:一類為車體零部件、內外飾件,特別是各種塑料件使用的塗料;另一類為車身表麵塗裝使用的塗料,即通常所謂汽車漆;此外還有一類用於汽車車身修補的修補漆。聚氨酯(PU)塗料在這三者中均占有重要的地位。

1.車體零部件、內外飾件使用的聚氨酯(PU)塗料

車體零部件、內外飾件種類比較多,對塗料的要求各自不相同。塗料的應用與通用塗料相似,與非汽車領域應用無顯著區別。如保險杠使用丙烯酸聚氨酯(PU)塗料;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)塗料;奧地利vianovaresins公司用於汽車內部裝飾的雙組分聚氨酯(PU)塗料等等。

車體零部件、內外飾件大多為各種塑料,其品種繁多,並且有不斷增加的趨勢,回顧二十世紀中期總量已經達到了整車質量的20-25%之間,由於塑料品種不同,在基材與塗料的適應性方麵要求也不同,需要選擇合適的塗料品種進行塑料件塗裝。而聚氨酯(PU)塗料有很好的材料適應範圍,這也使采用聚氨酯(PU)塗料塗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)塗料用於汽車零部件、內外飾件的前景十分廣闊。

2.汽車車身用聚氨酯(PU)塗料

用於車身表麵塗裝的塗料具有特殊的應用要求,主要有2點:一是極高的表觀要求,整個塗膜必須光潔、豐滿、鮮豔;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境。但耐用、美觀、環保是其共同的發展方向,特別是近年來世界各國對環保要求越來越嚴格,對汽車塗料的VOC提出了更加苛刻的要求,新型聚氨酯(PU)塗料正是符合這一要求的塗料品種。用於車身表麵塗裝的塗料通常分為底漆、中塗漆、麵漆3層,均可使用聚氨酯(PU)塗料或者各種改性聚氨酯(PU)塗料。

2.1聚氨酯(PU)底漆

汽車底漆即直接塗裝於車身的第一道塗料。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、環氧樹脂等一起,可製備陰極電泳聚氨酯(PU)塗料。

聚氨酯(PU)電泳塗料主要包括以下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劑使用最為普遍

2.2聚氨酯(PU)中塗漆

汽車中塗漆也稱“二道漿”、“二道底漆”、“噴塗膩子”,位於底漆與麵漆之間,中塗漆必須有以下幾方麵性能:如良好的填平性機械強度高,其主要作用是改善平整度,為麵漆提供良好的基底,其基料一般與底漆和麵漆保持一致。尤其是柔韌性和抗衝擊性卓越;抗石擊性;打磨修複性好;與底、麵漆結合力強;閃光漆做麵漆時候,應耐紫外線;適宜的烘烤固化溫度。中塗漆一定要有良好的柔韌性和彈性以及與底、麵漆有良好的結合力,在轎車複合塗層中承擔起緩衝石擊破壞作用,防腐塗料事實上也起著決定性作用,此時又叫做抗石擊中塗。

2.3聚氨酯(PU)麵漆

麵漆包括底色漆與罩光清漆,均可使用塗料。目前使用的麵漆主要為溶劑型,但從發展角度看,水性化、高固體份、粉末化是其發展方向。

現在有的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,主要是在多水性塗層的基礎上,采用雙組分溶劑型聚氨酯罩光漆後,VOC排放已經達到歐洲標準。

2.4.聚氨酯汽車修補漆

近年來,修補漆是汽車漆裏麵獲利最厚的部分,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部,但核心技術和大批量生產幾乎都是在海外完成。

國產汽車修補漆有自己的優勢,其品質接近進口的產品,售價隻有進口1/2~2/3;此外,國產汽車修補漆根據國內汽車市場需求開發,在中國汽車修補漆市場上越來越占主導地位。但是,國產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,個別廠以劣質產品衝擊市場。

汽車原車漆要求漆膜有比較好的光澤、快幹、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,而雙組分聚氨酯塗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塗料,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,這類塗料由於使用了比較多揮發性有機化合物作為溶劑,因此對環境造成了嚴重危害。

用於汽車修補的水性雙組分聚氨酯塗料早已經商品化了,其VOC比溶劑型聚氨酯塗料低很多,可滿足任何嚴格的溶劑排放法規。但是由於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改進,另外難以製成較厚而不起泡的塗膜。水性雙組分聚氨酯塗料正在逐步取代傳統的溶劑型塗料,隨著環保法規的日益嚴格,它必將占據更大的市場份額。

結束語

聚氨酯塗料因其優異的性能,在汽車工業中得到了廣泛應用,而汽車工業作為中國的支柱產業,其高速發展必將同時帶動車用聚氨酯塗料的研究和發展。特別是環境友好型的水性、高固體、粉末化聚氨酯塗料,是聚氨酯塗料未來的發展方向之一。

國外正逐步取代溶劑型雙組分聚氨酯塗料,廣泛用作汽車麵漆和汽車修補漆。但是中國車用聚氨酯塗料的發展同時也麵臨一些問題,如低VOC塗料品種少、使用的異氰酸酯品種單一、塗料價格比較高等等。

總之,使用無鉛、環保、低VOC排量的新塗料產品,不但能提前滿足國家環保法規的要求,且能與國際同步,提升產品的國際競爭力。

 
 
 
 

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