水性漆——相关使用知识(上)

车身修复与涂装

COLLISION REPAIR&REFINISH

水性漆——相关使用知识（上）

文：王志杰钣喷服务专家团队

等不同的施工工艺涂覆在物件表面，形

涂料是可以通过浸涂、刷涂和喷涂

成具有保护、装饰或者特殊功能的固态

薄膜的材料。由于汽车上采用了大量金

属材料，因此涂装成为了金属材料普遍

应用的重要防腐措施。了解掌握涂料的

面的知识，才能确保汽车的涂装质量。

分类、性能、操作工艺及成膜原理等方

1.水性漆发展历史1986年，水性汽车漆被发明，并在

然物质如松油、亚麻仁油和碳黑等配成

汽车涂料发展初期，人们把一些天

油漆刷涂到车身上，刷涂一部车大约需

产。1924年，随着硝基漆的发明，油制

要1个月时间，严重限制了汽车批量生

涂料被取代，由于硝基漆使用简单，干

燥快，能使涂装周期大大缩短，汽车工

业化的涂装瓶颈得到解决，所以迅速得

汽车涂料也开始被广泛使用，这种涂料

到广泛使用。二战后，醇酸合成树脂的

性能也比之前的涂料好。

覆盖性好，具有良好的光泽，而且耐候

发明了电泳底漆、氨基高温烤漆，聚氨

20世纪60年代，汽车原厂漆领域

酯高温烤漆等，涂膜亮度、硬度以及耐

候性得到进一步提升。单组份的丙烯酸

风干漆开始应用于修补漆市场，由于其

干燥快，使用简单，光泽和耐候性能都

比硝基漆好，所以受到喷漆技师的欢迎。

20世纪70年代，汽车修补漆得到

重大发展。双组份的聚氨基丙烯酸修补

漆被研发出来，由于其光泽、耐候性和

整体质量可以跟汽车生产用涂料相媲美，

故成为汽车维修喷漆的主要涂料。

也越来越丰富。金属漆和珍珠漆逐渐被

从20世纪70年代开始，汽车颜色

应用在汽车上，满足了人类日渐丰富的

着各国对环保的日益重视，涂料的研发

个性化需求。到了20世纪80年代，随

开始以环保为核心和方向，低碳环保的

高固体成分涂料开始得到了广泛应用。

汽车制造厂首先投入使用，1992年开始

在汽车修补漆市场投入使用。2004年，

欧盟颁布针对汽车修补和建筑装饰涂料

具体、严格，适应于涂料生产厂家及进口

为主的PPD法规，管理较之前法规更为

商，要求其将符合法律的产品投入市场，

且VOC（Volatile Organic Compounds，

挥发性有机化合物）的含量必须打印在产

品标签上，以识别产品是否符合规定。

立了不同的VOC排放最高限量，从而对

PPD法规根据产品的不同分类，设

汽车修补漆提出了更高的环保要求，如

面漆（底色漆、清漆）的VOC限量为

420 g/L，底色漆必须全部转换水性色漆

方能达到PPD的该项标准。该法规于

2007年1月1日正式生效，自此欧盟国

家开始全面使用水性汽车修补漆。

自2008年7月起，在加利福尼亚州开始

美国加州空气资源委员会（CARB）

实施较之前 1151 法令更为严格CARB 法

规。和欧盟 PPD 法规类似，CARB 法规

要求产品外包装上要有揭示该产品VOC

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排量的信息。由于美国各州的环境污染

情况不同，各州又制订各自的州法规。

CARB 法规）、韩国（2010年在首尔，

继美国之后，加拿大（2010年，

2012年在全国）及香港（2011年10月

正式生效）也相继实施限制VOC排放的

环保法规，其中香港的环保法规更为严

格，严格程度甚至赶超欧美。

排放的环保法规，但是首个明确规定汽

中国虽然目前还没有制订限制 VOC

车涂料中重金属、限用溶剂和VOC 含量

的中国国家标准 GB24409-2009《 汽车

涂料中有害物质限量》，已于2009年9

月30日发布，并已于2010年6月1日

开始正式实施。这标志着我国对于汽车

出了明确限量要求。

高温漆及汽车修补漆的有害物质开始提

2.水性漆在环保方面的作用

料、水性（含电泳涂料）、粉末及光固化

GB 24409-2009 中对溶剂型汽车涂

涂料中的有害物质，包括重金属、挥发性

有机化合物和限用溶剂含量等，给出了明

确限量（参见本刊2020年第10期《水性

漆——环保法规介绍》一文中表2和表3）。

通过涂料中有害物质限量要求可以

看出，GB 24409-2009中所明确列出的

以下限用溶剂，毒性越强，限量就越低。

①苯≤0.3。

②甲苯、乙苯和二甲苯总量≤40。

醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯和二

③乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二

表1 VOC的危害

VOC 对人体的影响可分为三种类型：

对人体的

一是气味和感官，包括感官刺激，感觉干燥

危害

二是粘膜刺激和其他系统毒性导致的病态，如刺激眼粘膜、鼻粘膜和皮肤，引发各种呼吸道疾病

等。此外，VOC 很容易通过血液进入大脑，从而导致中枢神经系统受到抑制，对人体的心血管系

统及神经系统能产生较大的影响，使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉

三是基因毒性和致癌性。当然，VOC对人的影响与其浓度有关，当人体长期接触高浓度 VOC，轻

则头痛、恶心，重则抽搐、昏迷、记忆力减退甚至导致癌症等

首先，VOC 挥发进入大气层后，能与大气中的硫氧化物、氮氧化物和氨等工业废气及汽车尾气排

放物通过发生复杂化学反应，产生低于2.5 μm的可吸入肺部的颗粒物（一般称为PM2.5）

对环境的

其次，VOC是造成酸雨、光雾等环境问题的主要元凶

危害

第三，在太阳光的照射下，挥发性有机化合物能与空气中的氮氧化物反应生成臭氧，这些臭氧会

存在于地球表面及其上方10 km处的对流层中。一旦超出一定的限量，就会导致人类患上严重

的呼吸道疾病，损伤肺部功能。大家平常所熟悉的一些避免破坏臭氧层的环保措施，与此并无矛

盾，因为我们要避免破坏的是距离地球表面40 km的臭氧层，它能够过滤太阳光中波长240 ~320

nm的紫外线，对生物起到保护作用。所以针对汽车涂料，环境保护方面首要的工作就是减少汽

车涂料VOC的排放

乙二醇丁醚醋酸酯总量≤0.03。

以苯为例，苯属于强烈毒性有机溶

剂，到一定剂量即可抑制骨髓造血功能，

通常将涂料产品中在常压下沸点不大于

目前国际上对涂料中VOC 的定义，

而且苯对神经系统也有一定损害。因此涂

250℃的任何有机化合物，都定义为挥发

料生产厂商大多不使用苯作为有机溶剂。

性有机化合物（VOC）。在我国VOC被

国家有关部门及地方政府都在积极引导

随着我国对环境保护的不断重视，

定义为101.3 kPa标准大气压下，任何

初沸点低于或等于250℃的有机化合物。

企业使用水性漆。例如交通运输部于

包括汽车涂料在内，各类涂料在其

2012年推出的交通运输节能减排专项资

干燥过程中溶剂会完全挥发到大气中。

金，使用水性漆、无尘干磨设备等绿色

所有有机溶剂均可被视作VOC，常见的

喷涂技术的维修企业可以获得补贴。另

有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯和三氯乙

外，一些大的汽车生产厂商及涂料生产

烯等。VOC有两大类危害，如表1所示。

厂商也在积极引导，使用水性漆的用户

（2）水性漆降低VOC的优势

数量每年都在成倍增长。水性漆的使用，

极大减少了有机溶剂对人类生存环境及

VOC含量较低的绿色环保产品，优点是

水性漆是以去离子水为主要溶剂、

从业人员健康带来的危害，将汽车修补

对环境、人类健康的危害比较小，且不易

涂料带入划时代的水性时代。

燃。传统油性溶剂型油漆则以有机溶剂为

（1）VOC排放的危害

随着汽车保有量的不断加大，城市

主，易燃，含有较多的化学性挥发物质。

是使用水性漆。目前很多汽车生产厂已经

最为有效和直接降低VOC的方法就

道路拥挤越来越明显，交通事故的发生

率也会越来越高，汽车涂料的用量也在

全部使用水性电泳底漆、水性底色漆，由

不断增长。控制汽车修补 VOC 排放是全

含量低，能满足VOC排放要求，所以汽

于高固体份溶剂型中涂底漆和清漆中VOC

法规以限制涂料中 VOC 的排放量。为什

球大势所趋，世界各国相继制订了相关

车生产厂一般使用高固体份溶剂型中涂底

的排放会对环境造成重要影响？

么汽车涂料中挥发性有机化合物（VOC）

水性清漆或粉末清漆也有少数汽车生产厂

漆、高固体份溶剂型清漆。水性中涂底漆、

在使用。国内目前使用水性漆的汽车厂商

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已近 20 家，并且近几年新建的生产线基

低 VOC 排放的溶剂型中涂底漆、清漆。

本都是使用水性电泳底漆、水性底色漆和

已经有20余年历史。由于底色漆VOC

在汽车修补漆领域，使用水性漆也

排放占到所有汽车修补漆VOC排放的近

50%，而且高固体份含量的中涂底漆、清

漆，其VOC含量已能满足全球所有的限

制VOC排放的环保法规，如果以单位面

积所产生的VOC来衡量，使用水性底色

漆配合高固体含量HS清漆，减少VOC

主要推广和广泛使用的是水性底色漆。

排放可达75.6%。故全球汽车修补漆领域

所含的有机溶剂克数来度量，单位为g/L。

VOC如何度量？它是以每升油漆中

较好的溶剂型底色漆VOC约为750 g/L，

溶剂型清漆的VOC约为560 g/L，而水

性底色漆的VOC为100 g/L。水性底色

漆中所含VOC只有10%左右，而溶剂型

底色漆中所含VOC达70% 左右。

对于喷漆技师也有很大好处。因为汽车

使用水性漆不只是减少VOC排放，

有机溶剂，而有机溶剂会对人体健康造

涂料中最主要的挥发性有机化合物就是

成不良影响。使用水性底色漆可降低喷

漆技师职业健康风险，另外也会减少喷

漆维修过程中有机溶剂对车辆内部的污

染和影响，有利于驾乘人员的身体健康。

车间为例，使用水性修补漆每年可以减

如果以每周平均混合4 L底色漆的

少约115 kg的VOC排放，相当于100

多辆车一整年的尾气排放量。

计的汽车修理厂实现从传统溶剂型涂料

每年全球有超过60个国家、数以万

到水性修补漆的转换，帮助减少超过上万

吨的VOC和百余种其他有害物质的排放。

（待续）