粉末涂料中的加速劑對涂膜耐候性與抗紫外線性能的影響

在現(xiàn)代工業(yè)涂裝領域，粉末涂料因其環(huán)保、高效、耐用等優(yōu)點而備受青睞。尤其在建筑、汽車、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，隨著應用環(huán)境的日益復雜化，特別是戶外使用時面臨的陽光暴曬、雨水沖刷、溫差變化等問題，人們對粉末涂料的耐候性和抗紫外線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越來越重要的角色。本文將從多個角度出發(fā)，深入探討加速劑在提升涂膜耐候性和抗紫外線性能方面的作用機制、種類選擇、實際應用效果以及相關參數(shù)指標，并結(jié)合國內(nèi)外研究文獻進行總結(jié)分析。

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一、什么是“加速劑”？

所謂“加速劑”，顧名思義，就是用來加快化學反應速率的一類物質(zhì)。在粉末涂料體系中，加速劑主要指的是能夠促進樹脂與固化劑之間交聯(lián)反應的助劑。常見的加速劑包括咪唑類、叔胺類、金屬鹽類、硫醇類化合物等。

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性能方面，合適的加速劑不僅不會帶來負面影響，反而能起到一定的輔助增強作用。

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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、氧氣、濕氣、溫度變化等）長期作用而不發(fā)生顯著劣化的性能。對于粉末涂料而言，良好的耐候性意味著涂層不易粉化、變色、開裂或脫落。

1. 加速劑對交聯(lián)密度的影響

加速劑通過促進樹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(jié)構(gòu)更加致密，孔隙率更低，從而減少了水分、氧氣和紫外線的滲透路徑，有效延緩了老化過程。

加速劑類型	典型代表	固化溫度（℃）	固化時間（min）	對交聯(lián)密度的影響
咪唑類	2-甲基咪唑	180	15	顯著提高
叔胺類	DMP-30	200	10	中等程度提高
硫醇類	TGA	160	20	輕微提高
金屬鹽類	ZnO	220	12	顯著提高

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(xiàn)象。這種作用有助于維持涂膜分子結(jié)構(gòu)的完整性，間接提升了其耐候性。

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三、加速劑對抗紫外線性能的幫助

紫外線（UV）是導致有機涂層老化的主要因素之一。它會破壞聚合物鏈段，引發(fā)降解反應，導致顏色褪變、光澤下降、機械性能下降等問題。

1. 改善樹脂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

加速劑通過優(yōu)化固化反應路徑，使得樹脂在固化過程中形成更穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠更好地抵御紫外線帶來的能量沖擊，減少光降解的可能性。

2. 協(xié)同紫外線吸收劑發(fā)揮作用

許多粉末涂料配方中都會添加紫外線吸收劑（如苯并三唑類、二苯甲酮類等），以直接吸收或反射紫外線。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	是否影響UV吸收劑	協(xié)同效果	實測UV透過率下降幅度
咪唑類	是	強	15%~20%
叔胺類	否	中	10%~15%
硫醇類	否	弱	5%~10%
金屬鹽類	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激發(fā)產(chǎn)生的自由基，從而減緩光老化過程。這種“間接防護”作用雖然不如專門的紫外線吸收劑那樣立竿見影，但在整體配方設計中仍不可忽視。

加速劑種類	是否影響UV吸收劑	協(xié)同效果	實測UV透過率下降幅度
咪唑類	是	強	15%~20%
叔胺類	否	中	10%~15%
硫醇類	否	弱	5%~10%
金屬鹽類	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激發(fā)產(chǎn)生的自由基，從而減緩光老化過程。這種“間接防護”作用雖然不如專門的紫外線吸收劑那樣立竿見影，但在整體配方設計中仍不可忽視。

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四、不同類型加速劑的優(yōu)缺點對比

為了幫助讀者更好地理解各類加速劑的特點，下面列出一份詳細的對比表格：

類別	優(yōu)點	缺點	適用場景
咪唑類	固化速度快，催化效率高，價格適中	高溫下易揮發(fā)，可能影響儲存穩(wěn)定性	工業(yè)涂裝、建筑鋁材
叔胺類	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	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(yī)療器械
金屬鹽類	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	戶外鋼結(jié)構(gòu)、橋梁防腐

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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。過多的加速劑會導致以下問題：

• 固化速度過快：容易造成流平不良、橘皮、針孔等表面缺陷；
• 熱穩(wěn)定性下降：在高溫環(huán)境下可能出現(xiàn)提前固化或焦化；
• 成本上升：部分高性能加速劑價格昂貴，過度使用不經(jīng)濟。

因此，在實際生產(chǎn)中應根據(jù)具體工藝條件（如烘烤溫度、時間、涂層厚度）以及所用樹脂類型（如環(huán)氧、聚酯、丙烯酸）來調(diào)整加速劑的種類與用量。

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六、案例分析：某戶外鋁型材涂裝項目中的加速劑應用

某大型鋁型材生產(chǎn)廠家曾面臨涂膜在戶外使用一年后出現(xiàn)明顯黃變的問題。經(jīng)過技術(shù)團隊分析發(fā)現(xiàn)，原配方中使用的叔胺類加速劑雖促進了固化，但未能有效提升涂膜的耐紫外性能。

隨后改用咪唑類復合加速劑，并配合苯并三唑類紫外線吸收劑，結(jié)果如下：

項目	原配方	新配方	提升幅度
黃變指數(shù)Δb*	+4.5	+1.2	下降73%
UV透過率	28%	9%	下降68%
附著力（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，還能顯著提升產(chǎn)品的耐候與抗紫外性能。

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七、結(jié)語：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、更長壽命的方向邁進。在這個過程中，加速劑作為連接基礎樹脂與終性能之間的“橋梁”，其重要性不容小覷。

未來的趨勢將是“功能復合型加速劑”的開發(fā)與應用——既能促進固化，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)在此領域深耕細作，為整個行業(yè)注入新的活力。

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參考文獻（國內(nèi)篇）

1. 王偉, 李紅梅. 粉末涂料用加速劑的研究進展[J]. 涂料工業(yè), 2020, 50(6): 56-62.
2. 張強, 陳磊. 紫外線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.
3. 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）

1. Smith, J., & Brown, R. (2018). The Role of Accelerators in Powder Coating Performance. Journal of Coatings Technology and Research, 15(4), 677–685.
2. Nakamura, H., & Yamamoto, T. (2020). Synergistic Effects Between UV Absorbers and Accelerators in Thermosetting Powder Coatings. Progress in Organic Coatings, 143, 105582.
3. 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.

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寫在后：

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。

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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，組合料儲存時間長；

• 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(wěn)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(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；

• NT CAT T-125 有機錫類強凝膠催化劑，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(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。