0 引言
城市交通的快速增长驱动了为其提供保护和装饰的涂料行业等产业链的发展。城市公共汽车、旅游大巴车等这些交通工具由于体积、材质的原因，其原厂漆和修补漆不适合高温烘烤，只能低温烘烤或者常温自干。随着经济和社会的发展，人们对其外观要求越来越高。由于油性汽车漆的装饰性好，性能优良稳定而受到广泛的欢迎， 但随着新的环境保护法的实施，政府对环境保护力度的加大以及水性漆性能的不断提高，公交大巴漆会逐步由油性漆转成水性漆。目前汽车水性涂料只有行业标准HG/T 4570―2013， 本研究根据此标准设计开发了公交大巴车水性漆的全部配套体系。包括双组份环氧底漆、丙烯酸聚氨酯中涂、丙烯酸聚氨酯面漆、聚氨酯效果中间漆、丙烯酸聚氨酯罩光清漆。性能均达到或超过本标准的技术指标。目前已有汽车厂家正式试用。
1 公交大巴车水性漆体系的配方设计
1.1 环氧底漆
双组分环氧底漆的配方设计依据： 化工行业标准HG/T 4570―2013《汽车用水性涂料》以及与车用原子灰腻子，中涂漆的配套适应性。设计配方见表1。
1.2 丙烯酸聚氨酯中涂漆
1.4 丙烯酸聚氨酯清漆
丙烯酸聚氨酯中涂漆的配方设计依据：HG/T 4570―2013 以及与面漆及底漆的配套适应性。设计配方见表2。
1.3 丙烯酸聚氨酯面漆
丙烯酸聚氨酯面漆的配方设计依据：HG/T 4570―2013 以及与中涂漆、清漆的配套适应性。设计配方见表3。
丙烯酸聚氨酯清漆的配方设计依据： 行业标准HG/T 4570―2013 以及与面漆的配套适应性。设计配方见表4。
2 公交大巴车水性漆的综合性能
公交大巴用水性漆各涂层的技术指标见表5、表6。
3 丙烯酸聚氨酯面漆制备与测试
3 丙烯酸聚氨酯面漆制备与测试
除了车用原子灰腻子外，目前底漆，中涂漆、底色漆，实色面漆和罩光清漆都可以转成水性漆，公交大巴车水性漆现在国内已经有实际使用的案例。本研究主要讨论基于丙烯酸聚氨酯技术的公交大巴车水性面漆的研发与应用。
3.1 面漆制备
3.1.3 制备工艺
3.1.1 原材料
羟基丙烯酸乳液、水性聚氨酯固化剂：德国拜耳公司；水性润湿分散剂：德国BYK 公司；水性消泡剂：天津尚德信嘉贸易有限公司； 水性基材润湿剂： 德国BYK 公司、德国迪高公司；水性流平剂：德国BYK 公司、先创化学有限公司；钛白粉：北京北方天姿商贸有限公司；二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、N,N-二甲基乙醇胺：试剂级；去离子水：自制。
3.1.2 配方
大型交通工具用水性白色面漆的配方如表7 所示。
色浆：将适量的去离子水加到分散容器内，在搅拌条件下加入二丙二醇甲醚，再加入适量的分散剂、消泡剂分散一定时间；加入钛白粉，至分散均匀；用卧式研磨机研磨至细度符合要求。
调漆：将上述色浆倒入调漆桶内，在中速搅拌下加入羟基丙烯酸乳液1 和2；将pH 调节剂和去离子水混合均匀慢速加入桶中， 分散数分钟后， 调节搅拌至高速；加入润湿剂1 和2、流平剂1 和2 等原料，待其充分混合均匀后，过滤，即制得大巴车水性面漆A 组分。
涂装前按配漆比例混合A、B 组分至均匀，备用。
3.2 制板
涂装前按配漆比例混合A、B 组分至均匀，备用。
3.2 制板
本研究采用冷轧钢板喷涂底漆、中涂漆后作为试验底材。用乙醇除油、除水、洗净后，再用符合面漆打磨的砂纸轻轻打磨，后用粘尘布将表面灰尘清除干净， 即可喷涂大巴车水性面漆。在原漆中加入20%~30%的去离子水，调整施工黏度在18~22 s（涂-4 杯），用SATA HVLP4000 型号喷枪喷涂， 调节枪内气压为(4~6)×105 Pa，喷涂距离为10~20 cm，喷涂3 道，每道闪干7~10 min；然后70 ℃烘烤40 min。
3.3 性能检测
性能检测结果如表8 所示。
4 结果与讨论
4.1 成膜树脂的选择
双组分PU 的涂层具有光泽高、耐候性好，很高的耐磨性和柔韧性，兼具有优良的附着力、耐高低温性、耐化学品性、耐酸性、耐碱性、耐盐性、耐石油产品性等。其次，针对车身涂层对硬度和韧性的要求，在众多聚羟基丙烯酸乳液产品中，经过许多的实际测试，包括物理性能和化学性能的对比， 终确定了目前用的两款乳液。2 款乳液存在协同作用，在众多物化性能方面存在协同，可以提高产品的终性能。
4.2 白色颜料的选择
钛白粉的主要成分是TiO2，是高档的白色颜料。大的优点是无毒，其覆盖能力强、折射率高，用来做高级白色水漆。不同牌号的钛白粉粒径、吸油量的数据见表9。
由表9 可以看出，吸油量小的的是R-706，在水性涂料中，体系中在一定范围内加入水量越少，对于涂层表观效果越好。并且当需要做高光漆时，颜料的粒径越小越均匀，它的折射率越高，做出来的漆的效果越好。
4.3 助剂的选择
4.3 助剂的选择
鉴于公交大巴对面漆的高装饰性、高性能要求，在助剂的选择上也做了大量的对比实验， 终消泡剂和抑泡剂选择了具有长效作用的产品。润湿流平剂选择了对光泽无影响，对长波和短波流平速度快，且不易引起其他表面缺陷的4 个产品。
4.4 缩孔漆病的解决
由于水性丙烯酸聚氨酯面漆自身的特性，大面积喷涂时，出现缩孔的几率比较大。针对如何避免出现缩孔，实验时主要从助溶剂﹑分散剂﹑助剂3 个方面去考查了缩孔产生的的情况，并且模仿客车喷涂线条件喷2 m×4 m 的样板进行验证。
实验显示： 助溶剂和分散剂都不能杜绝缩孔的出现； 亲水性较弱的聚醚改性有机硅流平剂和有消泡性能的有机硅流平剂可以杜绝缩孔的出现。当现场涂装出现缩孔时，用量可以加大。
5 公交大巴车水性漆现场施工工艺
5.1 配套体系
公交大巴车水性漆车身常用配套体系见表10。
5.2 施工方式
5.2 施工方式
公交大巴车水性漆的施工方式可以沿用溶剂型的施工方式， 推荐使用SATA 空气喷枪， 口径为1.7~2.0mm 进行喷涂。原漆添加20%~40%的去离子水，调整到合适的施工黏度。喷漆时调节枪内气压为(4~6)×105Pa，喷涂距离为15~25 cm，喷涂2~3 道，每道闪干5~10min，流平10~15 min，然后70 ℃烘烤40 min。由于水性漆的自干主要靠水的挥发， 而水的挥发速度既与温度有关，又与湿度有关，所以可以根据不同的温湿度，在喷涂现场加入不同比例的水控制稀释。
5.3 涂装调漆
5.3 涂装调漆
调漆的参数控制见表11。
6 结语
公交大巴车水性漆在我国现有的城市公交车上已经得到一定量的应用，并深受施工人员的好评。这是因为相对于溶剂型漆而言，公交大巴车水性漆气味小，又环保，性能接近油性漆，且部分指标优于油性漆。减少了60%以上的VOC（挥发性有机化合物）的排放，所以公交大巴车水性漆的应用范围会越来越广。
