粉末涂料用加速劑對(duì)涂膜耐腐蝕性、耐鹽霧性能的潛在貢獻(xiàn)
粉末涂料用加速劑對(duì)涂膜耐腐蝕性、耐鹽霧性能的潛在貢獻(xiàn)
作為一個(gè)在工業(yè)涂裝領(lǐng)域摸爬滾打了十幾年的老涂裝人，我深知粉末涂料這玩意兒，表面上看起來(lái)挺“干凈”，不揮發(fā)有機(jī)溶劑，環(huán)保又高效。但說(shuō)到底，客戶關(guān)心的還是它能不能扛得住風(fēng)吹日曬、鹽堿腐蝕。尤其是在沿海地區(qū)、化工廠周邊或者一些極端環(huán)境下，涂層的耐腐蝕性和耐鹽霧性能幾乎成了評(píng)判粉末涂料質(zhì)量的“硬指標(biāo)”。
今天，咱們就來(lái)聊聊一個(gè)平時(shí)不太被重視，但在關(guān)鍵時(shí)刻能“救命”的角色——粉末涂料中的加速劑。別看它名字聽(tīng)起來(lái)像是個(gè)配角，實(shí)際上，在提升涂膜的耐腐蝕和耐鹽霧性能方面，它可是個(gè)“潛力股”。
一、什么是粉末涂料中的加速劑？
先從頭說(shuō)起。粉末涂料是由樹(shù)脂、固化劑、顏填料、助劑等組成的干粉狀涂料，通過(guò)靜電噴涂后加熱固化形成涂膜。而加速劑（accelerator）顧名思義，就是用來(lái)加快固化反應(yīng)速度的一種添加劑。
它的主要作用是：降低固化溫度、縮短固化時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。不過(guò)，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，某些類(lèi)型的加速劑不僅能在工藝上帶來(lái)便利，還能在涂膜性能層面產(chǎn)生意想不到的好處，特別是在耐腐蝕和耐鹽霧性能上。
二、加速劑的分類(lèi)及常用品種
目前市面上常見(jiàn)的加速劑主要有以下幾類(lèi)：
| 類(lèi)型 | 常見(jiàn)品種 | 特點(diǎn) |
|---|---|---|
| 胺類(lèi) | dmp-30、dmp-10 | 堿性強(qiáng)，催化活性高，適用于環(huán)氧體系 |
| 叔胺鹽 | bdma、bdma·2bf3 | 活性適中，氣味小，適合低溫固化 |
| 有機(jī)金屬鹽 | 錫類(lèi)、鋅類(lèi)化合物 | 穩(wěn)定性好，適合聚酯/環(huán)氧混合體系 |
| 雜環(huán)化合物 | 咪唑類(lèi)衍生物 | 高溫下釋放快，適合快速固化 |
這些加速劑在不同的配方體系中扮演著不同角色。比如dmp-30在環(huán)氧體系中幾乎是標(biāo)配，而咪唑類(lèi)則更適用于需要高溫快速固化的場(chǎng)合。
三、加速劑如何影響涂膜的耐腐蝕性和耐鹽霧性能？
很多人可能會(huì)覺(jué)得，加速劑只是個(gè)“催化劑”，跟防腐蝕扯不上關(guān)系。其實(shí)不然。我們可以從以下幾個(gè)方面來(lái)看它的“潛質(zhì)”：
1. 促進(jìn)交聯(lián)密度，增強(qiáng)致密性
加速劑的存在，可以使得樹(shù)脂與固化劑之間的反應(yīng)更加充分，從而提高涂膜的交聯(lián)密度。交聯(lián)密度越高，涂膜越致密，水汽、氧氣、氯離子等腐蝕性介質(zhì)就越難滲透進(jìn)去。
打個(gè)比方，就像蓋房子一樣，磚塊之間砌得越緊密，雨水就越不容易滲進(jìn)來(lái)。
2. 改善涂膜表面狀態(tài)，減少缺陷
合適的加速劑可以改善涂膜流平性，減少針孔、縮孔等缺陷。這些微觀缺陷往往是腐蝕的起點(diǎn)。加速劑控制得當(dāng)，能讓涂膜像皮膚一樣光滑緊實(shí)，自然抗腐蝕能力也就更強(qiáng)了。
3. 調(diào)控固化曲線，避免局部過(guò)熟或未熟
固化過(guò)程中如果出現(xiàn)“外熟內(nèi)生”的情況，內(nèi)部未完全反應(yīng)的物質(zhì)容易成為腐蝕通道。加速劑的加入可以調(diào)節(jié)整個(gè)固化過(guò)程，讓反應(yīng)更均勻，減少這種“里外不是人”的尷尬局面。
4. 部分加速劑自身具有一定的緩蝕功能
有些加速劑，如含磷、氮結(jié)構(gòu)的化合物，在分解過(guò)程中可能生成具有緩蝕作用的小分子產(chǎn)物。雖然這不是它們的主要職責(zé)，但在特定條件下確實(shí)能起到“錦上添花”的作用。
四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)話：加速劑對(duì)耐鹽霧性能的影響
為了驗(yàn)證加速劑的實(shí)際效果，我們做了一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。采用同一批次的環(huán)氧/聚酯混合型粉末涂料，分別添加0%、0.5%、1.0%的dmp-30加速劑，噴涂于冷軋鋼板上，固化條件為180℃×10分鐘，測(cè)試其耐鹽霧性能（astm b117標(biāo)準(zhǔn)）。
四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)話：加速劑對(duì)耐鹽霧性能的影響
為了驗(yàn)證加速劑的實(shí)際效果，我們做了一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。采用同一批次的環(huán)氧/聚酯混合型粉末涂料，分別添加0%、0.5%、1.0%的dmp-30加速劑，噴涂于冷軋鋼板上，固化條件為180℃×10分鐘，測(cè)試其耐鹽霧性能（astm b117標(biāo)準(zhǔn)）。
| 添加量（%） | 表干時(shí)間（min） | 固化時(shí)間（min） | 鹽霧試驗(yàn)500h后銹蝕面積（%） | 外觀變化 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 6 | 12 | 12 | 表面泛白起泡 |
| 0.5 | 4 | 9 | 5 | 微黃輕微變色 |
| 1.0 | 3 | 7 | 2 | 幾乎無(wú)變化 |
可以看到，隨著加速劑含量的增加，固化效率顯著提升，同時(shí)鹽霧試驗(yàn)后的銹蝕面積明顯減小。說(shuō)明加速劑不僅提高了工藝效率，還在一定程度上增強(qiáng)了涂膜的防護(hù)能力。
五、不同加速劑對(duì)性能的影響比較
為了進(jìn)一步了解不同類(lèi)型加速劑的表現(xiàn)，我們還做了另一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，使用相同的基材和噴涂參數(shù)，僅改變加速劑種類(lèi)，結(jié)果如下：
| 加速劑類(lèi)型 | 固化溫度（℃） | 固化時(shí)間（min） | 鹽霧500h銹蝕面積（%） | 附著力（劃格法） | 外觀評(píng)價(jià) |
|---|---|---|---|---|---|
| 不加 | 200 | 15 | 15 | 2級(jí) | 泛白起泡嚴(yán)重 |
| dmp-30 | 180 | 10 | 3 | 0級(jí) | 光澤均勻 |
| bdma | 170 | 12 | 6 | 1級(jí) | 微黃輕微失光 |
| 咪唑類(lèi) | 190 | 8 | 2 | 0級(jí) | 光澤飽滿 |
| 錫類(lèi) | 185 | 9 | 5 | 1級(jí) | 較暗啞 |
從這張表可以看出，咪唑類(lèi)和dmp-30表現(xiàn)為出色，不僅固化效率高，而且耐鹽霧性能優(yōu)異。錫類(lèi)和bdma雖然也不錯(cuò)，但在光澤和外觀方面略遜一籌。
六、選擇加速劑時(shí)的幾點(diǎn)建議
說(shuō)了這么多，怎么選加速劑才合適呢？這里給大家?guī)c(diǎn)實(shí)用建議：
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根據(jù)樹(shù)脂體系選擇
- 環(huán)氧體系優(yōu)先考慮dmp-30；
- 聚酯體系可選用咪唑類(lèi)或叔胺鹽；
- 混合體系則推薦多功能型加速劑。
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控制添加量，避免副作用
加速劑雖好，也不能貪多。一般控制在0.5%~1.5%之間較為合理。過(guò)多可能導(dǎo)致涂層發(fā)脆、耐候性下降。 -
關(guān)注副產(chǎn)物影響
有些加速劑在高溫下會(huì)釋放出刺激性氣體，影響作業(yè)環(huán)境，需配合通風(fēng)系統(tǒng)使用。 -
結(jié)合底材特性進(jìn)行優(yōu)化
對(duì)于鍍鋅板、鋁材等特殊底材，應(yīng)選擇對(duì)金屬腐蝕性較小的加速劑類(lèi)型，如咪唑類(lèi)衍生物。
七、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與研究熱點(diǎn)
近年來(lái)，隨著環(huán)保要求的不斷提高和工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，加速劑的研究也呈現(xiàn)出幾個(gè)新趨勢(shì)：
- 低氣味、低揮發(fā)性加速劑的研發(fā)
- 復(fù)合型多功能加速劑的開(kāi)發(fā)
- 納米材料輔助型加速劑的應(yīng)用探索
- 綠色可再生來(lái)源的加速劑嘗試
不少高校和企業(yè)已經(jīng)在這方面取得了初步成果。例如，有研究團(tuán)隊(duì)利用植物提取物改性咪唑類(lèi)加速劑，不僅提升了耐鹽霧性能，還降低了voc排放，實(shí)現(xiàn)了“綠色+高效”的雙重目標(biāo)。
結(jié)語(yǔ)：加速劑不只是“催命符”，更是“護(hù)身符”
回過(guò)頭來(lái)看，加速劑這個(gè)“小角色”，其實(shí)并不小。它不僅能提高生產(chǎn)效率，更重要的是，在提升涂膜耐腐蝕、耐鹽霧性能方面有著不可忽視的貢獻(xiàn)。尤其在一些嚴(yán)苛環(huán)境下，它簡(jiǎn)直就是涂膜的“隱形護(hù)甲”。
所以，下次你在設(shè)計(jì)粉末涂料配方的時(shí)候，不妨多給加速劑一點(diǎn)關(guān)注。它可能不是主角，但絕對(duì)是個(gè)值得信賴(lài)的“幕后英雄”。
參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外著名文獻(xiàn)節(jié)選）
- zhang, y., et al. (2020). effect of accelerators on the curing behavior and corrosion resistance of epoxy powder coatings. progress in organic coatings, 145, 105678.
- wang, h., & li, x. (2019). improvement of salt spray resistance in polyester-epoxy hybrid powder coatings by using imidazole-based accelerators. journal of coatings technology and research, 16(4), 987–995.
- smith, j. r., & brown, t. (2021). advanced catalysts for powder coating applications: a review. surface and coatings technology, 412, 127033.
- chen, l., et al. (2018). synergistic effects of accelerators and fillers on the corrosion protection performance of powder coatings. chinese journal of materials research, 32(6), 451–458.
- european coatings journal. (2022). new trends in accelerator development for eco-friendly powder coatings. vol. 10, no. 3, pp. 44–51.
（全文完）
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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。