拒絕污染，所企合作攻關水性底涂樹脂

　　“大多數油性底涂含有二甲苯有機物，每1000克的油性底涂中約有700克的揮發性苯，在生產和使用油性底涂過程中，這些苯釋放到了大氣中，會給環境造成污染。”中國科學院長春應用化學研究所副研究員張紅明告訴《中國科學報》。

　　日前，中科院STS計劃區域重點項目“千噸級汽車保險杠水性底涂關鍵技術”通過驗收，張紅明是該項目的負責人。他介紹，通過與長春一汽富維東陽汽車塑料零部件有限公司合作，項目建設完成了一條年產1000噸汽車保險杠水性底涂樹脂產業化生產示范線，為實現國產化汽車保險杠的低能耗、低污染涂裝奠定了工業化基礎。

　　企業面臨污染困境

　　近年來，隨著國家對生態環境保護的重視程度不斷提升，低揮發性有機物（VOCs）、低污染一直都是涂料行業追求的發展方向。

　　2020年3月，國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會批準發布了強制性國家標準《車輛涂料中有害物質限量》，對汽車用零部件涂料中的揮發性有機物（VOCs）進行了限量要求，底漆為≤700g/L，色漆≤770g/L，清漆≤560g/L。

　　當前，VOCs的排放管控越來越嚴格，采用低VOCs的環境友好型涂料，如水性漆替代溶劑型涂料，是較徹底地解決VOCs對大氣污染的治本措施。

　　由于水性涂料以水充當溶劑，具有揮發性氣體少、施工時氣味可接受度高、不易燃等優點，涂料行業的“油改水”已在全國各大城市推動開來。

　　吉林省作為汽車產業基地，但保險杠涂裝的相關企業長期面臨著油性底涂給周圍環境造成重大污染的難題，亟需水性底涂核心樹脂來解決此困境。

　　在一次交流中，張紅明發現，長春一汽富維東陽汽車塑料零部件有限公司就面臨著這樣的困境，其汽車保險杠水性底涂核心涂樹脂一直未獲得突破性進展，導致了保險杠底涂無法完成水性化涂裝。

　　2020年，長春應化所牽頭設立了中科院科技服務網絡計劃（STS計劃）區域重點項目“千噸級汽車保險杠水性底涂關鍵技術”，攜手長春一汽富維東陽汽車塑料零部件有限公司，攻關汽車保險杠水性底涂核心涂樹脂。

　　攜手攻關水性樹脂

　　張紅明團隊在水性樹脂領域有著多年的積累，并開發 “水性樹脂的制備方法及水性涂料組合”的發明ZL。

　　采用該ZL制備的水性樹脂的主鏈結構中包括環氧樹脂基團、丙烯酸樹脂基團和聚氨酯基團。由于水性樹脂具有無毒無害的性質，減少了有機溶劑的揮發給環境帶來的危害，可以滿足企業的需求。

　　在此基礎上，長春應化所與企業開展了成功的合作。2019年，張紅明團隊與吉林天澤二氧化碳科技有限公司合作，建設年產1萬噸二氧化碳基汽車內飾水性膠粘劑項目。

　　據介紹，該項目采用二氧化碳基汽車內飾水性膠粘劑制備技術和二氧化碳基水性樹脂合成技術，研發生產具有自主知識產權的汽車內飾水性膠粘劑產品，可以有效利用廢棄二氧化碳，每年減排二氧化碳27萬噸，對探索建設資源節約型、環境友好型社會具有借鑒意義。

　　張紅明指出，STS計劃項目以原來成熟的二氧化碳基水性聚氨酯技術作為主體，在此基礎上引入了低表面能結構的烯烴結構基團作為接枝組分，提高了水性樹脂在保險杠聚丙烯這種低極性基材上的綜合性能，滿足企業對保險杠水性底涂樹脂要求。

　　“千噸級汽車保險杠水性底涂關鍵技術”的核心是水性底涂樹脂的性能突破，屬于一項化工水性樹脂產品的工業化生產技術。張紅明介紹，該技術主要難點是水性底涂樹脂能否達到保險杠底涂樹脂性能要求，包括硬度、耐水等性能。

　　記者還了解到，在STS計劃項目立項前，長春應化所不僅選擇了從事5年以上的具有水性樹脂設計和合成的相關人員加入項目團隊，而且選擇了具有豐富產業化經驗的工程人員參與該項目。

　　首次合作慢慢磨合

　　2021年10月，為落實《中國第一汽車集團有限公司·中國科學院戰略合作框架協議》內容，中國科學院長春分院組織一汽集團與長春應化所召開技術對接會。

　　作為一汽集團富維公司的企業，長春一汽富維東陽汽車塑料零部件有限公司在與應化所進行技術交流的時候，達成了STS計劃項目的共識。

　　這也是雙方的第一次合作。

　　在合作過程中，難免會遇到一些困難。“最大的困難是水性樹脂生產出來后，我們還需要和企業進一步溝通產品試制。”張紅明表示，由于企業有生產任務，但要使用對方的生產線進行試制，就得抽時間空出一條生產線進行試制。企業比較配合，只是在溝通過程中比較耗費精力，需要慢慢磨合。

　　據悉，長春一汽富維東陽汽車塑料零部件有限公司涉及到保險杠的總成業務，保險杠材料的制備也是該公司的重要業務內容。雙方合作完成的年產1000噸汽車保險杠水性底涂樹脂產業化生產示范線于2020年11月安裝完成，2021年5月份完成調試，每年可新增產值1億元。

　　張紅明算了一筆賬：“如果未來水性底涂樹脂可代替目前50%的油性底涂市場，按照目前市場用量計算，水性底涂樹脂年用量可達3.5萬噸，有望形成35億元以上市場。

　　“該項目落地順利將解決保險杠涂裝領域的水性化涂裝進程，改善相關企業的生態環境，為汽車綠色裝備制造邁出重要的一步。”張紅明說。

　　近期，生物降解材料也引起了長春一汽富維東陽汽車塑料零部件有限公司的關注。張紅明透露，目前雙方正在商談生物降解材料在保險杠材料中的應用可行性。