薛萌1,2*，丁敬德1,2，吕兴军1，张春1，赵世博2，熊军1，吴钊峰3 (1．广东邦固化学科技有限公司，广东韶关512000；2．广东邦固薄膜涂料创新研究院有限公司，广东韶关512000；
3．新疆大学物理科学与技术学院，新疆乌鲁木齐830000)
Research on the Technology and Application of Self-repairing Coatings for
Automobile Paint Protective Film
Xue Meng1,2*,Ding Jingde1,2,Lv Xingjun1,Zhang Chun1,Zhao Shibo2,Xiong Jun1,Wu Zhaofeng3
(1.Guangdong Banggu Chemical Technology Co.,Ltd.,Shaoguan512000；
2.Guangdong Banggu Film Coating Innovation Academy Co.,Ltd.,Shaoguan512000；
3.School of Physics and Technology,Xinjiang University,Urumqi830000,China)
Abstract:This review comprehensively introduces the technical status and application research status of self-repairing coatings for automobile paint protective film(car clothing film,PPF),involving self-repairing resins,coating formulation technology,coating process,application areas,testing methods,market conditions, etc.Then the review explains the basic principles of self-repairing coating for PPF and the protection of automobile paint,discusses the technical details and existing problems of the self-repairing coating for PPF,and points out its research direction.PPF manufacturers and consumers can have a deeper understanding of self-repairing coating through this review.
Keywords:automobile paint protective film；self-repairing coating；car clothing film；heat-repairing；invisible car suit
汽车漆面保护膜俗称车衣膜，使用时贴在汽车车身漆面上，用于保护车漆，起到防刮擦、耐污渍、耐环境腐蚀、装饰美观等功能。市面上的车衣膜表面一般都涂有自修复涂料，当汽车车身遇到刮擦或轻微碰撞时，只要不伤及车衣基膜本身，细小的划痕可以在短时间内自动消除，或者在受热条件下消除；严重的碰撞伤及基膜时，还可以对车衣膜进行局部更换。因此自修复涂料在车衣膜上的应用，可以对汽车车漆进行有效保护，减少修补车漆的麻烦，避免修补车漆造成的环境污染；还能使汽车车身更加靓丽，提高汽车保值率，满足人们个性化需求，深受市场欢迎[1]。1车衣膜自修复涂料技术
自修复型车衣膜中最关键的材料是自修复涂料，涂料的性能决定了车衣膜的档次差异。高档的车衣膜不仅自修复性能好，而且耐污渍性能强，灰尘、鸟粪、油污、水斑等污渍可以轻易地去除，并且耐候性强、耐黄变，使用寿命能达到3~5年以上。这些优秀性能基本上都要靠最外层的自修复涂料来实现[2]。
1.1自修复树脂
与涂在金属、玻璃、陶瓷等表面的，采用微胶囊缓释技术的“自愈合”型修复涂料不同，用在车衣膜上的自修复涂料实际上是由一种回弹性非常强的高分子树脂材料组成。一般来说，这种自修复树脂都采用的是丙烯酸改性聚氨酯树脂，即聚氨酯丙烯酸酯，既利用了聚氨酯材料的拉伸性、回弹性，又利用了丙烯酸酯材料的耐黄变性、耐候性[3]。
车衣膜自修复树脂从固化方式上分，有热固化、UV光固化两种，因UV光固化型树脂在长期应用中耐候性不佳，容易开裂，因此热固化型应用更为普遍。热固化型自修复树脂中还富含大量羟基，能与固化剂发生反应，提高交联密度，从而提升耐污性能。从修复方式上分，有秒修复和热修复两种，秒修复型不需要外部影响，划痕一般在10~30s内即可自我修复；热修复型需要用60℃以上的热水或热风作用在划痕上，约10~60s后可以修复。早期的车衣膜大多采用秒修复方式，但这种树脂偏软、不够致密，影响了耐污性能，因此市场大部分已转向热修复方式。车衣膜自修复树脂一般为溶剂型，水性自
修复树脂产品非常罕见，并且因生产工艺的限制，自修复树脂很少做成全固含的，通常都包含10%~40%的溶剂。
车衣膜自修复涂料树脂以美国伊士曼、日本迪爱生、日本亚细亚的产品最为领先，国内也有少数企业掌握自修复涂料树脂的合成技术，但起步晚，产品性能没有得到充分验证。
1.2涂料配方与生产
除了自修复树脂以外，车衣膜自修复涂料中还含有流平剂、抗氧化剂、抗涂鸦剂、催干剂、手感剂等各种助剂，有的涂料配方中还添加氟碳树脂来增加耐污性能。为了方便涂布，自修复涂料固含量一般设置在30%~60%，使用乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮等溶剂可以增强自修复树脂溶解力。自修复涂料的生产一般采用常温搅拌的方式，需要注意搅拌时间的控制，保证涂料体系的相容性与稳定性。涂料使用滤芯过滤，保证无杂质和细小颗粒[4]。
自修复涂料为双组分体系，固化剂分开提供，其成分为不黄变型异氰酸酯固化剂。可由不同异氰酸根官能度的固化剂搭配使用，总体异氰酸根的量略高于主体自修复涂料中羟基的量，双组分反应后，能够形成交联的网状结构，提高自修复涂层抗渗透性能。固化剂一般采用科思创N3390和N75，旭化成和万华化学也有对应性能型号；日东东曹的C-2793固化剂，自带修复功能，能够提升自修复涂层的抗拉伸断裂性能。
目前自修复涂料以日本卡秀和日本开思茂的产品较为领先，并且在中国大陆设厂生产，但价格依然昂贵。国内自修复涂料生产企业的优势在于产品服务、价格、定制化开发等方面，其中以邦固化学为代表。许广高速
1.3涂布工艺
车衣膜的基膜有TPU膜和PVC膜两种(市面上的TPH膜实际上也是PVC膜)，厚度为100~200μm，透光率在90%以上。为了增加涂层与基膜的附着力，一般采用直涂方式，但这两种薄膜都比较软，有一定的延展性，如果在薄膜上直接卷对卷涂布自修复涂料，容易拉伸变形；因此往往在TPU膜或PVC膜的一面先附一层PET托底膜，然后在另一面涂布。由于车衣膜贴车的一面还要涂覆压敏胶(如图1所示)，所以自修复涂料和压敏胶先涂哪一面，就成为一个实际问题，涉及到生产良率、外观、涂布。在实际生产中，两种涂布顺序都有厂家采用，但先涂压敏胶再涂自修复涂料的方式更为普遍。
[收稿日期]2021-04-13
[基金项目]2019年广东省科技专项资金-科技型中小企业创新能力提升项目，光学级自修复涂料及系列功能材料的研发和产业化(200713186271243) [作者简介]薛萌(1985-)，男，河南南阳人，博士研究生，主要研究方向为先进光学薄膜涂料和光学胶。*为通讯作者。
2021年第10期广东化工
第48卷总第444期www.gdchem·93
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图1一套典型的隐形车衣膜结构Fig.1A set of typical invisible PPF structure
双组分体系的固化剂在涂布前再与涂料按比例混合，保证体系有4~6h开放时间；涂料混合搅拌时间不低于15min，再经过
静置除泡、抽滤等工序后方可涂布。涂布方式一般采用微凹涂布，
也有企业采用刮刀或者狭缝涂布方式。自修复涂料的涂层厚度通
常为干胶量5~30μm，涂层太薄，划痕容易划破涂层，达不到自
修复性能；涂层太厚，膜材拉伸时涂层容易开裂，另外成本也较
高；因此车衣膜用自修复涂料厚度一般优选为12~18μm。涂布常采用6节烘箱，温度设置为80~120℃，膜材在烘箱中停留1~2 min。出烘箱后，虽然溶剂已经挥发完毕，但涂料并没有完全交联，表面仍然具有粘性，不能直接收卷，往往会在涂层表面覆上一层
离型膜再收卷；这层离型膜优选采用UV离型膜，使用UV固化
涂料作为离型层，致密度更高，可使自修复涂层在交联之后表面
更加平整、光亮，避免出现使用硅油离型膜带来的涂层表面发雾的现象。
待自修复涂料及压敏胶涂布完成、两面分别覆上离型膜后，
再在50~60℃条件下熟化2~3天，使异氰酸酯固化剂与涂料中的
羟基充分交联，形成致密的涂层网状结构。最后将车衣膜裁切成1.5m×15m的标准卷成品出售。
2车衣膜自修复涂料的应用
2.1应用领域
汽车漆面保护膜分为透明的和带颜的两种，分别被称为隐
形车衣膜和车身改膜。隐形车衣膜可以使车漆自身的颜显现
出来，表面都涂有自修复涂料，在阳光照射下车身非常明亮；车身改膜是在贴合胶中加入颜料，从而改变车身原有颜。车身改膜按照档次区分，表面有的涂了、有的没有涂自修复涂料，未来的趋势是车身改膜表面也都要涂自修复涂料，用于快速修复划痕、延长改膜使用寿命。
手机屏幕防爆膜、特别是曲面屏手机屏幕防爆膜，表面也会
涂覆自修复涂料；与车衣膜更多采用热修复涂料相比，手机膜主要采用秒修复涂料，并且着重追求表面爽滑度，要求有超强手感和抗指纹性能；但对于耐候性和耐溶剂性却并不强调，自修复手机膜的使用寿命往往也只有半年左右。
自修复涂料还可用于高档箱包、皮革、工艺品、家居用品、
塑胶外壳等表面保护，有效地降低磨损度，消除划痕、延长寿命。
特别是在箱包、皮革方面的应用，提升产品档次，增加产品附加值。
2.2涂料检测方法
自修复涂料自身的检测指标主要包括外观、固含量、黏度、
细度、羟值、干燥时间、固化剂的NCO含量等，这些都可以根
据国标做详细的检验，本文不做详述。重点是自修复涂料的应用
性能测试，目前国内还没有形成一个统一的行业标准，主要是通过车衣膜的测试来间接反映。2020年全国汽车标准化技术委员会公布了一项行业标准QC/T《汽车漆面保护膜》(征求意见稿)，对车衣膜的大部分物理指标都做了规范性要求，对车衣膜行业很有指导意义。但是该标准毕竟只是针对笼统的汽车漆面保护膜产品，在膜材自修复性能的表述上做了模糊性处理，仅仅以耐划伤性和耐磨性来代表自修复性。而且该标准在涉及车衣膜自修复涂料性能优劣的耐污性能、涂层抗拉伸断裂性、拉伸回弹性、耐紫外光老化性、抗黄变性等关键指标测试方面表述得并不到位，不能不说是一个遗憾。
自修复涂料最关键的修复性能测试，是用特定规格铜刷在涂
层表面来回划若干次，形成划痕，再用开水浇在划痕上，观察修
复的效果。
耐污性能测试通常是用特定型号的油性及水性记号笔在涂层
表面画圈，然后用绒布干擦及蘸取不同溶剂(水、酒精、丙酮、化
油器)来擦拭，观察笔迹能够被擦掉的程度、和笔墨渗透到涂层里
面的程度。
涂层抗拉伸断裂性测试是裁取一定长度和宽度的车衣膜样
条，沿纵向用力拉伸，直至涂层出现裂纹为止；记录样条此时的拉伸长度，与原长度的比值，可反映自修复涂料的抗拉伸性，比值越大，说明抗拉伸性越好。目前车衣膜自修复涂料的抗拉伸断裂性比值一般可达到80%~150%。
拉伸回弹性测试是将车衣膜样条拉伸到涂层还未出现裂纹时的特定长度，松开样条；记录样条此时的长度，与原长度的比值，可反映自修复涂料的拉伸回弹性，比值越小，说明回弹性越好。涂层抗拉伸断裂性和拉伸回弹性，整体反映了车衣膜在施工时，包角部位需要强力拉伸车衣膜的事实，是考验自修复涂层性能的重要指标。
耐紫外光老化性和抗黄变性是反映车衣膜使用寿命的重要指标，也是消费者最关心的产品质量问题，通常采用QUV老化试验箱和太阳光黄变老化试验箱来测试，能够达到不同的级别则间接反映使用寿命有多长。
以上为车衣膜自修复涂料的通用检测办法，期待行业内有更合理的、更为制造厂商和消费者接受的、关于汽车漆面保护膜和自修复涂层的标准出现。
2.3市场状况
车衣膜的主要品牌有3M、龙膜(LLumar)、威固(V-KOOL)、圣科(SunTek)、XPEL等，这些膜由国外直接生产或在国内代工。国内车衣膜生产厂商有康得新、通利、乐凯、博卡、鑫瑞、佳诚等，但基本上还没有形成有号召力的品牌。
车衣膜价格昂贵，消费者贴一套隐形车衣膜，加上人工费用大概需要5000~20000元，其中较便宜的是PVC车衣，较贵的是TPU车衣。因此目前车衣膜应用还主要集中在高端车型、特别是B级以上车型上，家用型A级车贴车衣膜的还比较少。但随着乘用车市场结构的变化、车衣膜成本降低、人们消费观念的变化、年轻消费者体增加、环保对汽车修补漆市场压力上升等因素影响，车衣膜的市场容量将越来越大。
宝马m3挑战赛怎么玩国内当前车衣膜用自修复涂料的市场量仅有600~1000吨/年，但我国是全球最大的汽车市场，每年新增乘用车约2000万辆，假若所有汽车都贴车衣，仅汽车市场每年自修复涂料的市场量将超过10000吨，价值超过15亿元。
大众途昂2021款价格及图片3车衣膜自修复涂料研究方向
车衣膜自修复涂料在经过近十年来的蓬勃发展，已经形成了一定技术基础、市场规模和行业准则，但市场和技术仍然是在变化中，不断有新技术、新产品的出现来改变这个行业，自修复涂料研究也在朝着更深层次方向发展[5]。
3.1性能提升
当前车衣膜自修复涂料的性能并不是最完美的，几个主要性能指标(修复性能、耐污性能、拉伸性能、使用寿命)对于涂料的要求是相互矛盾的，因而自修复涂料生产厂家往往提供的是一个各方面性能相对平衡的方案，不同厂家涂料的侧重点各有不同。
但是人们对于性能的极致追求是不断提升的，这就对涂料厂商提出更高的要求。高标准的自修复涂料应该是在透明性、附着力、使用工艺不变的情况下，达到划痕超快修复、污迹用绒布干擦即可去除、涂层抗拉伸断裂比值大于150%、使用寿命5~10年的综合指标。要达到这样的性能，需要涂料厂商和车衣膜制造商共同研究、合作开发。
3.2转涂型自修复涂料
前文提到，为了增加涂层与基膜的附着力，现在自修复涂料都是采用直涂方式；但直涂需要考虑涂完压敏胶后基膜二次进烘箱的种种问题，可能基膜变形、发黄、有析出物等，另外直涂机速也较慢，不
利于产能提高。因此转涂型自修复涂料成为研究的方向，难点在于涂层是溶剂烘干后从离型膜转移到基膜上、与基膜的附着力较差。开发转涂型自修复涂料，需要适当降低UV离型膜的离型力、增加涂料中的交联单元、调整涂料表面能与基膜尽量接近。从这几个方面着手，可有效解决涂层附着力问题，用涂布方式的改变来提高车衣膜产能。
3.3亲水型自修复涂料
为了实现防污性能，现有成熟的自修复涂料都属于疏水型体系，目的是直接杜绝灰尘、污渍，使其尽量不粘在涂层上。但疏水型自修复涂料中大量存在含F、Si元素的基团，涂料树脂偏硬、与基膜附着差，分子量很难做大、内聚力弱、涂层不够致密，细
广东化工2021年第10期·94·www.gdchem第48卷总第444期
小灰尘反而更容易渗透涂层。而亲水型自修复涂料大量采用亲水的羟基、羧基等官能团，可以有效解决上述问题。它除污的原理是：灰尘、污渍可以粘在涂层表面，但不渗透，只要用水冲洗，可以将其完全带走，达到自清洁的效果。亲水型自修复涂料需要从树脂高分子设计上深入研究，做出完全颠覆性的产品。
3.4水性/UV体系
水性或UV固化体系的自修复涂料，目前还远远达不到热固化涂料的性能，但基于环保的压力，以及UV体系占地小、能耗低、工艺简单等优点，水性和UV体系也是研究的重要方向。目前已有相关技术研究，但都不太成熟。
3.5应用领域拓展
自修复涂料作为重要的新型材料，其应用研究也在不断拓展，以满足更多场景的需求。比如当前涂覆型TPU材料正在研究，可以直接将树脂涂布成薄膜，代替现有的PVC膜或流延型TPU膜；自修复涂料可与涂覆型TPU材料的功能进行融合，研制出既可以表面自修复、又能独立涂布成膜的涂料产品。
自修复涂料还可以应用于电化铝烫印箔，用作层外面的保护层涂料(或者直接替代原有层涂料)，起到保护彩亮度或模压信息、磨损自我修复等功能，可制做高端镭射或全转电化铝烫印箔[6]。
4结语
自修复涂料在汽车漆面保护膜上的成功应用，带动了一个庞大行业的发展，目前还处于高速发展期，技术方面还存在着不少问题。未来，有关自修复涂料的新技术、新工艺将改变这个行业，产品更加成熟，相关标准更加规范，使自修复车衣膜能够贴在每一台汽车上。
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(上接第117页)
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(上接第118页)
极易引燃筑物内部空间的易燃物，造成更大规模的火灾，对建筑内财产、人员安全也造成极大威胁。2015年上海教师公寓外墙保温起火，火灾造成多达100多人的伤亡后果，造成巨额经济损失和极其恶劣的社会影响。
因此，建筑消防安全，尤其是高层建筑的消防安全必须予以重视，在建筑向节能化、绿化发展的同时，建筑保温材料防火性能也必须给予重点关注。
5建筑节能与消防安全的改进措施
5.1研发防火性能更优的建筑保温材料
使用外墙保温材料改善建筑物的能耗问题始于20年代的欧美国家和地区，在初期主要是使用有机型保温材料，该类易燃材料的使用为建筑带来了严重的消防安全隐患。同时，无机类保温材料在保温方面的种种缺陷，限制了其在建筑节能发展中的应用。因此，鉴于建筑节能与建筑消防安全现状，进一步开发保温节能效果优异，又能降低建筑火灾风险的节能环保材料尤为重要。
首先，应对现有保温材料的防火性能进行完善和提高。针对有机类保温材料，通过研发新的界面剂和阻燃剂等手段更加有效的提升材料的防火等级，从材料源头实现阻隔火焰传播蔓延。针对无机类保温材料，如岩棉等，应从其易吸水、强度差、施工难度高等方面进行改进，扩大其在建筑保温领域的应用范围。同时，还应加大真空绝热板等新型复合保温材料的研发力度，降低其成本，推广实现其在建筑行业的大规模应用。
5.2改进建筑施工技术，规范建筑施工标准
首先控制建筑施工中材料进场环节，出台相关标准和法律法规，严查保温材料的质量，严禁不合格的产品用于建筑施工。其次，改进施工技术，采用更加合理的围护保温体系，采用预制保温板等手段，
新大捷龙降低施工难度。同时，还应通过改进建筑门窗、增加分隔防火带等手段，降低建筑外墙火灾对建筑内部人身财产安全的影响。
6结束语
本文从外墙保温材料角度对建筑节能与消防安全问题进行了探讨，随着社会的发展，我们对建筑节能和安全有更高标准的需求，对建筑外墙保温材料的性能也提出了更高的要求。因此，针对现有建筑技术和保温材料的特点，从建筑本身和材料性能研发方面着手，力求获得更高性能的保温材料，提升建筑保温材料的防火能力，实现对火灾事故有效防控，保障财产和人身安全，为我国建筑消防安全提供坚实基础。
参考文献
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(本文文献格式：赵金鹏，唐孔科，万修芹，等．从外墙保温材料角度浅谈建筑节能与消防安全[J]．广东化工，2021，48(10)：118)
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