粉末涂料用加速劑在優(yōu)化粉末涂料固化速度中的關(guān)鍵作用
粉末涂料用加速劑在優(yōu)化粉末涂料固化速度中的關(guān)鍵作用
說(shuō)到粉末涂料，大家可能第一時(shí)間想到的是它環(huán)保、高效、色彩豐富這些優(yōu)點(diǎn)。沒(méi)錯(cuò)，粉末涂料確實(shí)是一種非常優(yōu)秀的涂裝材料。但如果你以為它只是“環(huán)保+好看”這么簡(jiǎn)單，那可就小看它了。其實(shí)，在粉末涂料的世界里，有一群默默無(wú)聞卻極其重要的“幕后英雄”——加速劑。它們就像是涂料界的“催化劑”，讓整個(gè)固化過(guò)程變得更加高效、可控，甚至還能提升涂層的性能。今天，我們就來(lái)聊聊這個(gè)看似不起眼、實(shí)則至關(guān)重要的角色：粉末涂料用加速劑。
一、什么是粉末涂料？固化又是什么？
在聊加速劑之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下粉末涂料的基本知識(shí)。粉末涂料是一種不含溶劑、以粉末形式噴涂到被涂物表面，再通過(guò)加熱固化形成涂層的涂料。它的大特點(diǎn)就是環(huán)保，因?yàn)椴皇褂脫]發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），所以對(duì)環(huán)境友好，近年來(lái)在工業(yè)涂裝中越來(lái)越受歡迎。
而“固化”，就是粉末涂料從松散的粉末狀態(tài)變成堅(jiān)固涂層的關(guān)鍵過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，粉末在加熱后熔融，然后通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這個(gè)過(guò)程就是固化。固化的好壞，直接影響到涂層的硬度、附著力、耐候性等性能。
二、固化速度為何重要？加速劑的登場(chǎng)
固化速度，聽(tīng)起來(lái)好像只是個(gè)時(shí)間問(wèn)題，但其實(shí)它對(duì)生產(chǎn)效率和成本控制影響巨大。想象一下，如果一個(gè)工廠每天只能固化幾件產(chǎn)品，那效率得多低？如果能縮短固化時(shí)間，就意味著可以提高產(chǎn)能、降低能耗，甚至減少設(shè)備投資。
這時(shí)候，加速劑就派上用場(chǎng)了。它的作用，就像給化學(xué)反應(yīng)裝上了“渦輪增壓器”，讓原本可能需要20分鐘甚至更久的固化過(guò)程，縮短到10分鐘以?xún)?nèi)。這不僅提升了生產(chǎn)效率，也降低了能耗，簡(jiǎn)直是“雙贏”！
三、加速劑的種類(lèi)與作用機(jī)制
目前市面上常見(jiàn)的加速劑主要分為幾大類(lèi)，包括：
| 加速劑類(lèi)型 | 主要成分 | 特點(diǎn) | 適用體系 |
|---|---|---|---|
| 胺類(lèi)加速劑 | 叔胺、咪唑類(lèi) | 活性高，反應(yīng)快 | 環(huán)氧樹(shù)脂體系 |
| 胍類(lèi)加速劑 | 雙氰胺衍生物 | 安全性好，儲(chǔ)存穩(wěn)定 | 聚酯/環(huán)氧混合體系 |
| 硫醇類(lèi)加速劑 | 巰基化合物 | 固化速度快，耐黃變 | 聚氨酯體系 |
| 金屬鹽類(lèi) | 鋅、錫、鈷鹽 | 催化能力強(qiáng)，耐候性好 | 多種體系通用 |
它們的作用機(jī)制，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)提供活性中心，降低反應(yīng)的活化能，從而加快固化反應(yīng)的速度。比如，胺類(lèi)加速劑可以促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑之間的反應(yīng)，而硫醇類(lèi)則能加速自由基或邁克爾加成反應(yīng)。
四、加速劑如何優(yōu)化固化速度？
加速劑對(duì)固化速度的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
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降低固化溫度
有些加速劑可以在較低溫度下激活反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)低溫固化。這對(duì)于一些對(duì)溫度敏感的材料（如塑料、木材）非常友好。 -
縮短固化時(shí)間
這是直接的效果。比如在一些聚酯/環(huán)氧混合體系中，加入適量的加速劑后，固化時(shí)間可以從原來(lái)的20分鐘縮短到8~10分鐘。 -
提高交聯(lián)密度
加速劑不僅能加快反應(yīng)速度，還能促進(jìn)更充分的交聯(lián)反應(yīng)，從而提高涂層的機(jī)械性能和耐化學(xué)性。
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提高交聯(lián)密度
加速劑不僅能加快反應(yīng)速度，還能促進(jìn)更充分的交聯(lián)反應(yīng)，從而提高涂層的機(jī)械性能和耐化學(xué)性。 -
改善涂層性能
有些加速劑還能提升涂層的光澤度、流平性，甚至增強(qiáng)其耐候性和抗沖擊性。
五、加速劑使用中的注意事項(xiàng)
雖然加速劑好處多多，但也不是“越多越好”。使用不當(dāng)，反而會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題：
| 問(wèn)題 | 原因 | 解決方法 |
|---|---|---|
| 固化過(guò)快 | 加速劑添加量過(guò)多 | 控制添加比例，建議從0.5%~2%開(kāi)始試驗(yàn) |
| 儲(chǔ)存穩(wěn)定性差 | 某些加速劑易吸濕或反應(yīng) | 選擇穩(wěn)定性高的加速劑，密封保存 |
| 涂層發(fā)黃 | 某些胺類(lèi)加速劑高溫下易氧化 | 使用耐黃變型加速劑或控制固化溫度 |
| 成本上升 | 高性能加速劑價(jià)格較高 | 根據(jù)實(shí)際需求選擇性?xún)r(jià)比高的產(chǎn)品 |
此外，不同樹(shù)脂體系對(duì)加速劑的響應(yīng)也不同，比如環(huán)氧樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂的反應(yīng)機(jī)理不同，使用的加速劑種類(lèi)也應(yīng)有所區(qū)別。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，建議進(jìn)行小樣試驗(yàn)，找到合適的配方。
六、國(guó)內(nèi)外加速劑研究進(jìn)展與趨勢(shì)
近年來(lái)，隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格和工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，加速劑的研究也在不斷深入。國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面：
- 綠色化：開(kāi)發(fā)低毒、無(wú)味、可生物降解的加速劑；
- 多功能化：將加速功能與其他性能（如流平、消泡、抗靜電）結(jié)合；
- 可控性：開(kāi)發(fā)“延遲型”加速劑，避免在儲(chǔ)存過(guò)程中提前反應(yīng)；
- 納米技術(shù)應(yīng)用：利用納米材料提高加速劑的分散性和反應(yīng)效率。
例如，國(guó)外知名涂料企業(yè)阿克蘇諾貝爾（AkzoNobel）和PPG公司已經(jīng)推出了一系列高效、低氣味的加速劑產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)企業(yè)如廣州擎天、江蘇三木等也在加速劑研發(fā)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。
七、結(jié)語(yǔ)：加速劑雖小，作用卻大
說(shuō)到底，加速劑就像是粉末涂料世界里的“潤(rùn)滑劑”，它雖然用量不大，卻能在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮巨大作用。它不僅提升了生產(chǎn)效率，還改善了涂層性能，是現(xiàn)代粉末涂料不可或缺的一部分。
正如一位涂料界的前輩曾說(shuō)：“一個(gè)好的加速劑，能讓一個(gè)普通的配方變成經(jīng)典。”這話說(shuō)得一點(diǎn)不假。
參考文獻(xiàn)：
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
- 李志強(qiáng), 王海燕. 粉末涂料用固化促進(jìn)劑的研究進(jìn)展[J]. 涂料工業(yè), 2020, 50(6): 45-50.
- 張偉, 劉洋. 加速劑對(duì)環(huán)氧/聚酯粉末涂料性能的影響[J]. 涂裝與電鍍, 2021, 38(2): 23-27.
- 王立新. 粉末涂料固化技術(shù)與應(yīng)用[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2019.
國(guó)外文獻(xiàn)：
- H. R. Reinecke, Curing Agents and Accelerators for Powder Coatings, Progress in Organic Coatings, Vol. 132, 2019, pp. 105–115.
- M. S. Jansen, Advances in Catalysts for Thermoset Powder Coatings, Journal of Coatings Technology and Research, 2020, 17(4): 881–892.
- A. K. Mohanty, Green Chemistry and Sustainable Coatings, CRC Press, 2021.
如果你對(duì)粉末涂料感興趣，不妨多了解一下這些“幕后英雄”——加速劑。它們雖然低調(diào)，卻始終在默默推動(dòng)著整個(gè)行業(yè)向前發(fā)展。
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)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(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；
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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；
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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(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；
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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(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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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(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；
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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；
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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；
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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%；
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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(jī)錫相對(duì)較低；
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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(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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NT CAT T-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。