从环氧、聚氨脂、丙烯酸到硅氮树脂性能，看国产汽车涂料性能升级

我国自2009年以来，涂料产量第一次超过美国，至今已连续14年保持全球涂料第一产销大国。然而，包括工业涂料、建筑涂料、维护涂料等国产涂料，整体却呈现“大而不强，外强内弱”产业特点，作为涂料产业支柱的工业涂料,占涂料总产值约65%，包括汽车涂料、船舶涂料、飞机涂料、集装箱涂料、机械涂料、半导体光伏、电子涂料和高速铁路、公路以及桥梁、城市轨道交通的防护涂料、海洋石油钻井平台防腐涂料、窑炉、输送管道涂料、输变电塔涂料、塑胶涂料、工艺品涂料、皮革涂料、纸张涂料、卷材涂料等。而以船舶、海洋工程为核心的工业涂料“皇冠上的明珠”重防腐涂料市场规模超千亿，外资合资依存度达到超八成。

2023中国汽车涂料品牌市占率前10排名

其中，汽车涂料90%市场更是被外资企业所垄断，国产汽车涂料品牌则以湘江涂料、金力泰、大桥、浩力森、雅图高新等为首的企业拥有少量份额的汽车原厂漆，以及在中低端的汽车修补漆领域占有一席之地。由于，汽车涂料的需求量与汽车产量密切相关。随着中国汽车产销量的持续上升，预计2023年汽车涂料市场将增长8%左右，超过600亿元。受国内汽车产销增长影响，以及汽车维修市场对修补漆的需求。未来5年，我国汽车涂料市场容量将以5%左右的速度增长，到2028年，我国汽车涂料市场规模将达到773亿元左右。

然而，汽车涂料这块国内涂料行业大“蛋糕”，国产涂料品牌供应商却不约而同被屏弃，不久前，比亚迪、奇瑞、吉利、长城、梅赛德斯、福田、蔚来、一汽大众、广汽新能源、华晨宝马等更是纷纷与阿克苏诺贝尔、立邦、PPG、巴斯夫等签约确立汽车涂料供应商，乃至独家供应商。这与近年以来，多家涂料厂因过多添加溶剂、原料品质和工艺落后等导致涂料质量不合格，造成了下游被涂覆工件褪色、鼓包、掉漆等问题频发有关。也反映，我们涂料企业普遍品牌和质量意识，以及长期涂料创新研发投入不足等原因。

2023-2028年中国汽车涂料增长预测

当然，也与国内涂料当前在颜料、乳液（树脂材料）、活性稀释剂、助剂、填料、消泡剂、抗氧化剂等产业链上游原材料方面，存在技术与产品标准参差不齐有关。为此，我们应切实关注，国际头部汽车涂料企业长久保持行业领先特有的模式，以及其在树脂、溶剂、颜填料、助剂等，数千种原料的排列组合赋予其适用于多样的基底材料、使用环境的特性，以及其市场防护的护城河式“knowhow（即掌握关键技术的诀窍、情报）”的积累。这种属于商业秘密，但没有专利保护，却具有无形资产性质的技术诀窍、专业知识、私家配方，被称为“Know how”。作为全世界学习榜样的德国工业，因贫富差距较小，工人收入高，更多人得以静下心来钻研技术，最终成为掌握“Know how”的关键人才最多的国度。

国内涂料品牌企业应深刻洞察外资涂料竞争壁垒“knowhow”配方中新工艺、新材料的运用，如外资涂料企业耐超高温、高附着力、高硬度、耐磨防腐、高疏水、低表面能的聚硅氮烷树脂在其配方中的运用诀窍等。

“knowhow“即掌握关键技术的诀窍、情报

比如，在汽车涂料和船舶、海工防腐涂料的应用上，国产涂料企业的选择无非是丙烯酸、聚氨酯、环氧、氯化橡胶、氟碳、聚硅氧烷、醇酸、富锌涂料等几大类型，然而，丙烯酸涂料耐溶剂性能差耐热耐腐蚀不够理想固化过快、聚氨酯涂料性能耐热耐化学介质性较差粘度低成膜时间长并且芳香族漆膜长期暴露阳光下易黄变、环氧涂料性能耐候性差耐机械和热冲击差性脆不耐晒易粉化、醇酸酯键易断或发生树脂分层且本身防腐硬度较差、富锌涂料漆膜较脆、聚硅氧烷标准有待完善、氟碳涂料存在环保健康风险，不同场景下需要结合各种涂料的特性进行选择或搭配使用，并对涂层的厚度、施工道数、前处理方式等进行各种调整。

制备这些特殊应用环境中的汽车涂料，就需要我们结合产品应用场景需求和现有使用材料缺点，开发、引用一种新的具备结构稳定、强附着力、高硬度以及耐高温、耐腐蚀、耐化学品性、无溶剂、绿色环保、自清洁等性能特点的新材料或改性复合材料。中硅新材料（泉州）有限公司及其九江硅有新材料产业研究院团队，5年积淀，3年攻关。持续专注硅氮烷聚合物以及氨基、环氧、醇酸、聚氨酯等硅氮改性树脂，和聚硅氮烷产业化应用研究，取得丰硕的成果，并成功实现有机聚硅氮烷树脂中试规模化生产，向打破该领域市场长期被西方少数企业垄断的“卡脖子”局面，向前迈进一大步。

汽车涂料，也叫汽车漆。系指应用在汽车等各类车辆车身涂装及颜料上的涂料。汽车涂料产品主要包括：汽车原厂漆与维护修补涂料。主要品种有汽车底漆、汽车面漆、罩光清漆、汽车中间层涂料和汽车修补漆等。汽车因为奢侈品的属性，以及常年多暴露于户外，所以对汽车漆性能要求较高。要求漆膜有良好机械性能、丰满度好、遮高力强、光洁度高，同时更要做到附着力好、硬度高、强抗划伤力，以及极好的耐候性、耐刮耐磨性和优良的耐潮、耐酸碱、耐盐雾、耐酒精、耐汽油等性能。

为了满足以上不同汽车涂层防护与装饰，各层汽车涂料通常由不同性能的树脂混合使用，因 此，汽车原厂漆都需在150-200℃左右高温烘烤，经3C2B工艺流程，水性漆一般是3C1B工艺流程。车架、车身经厂里焊接、手工修补等前处理后，进入的下一道工序电泳底漆，首先将白皮车身浸入糖浆般的漆槽，取出烘干上密封胶/UBC、电泳打磨，然后送入无尘车间，用静电喷中涂底漆，然后用190℃左右的温度烘干高温交联固化、中途打磨，再次送入无尘车间上色漆、清漆，最后再度高温烘烤、检查出厂。

汽车涂料涂装工艺一般分为四层，从里到外依次为电泳层、中涂层、色漆层、清漆层，也叫电泳底漆、中涂底漆、色漆、罩光清漆层。电泳底漆由于附着在钢板底材，对车身起关键防腐保护，并为中涂漆提供良好的附着环境，所以要求该层涂料在附着力、硬度、耐腐蚀等性能优异。中涂漆辅助车漆更好的作色，色漆则是最为关键的环节，清漆能提高漆面光亮与加强硬度。此外，光照、高温和潮湿是引起汽车漆层老化损害的重要因素，为此汽车涂料对面漆或者说清漆的耐候性、耐高温性、耐腐蚀性以及高硬度、耐划伤、耐剐蹭等都有着明显的性能要求。

电泳层性能要求和常用涂料树脂：电泳层直接附着在白车身上，对车身有防腐保护，并为中涂层提供良好的附着环境。要求树脂涂料性能：高附着力、高硬度、防锈、隔热等。目前常用涂料树脂为：环氧聚氨酯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、醇酸树脂类等。
中涂层性能要求和常用涂料树脂：中涂层附着在电泳层上，加强车身的防腐保护，减震消音，为色漆层提供良好的附着环境，辅助车漆更好的着色。要求树脂涂料性能：高附着力、高硬度、高亲水性等。目前常用涂料树脂为：聚酯类、醇酸类，少量使用酚醛树脂。

色漆层性能要求和常用涂料树脂：色漆层附着在中涂层，进一步加强车身的防腐保护，并展示色相，我们看到的各种颜色就是色漆层展示出来的。要求：保光、保色、光亮、耐候等。目前常用涂料树脂为：聚酯类、丙烯酸、聚酯丙烯酸相互改性。

清漆层性能要求和常用涂料树脂：清漆层附着在色漆层，进一步加强车身的防腐保护，并保护色漆层不受微小的刮擦，使颜色更透亮，减缓褪色现象。要求树脂涂料性能：高耐候性、耐高温性、耐腐蚀性以及高硬度、高透光率、耐划伤、耐剐蹭等。目前常用涂料树脂为：丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、聚酯树脂，或几种交叉改性。

聚硅氮烷，一种以Si—N为重复主链的有机无机杂化聚合物，结构中含有硅、氮和碳三种元素，硅氮树脂不但具有硅的电学、热导、力学性能，还具有氮化硅良好的高绝缘性和耐磨、耐腐蚀性。有机硅氮树脂高温条件下可转化为SiCNO、SiCN或二氧化硅陶瓷等无机化合物，固化后硬度可达8H以上，耐受温度可达1800℃以上，具有良好的热稳定性、力学性质以及绝缘、耐高温、耐腐蚀、高硬度、紫外线透明、阻燃、隔热等属性。而聚硅氮烷与底材以OH共价键的形式结合，赋予硅氮树脂与金属为主的绝大多数底材优异的附着力。

此外，硅氮树脂作为一种新型尖端的耐高温涂料成膜物，可以满足工业和维护涂料200℃-1000℃不等的中高温使用工况要求，还有硅氮树脂长期维护﹥95-120℃以上水接触角的疏水和低于10℃水接角的亲水特性。其应用正逐渐从特殊的航空航天领域扩展至建筑涂料、工业涂料、维护涂料等多个领域。

从环氧、聚氨酯、丙烯酸树脂到聚硅氮烷树脂性能对比，

探寻国产汽车涂料“know how”和性能升级

聚硅氮烷，因其各种优异的物理和化学特性。近年来，聚硅氮烷作为一种替代、改良升级传统材料的新型尖端成膜物，成为外资涂料企业“know how”重要的组成部份。因为，硅氮树脂中的氮元素是很不易有化学反应呈化学惰性的气体。硅氮树脂可不与硅氮烷中的化学键（Si-N、N-H、H）发生反应，并与任何不与其发生化学反应的树脂冷混合，进而提升相关性能，无须添加过多的溶剂或无须溶剂而影响涂层性能。

甘当硅氮烷产业发展“催化剂”，为客户创新需求提供领先产品和技术向导的中硅新材料（泉州）有限公司团队，正以摘取硅氮烷化工领域皇冠上明珠精神，创造聚硅氮烷树脂技术运用的无限可能。加快推进聚硅氮烷树脂在军民两用领域的汽车涂料等工业涂层、维护涂料、陶瓷基和树脂基前驱体、复合材料、密封胶粘剂和大量环氧树脂、聚酯、氨基、丙烯酸、聚氨酯树脂等改性材料的应用研究。为彻底打破聚硅氮烷国外禁运卡脖子，早日实现国产化产业化替代，积累中国式现代化的工业涂料“knowhow”,贡献中硅新材料泉州方案，提供前、中、后期应用研究成果，制备工艺解决方案乃至各种聚硅氮烷应用配方支持。

实现汽车涂料等中高端工业涂料的国产替代，需要中国众多国产涂料品牌企业共同努力和科技创新意识，只有坚持以科技创新为根本，上下游产品技术要素紧密对接，“产学研用创”协作融合发展，持续推进国内涂料性能转型升级，才能积淀中国式现代化的工业涂料”know how”,提升国产涂料品牌产品的国际竞争力。雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。只有筑牢科技创新的根本，才能体会勇攀高峰的喜悦。