Page 83 - 涂料工业2024年第02期电子刊

杨生林等：用于工程机械涂装的聚天门冬氨酸酯聚脲涂层体系

为了应对全球气候的变化，中国在 2020 年 9 月 线每小时动辄消耗电能一千多千瓦时、几百立方米
第七十五届联合国大会上宣布在 2030 年实现碳达 天然气，1 套沸石转轮吸脱附+蓄热式焚烧炉（RTO）
峰、2060 年实现碳中和。并于 2021 年首次将“碳达 废气处理系统仅能耗每年需花费几百万元。基于
峰”、“碳中和”写入国务院政府工作报告，要求促进 此，从源头治理，研究低 VOC、低固化温度的涂料涂
新型节能环保技术、装备和产品研发应用。 装技术，成了工程机械制造企业涂装工艺人员的首
工程机械行业是中国经济社会发展的战略性 要任务。
支柱产业。据中国机械工业联合会数据，2022 年中 聚天门冬氨酸酯聚脲（PAE 聚脲）涂料是 20 世纪
国工程机械行业营业收入达 7 977 亿元，在机械工 90 年代研发的 1 种由脂肪族异氰酸酯（HDI）与含氨
业产品中仅次于汽车、电工电器行业、石油化工设 基官能团的聚天冬氨酸酯（PAE）反应而成的新型聚
备。产销量的增加，使得工程机械涂装的高污染、 脲涂料 。与目前工程机械涂装用涂料对比分析 [2]
[1]
高能耗问题越来越突出。1 条工程机械结构件涂装 （见表1），PAE聚脲涂料具有明显优势。
表1 工程机械涂装用涂料对比分析 健
Table 1 Comparative analysis of coatings used in construction machinery
康
应
探
项目 PAE聚脲涂料 水性涂料 粉末涂料 高固体分涂料 工
·
VOC含量 低 低 低 低 用
艺
索
可以达到溶剂型涂料要 可以达到溶剂型涂料要 可以达到溶剂型涂料要 可以达到溶剂型涂料要 安
涂层质量
开
技
研
求的水平 求的水平 求的水平 求的水平 全
涂料费用高，能耗费用 能耗费用增加，综合成 综合成本比溶剂型涂 ·
综合成本 综合成本较低 究
发
术
低，综合成本较低 本略有增加 料高 环
取消底、面漆烘烤，能耗 增加热流平、空调环境 烘烤温度200 ℃左右，
能耗 与溶剂型涂料相当 境
大幅降低 贮存 能耗高
可使用溶剂型涂料生 较多，溶剂型涂料生产 如新建生产线投资较 可使用溶剂型涂料生
投资费用
产线 线需改造 多，如不新建投资少 产线
实施难度小，只需增加 较难，溶剂型涂料生产 较难，不能利用溶剂型 实施难度小，只需增加
实施难易
少量设备 线需改造；变更工艺 涂料生产线 少量设备
近年来，我国的聚脲涂料产业取得了飞速发展，
1 PAE聚脲涂层体系设计及技术要求
在风电叶片防护 、钢结构防腐 、跨海大桥保护 、轻
[4]
[5]
[3]
卡车架防护 等领域均有相关应用研究。PAE 聚脲
[6]
1. 1 PAE聚脲涂层体系
涂料具有较高的固体分、低 VOC，固化速率可调节，
应用于工程机械产品的涂层体系设计需要充分
具有优异的机械性能、防腐性能和耐候性能，满足了
工程机械对涂层的要求 。 考虑耐久性、与基体材料的配套性等。 根据 ISO
[7]
12944-1：2017 的定义，耐久性是指某防护涂料体系
PAE 聚脲涂料及涂层体系的选择可参考涂料
选择“五步法”（图 1）。由于完成本文时，“部件涂 从涂装后到第一次维修的时间，其具体范围见表 2。
装试验”、“小批量生产试验”及“大批量生产切换” 工程机械产品普遍使用频率高，且工作环境恶劣，一
部分工作还未完成。因此，本文仅介绍 PAE 聚脲涂 般涂装后第一次维修的时间为 2~3 a，对防腐涂层的
料涂层体系设计、初步试验和复合涂层试板试验相 耐久性要求一般为低（L）。
关内容。 表2 ISO 12944-1：2007中关于耐久性的范围
Table 2 The scope of durability in ISO 12944-1：2007
涂层体系设计 复合涂层 部件涂装
初步试验 试板试验 试验 项目 耐久性 时间/a
低（L） 7
小批量 大批量
生产试验 生产切换 防腐涂层 中（M） 7~15
耐久性 高（H）
图1 涂料选择“五步法” 15~25
极高（VH） ≥25
Fig. 1 Five-step method for coatings selection

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