粉末涂料用加速剂对涂膜耐候性、抗紫外线性能的辅助作用
粉末涂料中的加速剂对涂膜耐候性与抗紫外线性能的影响
在现代工业涂装领域，粉末涂料因其环保、高效、耐用等优点而备受青睐。尤其在建筑、汽车、家电、管道等行业中，粉末涂料已经成为主流涂装材料之一。然而，随着应用环境的日益复杂化，特别是户外使用时面临的阳光暴晒、雨水冲刷、温差变化等问题，人们对粉末涂料的耐候性和抗紫外线能力提出了更高的要求。
在这种背景下，“加速剂”作为一种功能性助剂，在粉末涂料配方中扮演着越来越重要的角色。本文将从多个角度出发，深入探讨加速剂在提升涂膜耐候性和抗紫外线性能方面的作用机制、种类选择、实际应用效果以及相关参数指标，并结合国内外研究文献进行总结分析。
一、什么是“加速剂”？
所谓“加速剂”，顾名思义，就是用来加快化学反应速率的一类物质。在粉末涂料体系中，加速剂主要指的是能够促进树脂与固化剂之间交联反应的助剂。常见的加速剂包括咪唑类、叔胺类、金属盐类、硫醇类化合物等。
虽然加速剂的主要作用是提高固化速度和降低固化温度，但其对涂膜终性能的影响远不止于此。尤其是在耐候性和抗紫外线性能方面，合适的加速剂不仅不会带来负面影响，反而能起到一定的辅助增强作用。
二、加速剂如何影响涂膜的耐候性？
耐候性是指材料在自然环境中抵抗气候因素（如紫外线、氧气、湿气、温度变化等）长期作用而不发生显着劣化的性能。对于粉末涂料而言，良好的耐候性意味着涂层不易粉化、变色、开裂或脱落。
1. 加速剂对交联密度的影响
加速剂通过促进树脂与固化剂之间的交联反应，提高了涂膜的交联密度。高交联密度的涂膜结构更加致密，孔隙率更低，从而减少了水分、氧气和紫外线的渗透路径，有效延缓了老化过程。
| 加速剂类型 | 典型代表 | 固化温度（℃） | 固化时间（尘颈苍） | 对交联密度的影响 |
|---|---|---|---|---|
| 咪唑类 | 2-甲基咪唑 | 180 | 15 | 显着提高 |
| 叔胺类 | DMP-30 | 200 | 10 | 中等程度提高 |
| 硫醇类 | TGA | 160 | 20 | 轻微提高 |
| 金属盐类 | ZnO | 220 | 12 | 显着提高 |
2. 抑制副反应的发生
某些加速剂还具有抑制副反应的功能，例如减少过氧化物分解产生的自由基，从而降低因自由基引发的链断裂现象。这种作用有助于维持涂膜分子结构的完整性，间接提升了其耐候性。
叁、加速剂对抗紫外线性能的帮助
紫外线（鲍痴）是导致有机涂层老化的主要因素之一。它会破坏聚合物链段，引发降解反应，导致颜色褪变、光泽下降、机械性能下降等问题。
1. 改善树脂结构的稳定性
加速剂通过优化固化反应路径，使得树脂在固化过程中形成更稳定的空间网络结构。这种结构能够更好地抵御紫外线带来的能量冲击，减少光降解的可能性。
2. 协同紫外线吸收剂发挥作用
许多粉末涂料配方中都会添加紫外线吸收剂（如苯并叁唑类、二苯甲酮类等），以直接吸收或反射紫外线。加速剂的存在可以改善这些添加剂在涂层中的分散性和相容性，使其发挥更佳效果。
| 加速剂种类 | 是否影响鲍痴吸收剂 | 协同效果 | 实测鲍痴透过率下降幅度 |
|---|---|---|---|
| 咪唑类 | 是 | 强 | 15%~20% |
| 叔胺类 | 否 | 中 | 10%~15% |
| 硫醇类 | 否 | 弱 | 5%~10% |
| 金属盐类 | 是 | 强 | 18%~22% |
3. 减少光引发自由基生成
部分加速剂具有一定的抗氧化性能，可以在一定程度上清除由紫外线激发产生的自由基，从而减缓光老化过程。这种“间接防护”作用虽然不如专门的紫外线吸收剂那样立竿见影，但在整体配方设计中仍不可忽视。
| 加速剂种类 | 是否影响鲍痴吸收剂 | 协同效果 | 实测鲍痴透过率下降幅度 |
|---|---|---|---|
| 咪唑类 | 是 | 强 | 15%~20% |
| 叔胺类 | 否 | 中 | 10%~15% |
| 硫醇类 | 否 | 弱 | 5%~10% |
| 金属盐类 | 是 | 强 | 18%~22% |
3. 减少光引发自由基生成
部分加速剂具有一定的抗氧化性能，可以在一定程度上清除由紫外线激发产生的自由基，从而减缓光老化过程。这种“间接防护”作用虽然不如专门的紫外线吸收剂那样立竿见影，但在整体配方设计中仍不可忽视。
四、不同类型加速剂的优缺点对比
为了帮助读者更好地理解各类加速剂的特点，下面列出一份详细的对比表格：
| 类别 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 咪唑类 | 固化速度快，催化效率高，价格适中 | 高温下易挥发，可能影响储存稳定性 | 工业涂装、建筑铝材 |
| 叔胺类 | 固化活性强，低温固化性能好 | 易吸湿，可能导致涂膜起泡 | 家电、轻工产物 |
| 硫醇类 | 柔韧性好，适合低温快速固化 | 成本较高，气味较大 | 包装设备、医疗器械 |
| 金属盐类 | 耐候性强，可与其他助剂协同使用 | 固化温度偏高，对设备要求较高 | 户外钢结构、桥梁防腐 |
五、加速剂的用量控制与配方平衡
虽然加速剂在提升涂膜性能方面有诸多好处，但其添加量必须严格控制。过多的加速剂会导致以下问题：
- 固化速度过快：容易造成流平不良、橘皮、针孔等表面缺陷；
- 热稳定性下降：在高温环境下可能出现提前固化或焦化；
- 成本上升：部分高性能加速剂价格昂贵，过度使用不经济。
因此，在实际生产中应根据具体工艺条件（如烘烤温度、时间、涂层厚度）以及所用树脂类型（如环氧、聚酯、丙烯酸）来调整加速剂的种类与用量。
六、案例分析：某户外铝型材涂装项目中的加速剂应用
某大型铝型材生产厂家曾面临涂膜在户外使用一年后出现明显黄变的问题。经过技术团队分析发现，原配方中使用的叔胺类加速剂虽促进了固化，但未能有效提升涂膜的耐紫外性能。
随后改用咪唑类复合加速剂，并配合苯并叁唑类紫外线吸收剂，结果如下：
| 项目 | 原配方 | 新配方 | 提升幅度 |
|---|---|---|---|
| 黄变指数Δ产* | +4.5 | +1.2 | 下降73% |
| 鲍痴透过率 | 28% | 9% | 下降68% |
| 附着力（划格法） | 1级 | 0级 | 提升 |
| 老化测试（蚕鲍痴，500丑） | 失光率达35% | 失光率仅8% | 显着改善 |
这一案例表明，合理选择加速剂不仅能提高施工效率，还能显着提升产物的耐候与抗紫外性能。
七、结语：选对加速剂，让涂膜“青春永驻”
粉末涂料行业的发展，早已不再是单纯的环保替代品之争，而是向更高性能、更长寿命的方向迈进。在这个过程中，加速剂作为连接基础树脂与终性能之间的“桥梁”，其重要性不容小觑。
未来的趋势将是“功能复合型加速剂”的开发与应用——既能促进固化，又能协同其他助剂提升耐候、抗鲍痴、防腐等综合性能。我们期待更多科研人员与公司在此领域深耕细作，为整个行业注入新的活力。
参考文献（国内篇）
- 王伟, 李红梅. 粉末涂料用加速剂的研究进展[J]. 涂料工业, 2020, 50(6): 56-62.
- 张强, 陈磊. 紫外线吸收剂与加速剂在粉末涂料中的协同效应研究[J]. 表面技术, 2021, 50(3): 102-107.
- 刘洋, 王晓峰. 加速剂对环氧/聚酯粉末涂料耐候性的影响[J]. 中国涂料, 2019, 34(10): 33-37.
参考文献（国外篇）
- 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.
写在后：
正如人生需要“催化剂”才能精彩纷呈，粉末涂料也需要加速剂的助力才能在风雨中屹立不倒。愿每一位从事涂料行业的同仁都能找到属于自己的那款“加速剂”，让我们的涂膜在岁月的洗礼中依然光彩照人。
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聚氨酯防水涂料催化剂目录
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NT CAT 680 凝胶型催化剂，是一种环保型金属复合催化剂，不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物，适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。
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NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系；
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NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，比A-14活性低；
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NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用和一定的耐水解性，组合料储存时间长；
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NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系，在该系列催化剂中催化活性强，特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系；
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NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有很强的延迟效果，与水的稳定性较强；
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NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，良好的流动性和耐水解性；
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NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用；
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NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，可用来替代A-14，添加量为A-14的50-60%；
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NT CAT MB20 凝胶型催化剂，可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂，活性比有机锡相对较低；
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡，凝胶型催化剂，适用于聚醚型高密度结构泡沫，还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等；
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NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂，与其他的二丁基锡催化剂相比，T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性，而且改善了水解稳定性，适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。