粉末涂料用加速劑對涂膜耐候性、抗紫外線(xiàn)性能的輔助作用
粉末涂料中的加速劑對涂膜耐候性與抗紫外線(xiàn)性能的影響
在現代工業(yè)涂裝領(lǐng)域，粉末涂料因其環(huán)保、高效、耐用等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。尤其在建筑、汽車(chē)、家電、管道等行業(yè)中，粉末涂料已經(jīng)成為主流涂裝材料之一。然而，隨著(zhù)應用環(huán)境的日益復雜化，特別是戶(hù)外使用時(shí)面臨的陽(yáng)光暴曬、雨水沖刷、溫差變化等問(wèn)題，人們對粉末涂料的耐候性和抗紫外線(xiàn)能力提出了更高的要求。
在這種背景下，“加速劑”作為一種功能性助劑，在粉末涂料配方中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色。本文將從多個(gè)角度出發(fā)，深入探討加速劑在提升涂膜耐候性和抗紫外線(xiàn)性能方面的作用機制、種類(lèi)選擇、實(shí)際應用效果以及相關(guān)參數指標，并結合國內外研究文獻進(jìn)行總結分析。
一、什么是“加速劑”？
所謂“加速劑”，顧名思義，就是用來(lái)加快化學(xué)反應速率的一類(lèi)物質(zhì)。在粉末涂料體系中，加速劑主要指的是能夠促進(jìn)樹(shù)脂與固化劑之間交聯(lián)反應的助劑。常見(jiàn)的加速劑包括咪唑類(lèi)、叔胺類(lèi)、金屬鹽類(lèi)、硫醇類(lèi)化合物等。
雖然加速劑的主要作用是提高固化速度和降低固化溫度，但其對涂膜終性能的影響遠不止于此。尤其是在耐候性和抗紫外線(xiàn)性能方面，合適的加速劑不僅不會(huì )帶來(lái)負面影響，反而能起到一定的輔助增強作用。
二、加速劑如何影響涂膜的耐候性？
耐候性是指材料在自然環(huán)境中抵抗氣候因素（如紫外線(xiàn)、氧氣、濕氣、溫度變化等）長(cháng)期作用而不發(fā)生顯著(zhù)劣化的性能。對于粉末涂料而言，良好的耐候性意味著(zhù)涂層不易粉化、變色、開(kāi)裂或脫落。
1. 加速劑對交聯(lián)密度的影響
加速劑通過(guò)促進(jìn)樹(shù)脂與固化劑之間的交聯(lián)反應，提高了涂膜的交聯(lián)密度。高交聯(lián)密度的涂膜結構更加致密，孔隙率更低，從而減少了水分、氧氣和紫外線(xiàn)的滲透路徑，有效延緩了老化過(guò)程。
| 加速劑類(lèi)型 | 典型代表 | 固化溫度（℃） | 固化時(shí)間（min） | 對交聯(lián)密度的影響 |
|---|---|---|---|---|
| 咪唑類(lèi) | 2-甲基咪唑 | 180 | 15 | 顯著(zhù)提高 |
| 叔胺類(lèi) | DMP-30 | 200 | 10 | 中等程度提高 |
| 硫醇類(lèi) | TGA | 160 | 20 | 輕微提高 |
| 金屬鹽類(lèi) | ZnO | 220 | 12 | 顯著(zhù)提高 |
2. 抑制副反應的發(fā)生
某些加速劑還具有抑制副反應的功能，例如減少過(guò)氧化物分解產(chǎn)生的自由基，從而降低因自由基引發(fā)的鏈斷裂現象。這種作用有助于維持涂膜分子結構的完整性，間接提升了其耐候性。
三、加速劑對抗紫外線(xiàn)性能的幫助
紫外線(xiàn)（UV）是導致有機涂層老化的主要因素之一。它會(huì )破壞聚合物鏈段，引發(fā)降解反應，導致顏色褪變、光澤下降、機械性能下降等問(wèn)題。
1. 改善樹(shù)脂結構的穩定性
加速劑通過(guò)優(yōu)化固化反應路徑，使得樹(shù)脂在固化過(guò)程中形成更穩定的空間網(wǎng)絡(luò )結構。這種結構能夠更好地抵御紫外線(xiàn)帶來(lái)的能量沖擊，減少光降解的可能性。
2. 協(xié)同紫外線(xiàn)吸收劑發(fā)揮作用
許多粉末涂料配方中都會(huì )添加紫外線(xiàn)吸收劑（如苯并三唑類(lèi)、二苯甲酮類(lèi)等），以直接吸收或反射紫外線(xiàn)。加速劑的存在可以改善這些添加劑在涂層中的分散性和相容性，使其發(fā)揮更佳效果。
| 加速劑種類(lèi) | 是否影響UV吸收劑 | 協(xié)同效果 | 實(shí)測UV透過(guò)率下降幅度 |
|---|---|---|---|
| 咪唑類(lèi) | 是 | 強 | 15%~20% |
| 叔胺類(lèi) | 否 | 中 | 10%~15% |
| 硫醇類(lèi) | 否 | 弱 | 5%~10% |
| 金屬鹽類(lèi) | 是 | 強 | 18%~22% |
3. 減少光引發(fā)自由基生成
部分加速劑具有一定的抗氧化性能，可以在一定程度上清除由紫外線(xiàn)激發(fā)產(chǎn)生的自由基，從而減緩光老化過(guò)程。這種“間接防護”作用雖然不如專(zhuān)門(mén)的紫外線(xiàn)吸收劑那樣立竿見(jiàn)影，但在整體配方設計中仍不可忽視。
| 加速劑種類(lèi) | 是否影響UV吸收劑 | 協(xié)同效果 | 實(shí)測UV透過(guò)率下降幅度 |
|---|---|---|---|
| 咪唑類(lèi) | 是 | 強 | 15%~20% |
| 叔胺類(lèi) | 否 | 中 | 10%~15% |
| 硫醇類(lèi) | 否 | 弱 | 5%~10% |
| 金屬鹽類(lèi) | 是 | 強 | 18%~22% |
3. 減少光引發(fā)自由基生成
部分加速劑具有一定的抗氧化性能，可以在一定程度上清除由紫外線(xiàn)激發(fā)產(chǎn)生的自由基，從而減緩光老化過(guò)程。這種“間接防護”作用雖然不如專(zhuān)門(mén)的紫外線(xiàn)吸收劑那樣立竿見(jiàn)影，但在整體配方設計中仍不可忽視。
四、不同類(lèi)型加速劑的優(yōu)缺點(diǎn)對比
為了幫助讀者更好地理解各類(lèi)加速劑的特點(diǎn)，下面列出一份詳細的對比表格：
| 類(lèi)別 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用場(chǎng)景 |
|---|---|---|---|
| 咪唑類(lèi) | 固化速度快，催化效率高，價(jià)格適中 | 高溫下易揮發(fā)，可能影響儲存穩定性 | 工業(yè)涂裝、建筑鋁材 |
| 叔胺類(lèi) | 固化活性強，低溫固化性能好 | 易吸濕，可能導致涂膜起泡 | 家電、輕工產(chǎn)品 |
| 硫醇類(lèi) | 柔韌性好，適合低溫快速固化 | 成本較高，氣味較大 | 包裝設備、醫療器械 |
| 金屬鹽類(lèi) | 耐候性強，可與其他助劑協(xié)同使用 | 固化溫度偏高，對設備要求較高 | 戶(hù)外鋼結構、橋梁防腐 |
五、加速劑的用量控制與配方平衡
雖然加速劑在提升涂膜性能方面有諸多好處，但其添加量必須嚴格控制。過(guò)多的加速劑會(huì )導致以下問(wèn)題：
- 固化速度過(guò)快：容易造成流平不良、橘皮、針孔等表面缺陷；
- 熱穩定性下降：在高溫環(huán)境下可能出現提前固化或焦化；
- 成本上升：部分高性能加速劑價(jià)格昂貴，過(guò)度使用不經(jīng)濟。
因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應根據具體工藝條件（如烘烤溫度、時(shí)間、涂層厚度）以及所用樹(shù)脂類(lèi)型（如環(huán)氧、聚酯、丙烯酸）來(lái)調整加速劑的種類(lèi)與用量。
六、案例分析：某戶(hù)外鋁型材涂裝項目中的加速劑應用
某大型鋁型材生產(chǎn)廠(chǎng)家曾面臨涂膜在戶(hù)外使用一年后出現明顯黃變的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)技術(shù)團隊分析發(fā)現，原配方中使用的叔胺類(lèi)加速劑雖促進(jìn)了固化，但未能有效提升涂膜的耐紫外性能。
隨后改用咪唑類(lèi)復合加速劑，并配合苯并三唑類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑，結果如下：
| 項目 | 原配方 | 新配方 | 提升幅度 |
|---|---|---|---|
| 黃變指數Δb* | +4.5 | +1.2 | 下降73% |
| UV透過(guò)率 | 28% | 9% | 下降68% |
| 附著(zhù)力（劃格法） | 1級 | 0級 | 提升 |
| 老化測試（QUV，500h） | 失光率達35% | 失光率僅8% | 顯著(zhù)改善 |
這一案例表明，合理選擇加速劑不僅能提高施工效率，還能顯著(zhù)提升產(chǎn)品的耐候與抗紫外性能。
七、結語(yǔ)：選對加速劑，讓涂膜“青春永駐”
粉末涂料行業(yè)的發(fā)展，早已不再是單純的環(huán)保替代品之爭，而是向更高性能、更長(cháng)壽命的方向邁進(jìn)。在這個(gè)過(guò)程中，加速劑作為連接基礎樹(shù)脂與終性能之間的“橋梁”，其重要性不容小覷。
未來(lái)的趨勢將是“功能復合型加速劑”的開(kāi)發(fā)與應用——既能促進(jìn)固化，又能協(xié)同其他助劑提升耐候、抗UV、防腐等綜合性能。我們期待更多科研人員與企業(yè)在此領(lǐng)域深耕細作，為整個(gè)行業(yè)注入新的活力。
參考文獻（國內篇）
- 王偉, 李紅梅. 粉末涂料用加速劑的研究進(jìn)展[J]. 涂料工業(yè), 2020, 50(6): 56-62.
- 張強, 陳磊. 紫外線(xiàn)吸收劑與加速劑在粉末涂料中的協(xié)同效應研究[J]. 表面技術(shù), 2021, 50(3): 102-107.
- 劉洋, 王曉峰. 加速劑對環(huán)氧/聚酯粉末涂料耐候性的影響[J]. 中國涂料, 2019, 34(10): 33-37.
參考文獻（國外篇）
- Smith, J., & Brown, R. (2018). The Role of Accelerators in Powder Coating Performance. Journal of Coatings Technology and Research, 15(4), 677–685.
- Nakamura, H., & Yamamoto, T. (2020). Synergistic Effects Between UV Absorbers and Accelerators in Thermosetting Powder Coatings. Progress in Organic Coatings, 143, 105582.
- Johnson, M. L., & Taylor, S. (2017). Advanced Curing Agents for Enhanced Weathering Resistance in Industrial Powder Coatings. Surface Coatings International Part B: Coatings Transactions, 100(2), 123–131.
寫(xiě)在后：
正如人生需要“催化劑”才能精彩紛呈，粉末涂料也需要加速劑的助力才能在風(fēng)雨中屹立不倒。愿每一位從事涂料行業(yè)的同仁都能找到屬于自己的那款“加速劑”，讓我們的涂膜在歲月的洗禮中依然光彩照人。
====================聯(lián)系信息=====================
聯(lián)系人： 吳經(jīng)理
手機號碼： 18301903156 (微信同號)
聯(lián)系電話(huà)： 021-51691811
公司地址: 上海市寶山區淞興西路258號
===========================================================
聚氨酯防水涂料催化劑目錄
-
NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
-
NT CAT C-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；
-
NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；
-
NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲存時(shí)間長(cháng)；
-
NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
-
NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；
-
NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；
-
NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
-
NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；
-
NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；
-
NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結構泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
-
NT CAT T-125 有機錫類(lèi)強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。