随着汽车工业的快速发展，消费者对汽车外观的要求日益提高，尤其是对漆面的光泽度、色彩饱满度、耐候性以及环保性能提出了更高的要求。传统的汽车涂装工艺通常包括底漆、色漆和罩光清漆三层结构，其中罩光清漆的主要作用是提高漆面的光泽度和耐候性。然而，这种多层涂装工艺存在以下技术问题：传统涂装工艺需要多次喷涂和烘烤，工艺复杂，且增加了生产时间和能源消耗，导致生产成本上升；多层涂装过程中使用的溶剂和挥发性有机化合物（VOC）排放量较大，对环境造成污染，环保性能差，不符合日益严格的环保法规要求。除此之外，传统多层涂装在局部修补时，难以实现与原漆面完全一致的效果，增加了维修难度和成本。

水性单涂层实色漆材料主要由丙烯酸树脂与三聚氰胺组成，可以显著提高涂膜的硬度、耐磨性、耐溶剂性等性能，具有良好的抗起泡性和流挂性，施工窗口较宽，且VOC排放极低。更重要的是，汽车单涂层实色漆材料在传统的工艺基础上取消了清漆喷涂、色漆闪干、清漆流平等涂装工艺，在闪干、预烘、烘干等流程完成后，即完成整个涂装过程，大大提高生产节拍，降低能源消耗，设备投资低，生产成本低、节奏快、效益高。但其受配方设计及施工工艺等因素影响，单涂层面漆很容易出现流挂、橘皮等不良外观表现，在耐酸碱水解性方面与溶剂型面漆相比也还有一定的差距。

专利CN114213916B提供了一种汽车免罩光水性素色面漆的制备方法，其光泽、耐水、耐候性方面均表现良好，但是在色浆研磨部分添加了主树脂丙烯酸分散体9160进行研磨，进一步限制了该色浆的普适性；酸碱环境下均发生了轻微变色和失光现象，这是由于催干剂CYCAT 4045的加入影响较大；同时CYCAT 4045的加入会影响原漆的储存，导致原漆有效期缩短。

免罩光水性素色面漆配方

水性羟基丙烯酸酯分散体：40~50份；改性氨基树脂：8-10份；水性封闭型异氰酸酯：2~4份；溶剂A：3~4份；溶剂B：0.5~1份；溶剂C：1~3份；基材润湿剂：0.5~1份；聚氨酯增稠剂：0.5~2份；水性色浆：25~28份；pH调节剂：0.2~0.8份；去离子水：6~10份。

水性羟基丙烯酸酯分散体的制备方法为：将甲基丙烯酸三甲氧基硅羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯与全氟壬烯氧基苯磺酸钠混合，加入去离子水作为分散介质，高速剪切后得乳化液；向乳化液中加入过硫酸铵作为热引发剂，反应完毕后，加入二甲基乙醇胺调节体系酸碱度至中性，过滤后蒸发干燥，得水性羟基丙烯酸酯分散体。

甲基丙烯酸三甲氧基硅羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的质量比为1:3:2；全氟壬烯氧基苯磺酸钠的添加量为甲基丙烯酸三甲氧基硅羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯总质量的0.5~0.8wt%；过硫酸铵的添加量为乳化液的0.2wt%。

改性氨基树脂的制备方法为：以无水乙醇为介质，按质量比1:4，将双醛木质素与氨基树脂混合，添加三乙烯二胺为催化剂，通过乙酸调节pH至2~5，以5℃/min的升温速率，由60℃升温至80℃，保温2h，经离心干燥后，得改性氨基树脂；其中，三乙烯二胺的添加量为氨基树脂的0.6~1.2wt%。

氨基树脂为CYMEL 325:CYMEL 303=5~7:1；所述双醛木质素的制备方法为：按摩尔比2:1，将1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐与硫酸盐木质素混合，于无水乙醇中90℃恒温、200W超声解聚，解聚完成后进行离心洗涤干燥，得到解聚硫酸盐木质素；按摩尔比为1:0.05:1.2，将解聚硫酸盐木质素与醛脱氢酶、甲酸脱氢酶混合，在pH为6.8的磷酸盐缓冲体系下，45℃恒温水浴耦合40kHz超声处理3h，过滤后进行洗涤干燥，得到双醛木质素。

水性封闭型异氰酸酯的制备方法为：向星型异氰酸酯预聚体中加入甲乙酮肟，60℃反应1.5h，保温30min，加入氨基封端聚醚-聚硅氧烷，65℃下反应1h，按照质量比1:30，将所得产物缓慢加入到0.5wt%的十二烷基苯磺酸钠溶液中，高速剪切乳化20min后，添加纳米纤维素晶体，超声分散30min后，经旋转蒸发，得水性封闭型异氰酸酯；其中，甲乙酮肟及纳米纤维素晶体的添加量分别为星型异氰酸酯预聚体的1wt%、0.5wt%。

星型异氰酸酯预聚体的制备方法为：按摩尔比1:6~10，将三羟甲基丙烷与异佛尔酮二异氰酸酯加入干燥反应釜中，氮气氛围下，加入二月桂酸二丁基锡，75℃下低速搅拌3~5h，得星型异氰酸酯预聚体；其中，所述二月桂酸二丁基锡的添加量为异佛尔酮二异氰酸酯的0.05wt%；所述星型异氰酸酯预聚体黏度为2000~2500 mPa·s。

溶剂A为二乙二醇丁醚、乙二醇己醚、二丙二醇丁醚中的任意一种或多种；所述溶剂B为正丁醇；所述溶剂C为乙醇或异丙醇溶液中的任意一种或多种；所述基材润湿剂为TEGO Twin 4100；所述聚氨酯增稠剂为XS-83；所述色浆为水性通用无树脂色浆；所述pH调节剂为DMEA。

氨基封端聚醚-聚硅氧烷的制备方法为：按摩尔比1:1，将环氧基封端聚硅氧烷与氨基封端聚醚胺混合，按照质量比1:60，加入30wt%的异丙醇溶液作为溶剂，搅拌均匀后，80℃反应5h，经减压蒸馏去除异丙醇溶液后，得氨基封端聚醚-聚硅氧烷。

免罩光水性素色面漆的制备方法，包括以下步骤：

依次向反应容器中加入水性羟基丙烯酸酯分散体、改性氨基树脂、水性封闭型异氰酸酯、溶剂A、溶剂B、溶剂C、基材润湿剂、聚氨酯增稠剂、水性色浆、pH调节剂和去离子水，600~800rpm下搅拌30min，混合均匀后进行过滤，即得免罩光水性素色面漆。

应用效果

1、水性封闭型异氰酸酯与羟基型水性丙烯酸树脂在高温烘烤条件下能够交联形成氨基甲酸酯键，通过氢键网络增强效应，氨基甲酸酯键中的N-H和C=O基团形成三维氢键网络，提高聚合物分子间的交联键能，强化聚合物材料机械性能以及耐化学性，降低流挂现象的发生，使得漆膜理化性能明显提升。

2、通过双醛木质素对氨基树脂进行改性，一方面，氨基树脂中的-CH3OCH3基团醇化后的羟甲基可与双醛木质素聚合链上的醛基发生交联反应，从而消去氨基树脂中残留的亲水基团羟甲基，提高免罩光水性素色面漆耐水性；另一方面，木质素中的醛基（-CHO）与氨基树脂中的伯胺（-NH2）、仲胺（-NH-）能够发生缩合反应，形成可逆亚胺键（C=N），提升氨基树脂的解离键能，进一步提高免罩光水性素色面漆抗酸碱水解能力。

3、水性封闭型异氰酸酯的星型拓扑结构，能够提高封闭型异氰酸酯支化度，提升低剪切黏度，抵抗垂直面流动，改善漆面流挂问题；引入氨基封端聚醚-聚硅氧烷，硅氧烷链段通过氨基与残余-NCO反应接枝到预聚体上，亲水性聚醚链段赋予聚合物分子水分散性，避免面漆储存期分层；疏水性链段聚硅氧烷能够在涂膜固化时迁移至面漆表面，降低面漆表面张力，减少橘皮现象。

4、全氟壬烯氧基苯磺酸钠兼具乳化与表面修饰功能，能够降低羟基型水性丙烯酸树脂的表面张力，改善面漆的流平性，提升涂膜的光滑度和外观质量。

知识延伸：

一、什么是漆膜的表面张力

表面张力是液体能否在固体表面上自发展布(润湿)的关键。在涂料的制造和涂装中，润湿或自发展布是非常必要的条件，如在颜料分散中，漆料对颜料表面的润湿;涂装中涂料对底材的润湿;湿膜表面的流平等都与表面张力相关。因此表面张力是影响涂料质量的关键因素之一。

二、表面张力对漆膜性能的影响

1、表面张力对湿膜流平的影响当乳胶漆施工于底材上，刚形成的湿膜是不平整的，有刷痕、接痕等。依靠乳胶漆的表面张力使湿膜表面流平,因为平整的表面有最小的表面积,即最小的表面能。湿膜的流平过程就是湿膜表面表面张力的均化过程。均化过程可受到湿膜厚度、溶剂挥发、表面张力差和黏度的影响。表面张力差是流平的动力，余者都是对流平的制约。含有表面活性物质的涂料，在湿膜刚形成时，由于表面积突然成倍扩大，所以表面张力高于平衡态。如果达到平衡态所需时间,就会延长流平时间,因为流平是要在有足够流动性前提下才能达到的。在溶剂挥发过程中，湿膜较厚处会有较高的溶剂含量，因而比较薄处容易产生上下的对流，以均化其所含物质。

区间的上下对流，引起了表层区间的浓度差，即表面张力差，从而引起了湿膜的表层流动。如湿膜因溶剂的不断挥发而失去了有效的流动性时，而表层尚未能使表面张力均化，即尚在继续流动中，那么这表层流动和上下对流就被“冻结”而成为表面缺陷。2、表面张力对涂膜附着力的影响涂膜对底材的附着力主要的、普遍存在的是范德华力?？擅飨圆炀醯姆兜铝κ窃诩〉募渚嗄?<0.5mm)，所以乳胶漆对底材没有良好的润湿是不可能进入有效距离的,也就不可能有良好的附着力。因而涂膜对底材的附着必须先润湿底材，使二者建立一个界面，相互接近。

在接近后，聚合物分子在运动中又会以合适的构象使之更接近，甚至穿过界面而相互作用。高分子底材上还可能扩散到底材中而形成扩散界面区，在界面区中，乳胶漆与底材二者的聚合物链相互混杂而达到更好的附着。同时固体表面与所处环境中的物质相互作用而改变了底材的性质。所以为得到良好的附着必须先进行表面预处理，使表面性质达到相对的“一致”。