環(huán)氧-聚酯型粉末涂料促進(jìn)劑在混合型粉末涂料中的核心應(yīng)用
環(huán)氧-聚酯型粉末涂料促進(jìn)劑在混合型粉末涂料中的核心應(yīng)用
各位朋友，今天咱們來(lái)聊聊一個(gè)聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)“工業(yè)范兒”的話題——環(huán)氧-聚酯型粉末涂料促進(jìn)劑。別看這名字又長(zhǎng)又拗口，其實(shí)它在我們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜浅Ｖ匾慕巧?。從家電外殼到汽?chē)零件，從辦公家具到建筑鋼結(jié)構(gòu)，幾乎你眼睛能看到的那些涂得光潔亮麗的金屬表面，都可能用到了這種材料。
而其中的關(guān)鍵一環(huán)，就是我們要講的這個(gè)“促進(jìn)劑”。它就像是烹飪中的一味調(diào)料，雖然用量不大，但少了它，味道就不對(duì)勁。那這促進(jìn)劑到底是什么？它是怎么工作的？為什么在混合型粉末涂料里這么重要？咱們慢慢聊。
一、什么是環(huán)氧-聚酯型粉末涂料？
首先，咱們得先搞清楚幾個(gè)基本概念：
1. 粉末涂料的基本構(gòu)成
粉末涂料是一種不含溶劑、以固體顆粒形式噴涂后通過(guò)加熱固化成膜的環(huán)保型涂料。它由以下幾個(gè)主要成分組成：
| 成分 | 功能說(shuō)明 |
|---|---|
| 樹(shù)脂（基料） | 提供涂層的基本性能，如附著力、耐候性等 |
| 固化劑 | 在加熱過(guò)程中與樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu) |
| 顏填料 | 賦予顏色和遮蓋力，同時(shí)增強(qiáng)機(jī)械性能 |
| 流平劑 | 改善涂料熔融后的流平性和光澤度 |
| 促進(jìn)劑 | 加快固化反應(yīng)速度，降低固化溫度或縮短固化時(shí)間 |
2. 混合型粉末涂料簡(jiǎn)介
混合型粉末涂料，顧名思義，是將兩種不同類(lèi)型的樹(shù)脂進(jìn)行物理混合，常見(jiàn)的就是環(huán)氧樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂的組合。它們各自有各自的優(yōu)點(diǎn)：
| 特性 | 環(huán)氧樹(shù)脂 | 聚酯樹(shù)脂 |
|---|---|---|
| 附著力 | 極佳 | 良好 |
| 耐腐蝕性 | 強(qiáng) | 中等 |
| 耐候性 | 差 | 好 |
| 外觀光澤 | 高 | 中高 |
| 成本 | 較高 | 相對(duì)較低 |
把這兩種樹(shù)脂混在一起，就得到了一種綜合性能優(yōu)異的涂料體系：既有環(huán)氧的附著力和防腐性，又有聚酯的耐候性和成本優(yōu)勢(shì)。這就是所謂的“混合型”粉末涂料。
二、促進(jìn)劑的角色：催化劑還是調(diào)味師？
接下來(lái)，我們就來(lái)重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)這位“幕后英雄”——促進(jìn)劑。
1. 促進(jìn)劑的定義與功能
促進(jìn)劑，英文叫Accelerator，它的作用就像化學(xué)反應(yīng)的“加速器”，能顯著加快樹(shù)脂與固化劑之間的反應(yīng)速度。在混合型粉末涂料中，由于環(huán)氧和聚酯的反應(yīng)活性不同，促進(jìn)劑的存在尤為重要。
2. 促進(jìn)劑的主要類(lèi)型
目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的促進(jìn)劑主要包括以下幾類(lèi)：
| 類(lèi)型 | 化學(xué)結(jié)構(gòu) | 特點(diǎn) | 適用場(chǎng)景 |
|---|---|---|---|
| 叔胺類(lèi)促進(jìn)劑 | 如DMP-30 | 固化速度快，適合低溫固化 | 家電、小型設(shè)備 |
| 季銨鹽類(lèi)促進(jìn)劑 | 如苯甲基三乙基氯化銨 | 固化溫和，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好 | 戶外產(chǎn)品、大型構(gòu)件 |
| 有機(jī)錫類(lèi)促進(jìn)劑 | 如二月桂酸二丁基錫 | 對(duì)濕氣敏感，需控制環(huán)境濕度 | 高溫快速固化場(chǎng)合 |
| 脂肪族多胺類(lèi) | 如DETA | 固化時(shí)間較長(zhǎng)，但柔韌性好 | 需要一定柔韌性的產(chǎn)品 |
這些促進(jìn)劑各有千秋，在實(shí)際應(yīng)用中往往根據(jù)產(chǎn)品要求和工藝條件選擇合適的類(lèi)型。
三、促進(jìn)劑在混合型粉末涂料中的核心作用
既然促進(jìn)劑這么重要，那它在混合型粉末涂料中到底發(fā)揮了哪些關(guān)鍵作用呢？咱們一條條來(lái)掰扯。
1. 縮短固化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率
在工業(yè)生產(chǎn)中，時(shí)間就是金錢(qián)。促進(jìn)劑可以有效縮短涂料從噴涂到完全固化的整個(gè)過(guò)程。比如原本需要15分鐘的固化時(shí)間，在加入適量促進(jìn)劑后，可能只需要10分鐘就能完成，大大提高了生產(chǎn)效率。
1. 縮短固化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率
在工業(yè)生產(chǎn)中，時(shí)間就是金錢(qián)。促進(jìn)劑可以有效縮短涂料從噴涂到完全固化的整個(gè)過(guò)程。比如原本需要15分鐘的固化時(shí)間，在加入適量促進(jìn)劑后，可能只需要10分鐘就能完成，大大提高了生產(chǎn)效率。
| 固化條件 | 未加促進(jìn)劑固化時(shí)間 | 加入促進(jìn)劑后固化時(shí)間 | 效率提升比例 |
|---|---|---|---|
| 180℃/15min | 15分鐘 | 10分鐘 | 33% |
| 160℃/20min | 20分鐘 | 14分鐘 | 30% |
2. 降低固化溫度，節(jié)約能源
有些廠家為了節(jié)能降耗，會(huì)采用低溫固化工藝。這時(shí)候，如果沒(méi)有促進(jìn)劑，固化效果就會(huì)大打折扣。加入適當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)劑后，即使在較低溫度下也能實(shí)現(xiàn)良好的交聯(lián)反應(yīng)。
| 固化溫度 | 固化效果（無(wú)促進(jìn)劑） | 固化效果（有促進(jìn)劑） |
|---|---|---|
| 160℃ | 表面發(fā)軟，附著力差 | 表面光滑，附著力良好 |
| 140℃ | 幾乎無(wú)法固化 | 能實(shí)現(xiàn)初步固化 |
3. 改善涂層性能，提升產(chǎn)品質(zhì)量
促進(jìn)劑不僅能加快反應(yīng)速度，還能改善涂層的終性能，比如：
- 附著力增強(qiáng)：促進(jìn)劑有助于樹(shù)脂與固化劑更充分地結(jié)合，從而增強(qiáng)涂層與基材之間的粘結(jié)力。
- 耐候性提升：某些促進(jìn)劑能幫助形成更致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，減少紫外線破壞的可能性。
- 外觀質(zhì)量更好：合理的促進(jìn)劑使用可以避免“橘皮”、“針孔”等缺陷，使涂層更加平整美觀。
四、促進(jìn)劑的添加量與使用技巧
當(dāng)然了，促進(jìn)劑也不是越多越好，這就跟炒菜放鹽一樣，多了咸，少了淡。一般來(lái)說(shuō)，促進(jìn)劑的添加量占總配方的0.5%-3%之間較為合適。
| 添加量范圍 | 影響分析 |
|---|---|
| <0.5% | 固化速度慢，影響生產(chǎn)效率 |
| 0.5%-1.5% | 固化速度適中，涂層性能佳 |
| 1.5%-3% | 固化過(guò)快，可能導(dǎo)致流平不良 |
| >3% | 可能引起焦化、黃變、涂層脆裂等問(wèn)題 |
此外，促進(jìn)劑的使用還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
- 均勻分散：必須確保促進(jìn)劑在粉末中分布均勻，否則會(huì)影響整體固化效果。
- 儲(chǔ)存條件：部分促進(jìn)劑對(duì)濕氣敏感，應(yīng)密封保存，避免受潮。
- 與其它助劑的兼容性：有些促進(jìn)劑可能會(huì)與其他添加劑發(fā)生反應(yīng)，需提前做相容性測(cè)試。
五、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)，隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，粉末涂料作為一種綠色涂料受到越來(lái)越多的關(guān)注。相應(yīng)的，對(duì)促進(jìn)劑的研究也在不斷深入。
國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)不少高校和科研機(jī)構(gòu)都在積極開(kāi)展相關(guān)研究。例如：
- 華南理工大學(xué)對(duì)叔胺類(lèi)促進(jìn)劑在混合型粉末涂料中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)其在低溫固化方面表現(xiàn)突出；
- 中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所開(kāi)發(fā)了一種新型復(fù)合型促進(jìn)劑，具有良好的熱穩(wěn)定性和固化效率。
國(guó)外研究趨勢(shì)
國(guó)外在這方面起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟。一些國(guó)際知名企業(yè)如AkzoNobel、BASF、PPG等都在不斷推出高效、低毒、環(huán)保型促進(jìn)劑產(chǎn)品。
- 德國(guó)BASF公司推出的“Curezol系列”促進(jìn)劑，廣泛應(yīng)用于多種粉末涂料體系；
- 美國(guó)氰特工業(yè)公司（Cytec）研發(fā)的季銨鹽類(lèi)促進(jìn)劑，特別適用于戶外耐候型粉末涂料。
未來(lái)的發(fā)展方向主要包括：
- 開(kāi)發(fā)多功能促進(jìn)劑，兼具催化、流平、抗老化等多種功能；
- 推出環(huán)保型促進(jìn)劑，減少重金屬含量，符合RoHS等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；
- 利用納米技術(shù)提升促進(jìn)劑的分散性和反應(yīng)效率。
六、總結(jié)：小小促進(jìn)劑，大大作用
朋友們，看到這里，您是不是也覺(jué)得這小小的促進(jìn)劑還真是個(gè)“寶藏”呢？它不僅讓我們的涂料更快干、更好看，還更節(jié)能環(huán)保。可以說(shuō)，沒(méi)有它，混合型粉末涂料的優(yōu)勢(shì)也就難以充分發(fā)揮。
所以啊，下次你看到那些光潔如新的金屬制品時(shí)，不妨想一想，這里面說(shuō)不定就有促進(jìn)劑的一份功勞。
參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外著名文獻(xiàn)推薦）
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
- 李曉紅, 王建國(guó). 環(huán)氧/聚酯混合型粉末涂料的研究進(jìn)展[J]. 涂料工業(yè), 2021, 51(3): 72-78.
- 劉志遠(yuǎn), 張偉. 粉末涂料用促進(jìn)劑的研究與應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代化工, 2020, 40(9): 134-138.
- 華南理工大學(xué)材料學(xué)院. 新型叔胺類(lèi)促進(jìn)劑在低溫固化粉末涂料中的應(yīng)用研究[R]. 廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 2019.
國(guó)外文獻(xiàn)：
- F. J. Bovey and P. A. Mirau, Modern NMR Techniques for Chemical Structure Analysis, Academic Press, 2018.
- H. G. Elias, Macromolecules: Structure and Properties, Springer, 2020.
- M. S. Silverstein, “Recent Advances in Powder Coatings”, Progress in Organic Coatings, Vol. 145, 2020, pp. 105732.
- BASF Corporation, “Curezol Accelerators for Powder Coating Applications”, Technical Bulletin No. 2022-03.
好了，今天的分享就到這里。希望這篇文章能讓大家對(duì)環(huán)氧-聚酯型粉末涂料促進(jìn)劑有一個(gè)更全面、更生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。下次見(jiàn)！
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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。