環(huán)氧-聚酯型粉末涂料中促進(jìn)劑的添加量、分散均勻性及其對(duì)體系穩(wěn)定性的影響

大家好，我是從事粉末涂料行業(yè)多年的“涂粉”一枚。今天咱們不聊房?jī)r(jià)也不聊內(nèi)卷，聊聊一個(gè)看似不起眼但非常關(guān)鍵的角色——促進(jìn)劑。它就像廚房里的一撮鹽，雖然用量不大，但少了它，整鍋菜都差點(diǎn)意思。

我們今天要講的是在環(huán)氧-聚酯型粉末涂料中，促進(jìn)劑到底加多少合適？怎么讓它在體系里分布得更均勻？以及這些因素又是如何影響整個(gè)涂料體系的穩(wěn)定性的？

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一、什么是環(huán)氧-聚酯型粉末涂料？

首先，簡(jiǎn)單科普一下：環(huán)氧-聚酯型粉末涂料是目前市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的一種熱固性粉末涂料。它結(jié)合了環(huán)氧樹(shù)脂的優(yōu)異附著力和耐腐蝕性，以及聚酯樹(shù)脂的良好耐候性和柔韌性，因此在家電、家具、汽車(chē)零部件等領(lǐng)域大放異彩。

這類(lèi)涂料一般由以下幾部分組成：

成分	功能
環(huán)氧樹(shù)脂	提供良好的附著力和耐化學(xué)性
聚酯樹(shù)脂	改善耐候性和柔韌性
固化劑（tgic或haa）	引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)
促進(jìn)劑	加快固化速度，降低固化溫度
顏填料	賦予顏色和物理性能
流平劑、消泡劑等助劑	改善施工性能

而我們今天的主角，就是那個(gè)“催化劑”般的存在——促進(jìn)劑。

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二、促進(jìn)劑的作用機(jī)制

促進(jìn)劑的主要作用是降低固化反應(yīng)的活化能，使固化反應(yīng)在較低溫度下就能順利進(jìn)行，從而提高生產(chǎn)效率，減少能耗。

常見(jiàn)的促進(jìn)劑種類(lèi)包括：

類(lèi)別	常見(jiàn)品種	特點(diǎn)
叔胺類(lèi)	dmp-30、dabco	活性高，但易泛黃
季銨鹽類(lèi)	芐基三乙基氯化銨	活性適中，適用于低溫固化
咪唑類(lèi)	2-甲基咪唑、2-苯基咪唑	活性強(qiáng)，適合快速固化
金屬有機(jī)化合物	錫類(lèi)催化劑	多用于聚氨酯體系，較少用于環(huán)氧-聚酯體系

不同的促進(jìn)劑適用于不同的固化體系，選擇不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致涂層發(fā)脆、變色甚至失效。

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三、促進(jìn)劑的添加量控制

促進(jìn)劑雖好，可不要貪多哦！這就好比你炒菜時(shí)撒鹽，多了齁嗓子，少了沒(méi)味道。促進(jìn)劑的添加量直接影響到涂料的反應(yīng)活性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性以及終涂層的機(jī)械性能與外觀質(zhì)量。

1. 添加量過(guò)低的后果

• 固化反應(yīng)緩慢，烘烤時(shí)間延長(zhǎng)
• 涂層交聯(lián)密度不足，影響硬度和耐磨性
• 表面流平差，容易出現(xiàn)橘皮、縮孔等缺陷

2. 添加量過(guò)高的后果

• 固化反應(yīng)太快，導(dǎo)致涂層內(nèi)部產(chǎn)生氣泡、針孔
• 涂層表面泛黃、老化加快
• 貯存穩(wěn)定性下降，容易結(jié)塊或提前固化

所以，促進(jìn)劑的添加量必須精確控制。通常推薦范圍如下表所示：

促進(jìn)劑類(lèi)型	推薦添加量（%）	應(yīng)用特點(diǎn)
dmp-30	0.5～1.5	快速固化，適用于薄涂層
咪唑類(lèi)	0.3～1.0	適用于高溫快速固化體系
季銨鹽類(lèi)	0.5～2.0	低溫固化效果較好
dabco	0.2～0.8	用于改善流平性

當(dāng)然，具體添加量還需根據(jù)樹(shù)脂種類(lèi)、固化劑種類(lèi)、施工工藝等因素靈活調(diào)整。

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四、促進(jìn)劑的分散均勻性問(wèn)題

很多人以為只要把促進(jìn)劑按比例加進(jìn)去就萬(wàn)事大吉了，其實(shí)不然。促進(jìn)劑是否能在體系中均勻分散，才是決定其效能的關(guān)鍵。

為什么分散不均會(huì)出問(wèn)題？

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：你在做蛋糕的時(shí)候，糖沒(méi)有攪拌均勻，結(jié)果烤出來(lái)的蛋糕一部分甜得齁人，另一部分卻淡而無(wú)味。同樣的道理，如果促進(jìn)劑在粉末涂料中分布不均，就會(huì)造成：

• 局部區(qū)域反應(yīng)過(guò)快，形成局部焦化或起泡
• 整體涂層性能不一致，影響裝飾性和功能性
• 在噴涂過(guò)程中容易堵塞噴槍或結(jié)團(tuán)

如何提升分散均勻性？

1. 采用預(yù)混工藝：將促進(jìn)劑先與部分樹(shù)脂或其他輔料混合成母粒，再加入主體系中。
2. 使用表面活性劑或潤(rùn)濕劑：幫助促進(jìn)劑更好地潤(rùn)濕并分散于體系中。
3. 優(yōu)化擠出工藝參數(shù)：如溫度、剪切力等，有助于促進(jìn)劑均勻分布。
4. 選用微粉化處理的促進(jìn)劑：顆粒越細(xì)，越容易均勻分散。

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五、促進(jìn)劑對(duì)體系穩(wěn)定性的影響

所謂體系穩(wěn)定性，主要包括兩個(gè)方面：貯存穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

1. 貯存穩(wěn)定性

粉末涂料在常溫下應(yīng)具備一定的貯存期，一般為6個(gè)月左右。如果促進(jìn)劑添加過(guò)多或分散不均，容易引起：

1. 貯存穩(wěn)定性

粉末涂料在常溫下應(yīng)具備一定的貯存期，一般為6個(gè)月左右。如果促進(jìn)劑添加過(guò)多或分散不均，容易引起：

• 粉末結(jié)塊
• 提前發(fā)生部分交聯(lián)反應(yīng)
• 揮發(fā)物增加，影響噴涂性能

2. 熱穩(wěn)定性

在運(yùn)輸或存儲(chǔ)過(guò)程中，若遇到高溫環(huán)境，體系是否能夠保持穩(wěn)定，也是檢驗(yàn)促進(jìn)劑性能的重要指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)：

• 活性較高的促進(jìn)劑（如咪唑類(lèi)）更容易引發(fā)提前反應(yīng)
• 適當(dāng)添加一些穩(wěn)定劑（如受阻酚類(lèi)抗氧化劑）可以緩解這一問(wèn)題

下面是一個(gè)不同促進(jìn)劑對(duì)體系穩(wěn)定性影響的對(duì)比表：

促進(jìn)劑種類(lèi)	貯存穩(wěn)定性	熱穩(wěn)定性	推薦應(yīng)用場(chǎng)景
dmp-30	中等	較差	室內(nèi)產(chǎn)品、短期使用
咪唑類(lèi)	差	差	高溫快速固化體系
季銨鹽	好	中等	室外產(chǎn)品、長(zhǎng)期貯存
dabco	中等	中等	對(duì)流平要求較高場(chǎng)合

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六、實(shí)際案例分析

為了讓大家更直觀地理解促進(jìn)劑的作用，我來(lái)分享一個(gè)真實(shí)的配方調(diào)試案例。

某客戶(hù)反饋他們生產(chǎn)的白色家電外殼粉末涂料，在夏季存放一段時(shí)間后出現(xiàn)了輕微結(jié)塊現(xiàn)象，且噴涂時(shí)流平不佳。

我們經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)：

• 使用的是dmp-30作為促進(jìn)劑，添加量為1.2%
• 分散工藝為直接干混，未進(jìn)行預(yù)混或母粒制備
• 存儲(chǔ)環(huán)境濕度偏高

解決方案：

1. 將dmp-30更換為季銨鹽類(lèi)促進(jìn)劑，添加量調(diào)整為1.0%
2. 引入預(yù)混工藝，先與少量環(huán)氧樹(shù)脂制成母粒
3. 控制倉(cāng)庫(kù)濕度在40%以下

改進(jìn)后，產(chǎn)品穩(wěn)定性明顯提升，客戶(hù)反饋良好。

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七、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格和用戶(hù)對(duì)涂層性能要求的不斷提高，未來(lái)的粉末涂料將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

• 更低固化溫度：以節(jié)能降耗為目標(biāo)，推動(dòng)低溫固化技術(shù)發(fā)展
• 更長(zhǎng)貯存周期：滿(mǎn)足全球物流需求，延長(zhǎng)貨架壽命
• 更高功能化：如抗菌、導(dǎo)電、自修復(fù)等功能
• 更環(huán)保安全：減少voc排放，杜絕有毒有害物質(zhì)

而這一切，都離不開(kāi)對(duì)促進(jìn)劑的深入研究和精準(zhǔn)控制。

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八、總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，促進(jìn)劑雖然只是粉末涂料中的一小部分，但它在整個(gè)體系中扮演著至關(guān)重要的角色。掌握好它的添加量、確保其分散均勻，并關(guān)注其對(duì)體系穩(wěn)定性的影響，才能真正做出一款“內(nèi)外兼修”的優(yōu)質(zhì)粉末涂料。

正如一位老調(diào)漆師傅曾經(jīng)對(duì)我說(shuō)的：“涂料不是配出來(lái)的，是磨出來(lái)的?！边@話(huà)雖土，但理兒真！

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參考文獻(xiàn)

以下是國(guó)內(nèi)外一些關(guān)于環(huán)氧-聚酯型粉末涂料及促進(jìn)劑研究的經(jīng)典文獻(xiàn)，供有興趣的朋友進(jìn)一步查閱：

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 王軍, 李曉紅. 環(huán)氧/聚酯粉末涂料的研究進(jìn)展[j]. 涂料工業(yè), 2020, 50(4): 72-76.
2. 張偉, 劉志強(qiáng). 粉末涂料中促進(jìn)劑的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[j]. 現(xiàn)代涂料與涂裝, 2019, 22(3): 45-49.
3. 陳立新, 等. 粉末涂料固化促進(jìn)劑的選擇與應(yīng)用[j]. 化工新型材料, 2021, 49(7): 112-115.

國(guó)外文獻(xiàn)：

1. satas, d. the paint formulation and application handbook. van nostrand reinhold, 1991.
2. lambourne, r., & strivens, t. a. paint and surface coatings: theory and practice. woodhead publishing, 1999.
3. flick, e. w. industrial solvents handbook. william andrew, 2001.
4. bieleman, j. additives for coatings. wiley-vch, 2000.

希望這篇文章能讓您對(duì)環(huán)氧-聚酯型粉末涂料中的促進(jìn)劑有更深的理解。如果您還有任何疑問(wèn)或想了解的內(nèi)容，歡迎留言交流。咱們下次再見(jiàn)！

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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?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。

• 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；

• 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(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• 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；

• 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)；

• 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；

• 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(lái)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(jī)錫相對(duì)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(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。