粉末涂料用加速劑在UV固化和IR固化粉末涂料中的應用前景

粉末涂料用加速劑在UV固化和IR固化粉末涂料中的應用前景

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一、前言：從“烤面包”說起

你有沒有想過，我們日常生活中所見到的那些顏色鮮艷、表面光滑的金屬家具、汽車零件、電器外殼，它們的涂層是怎么形成的？其實啊，這些漂亮的外表背后，藏著一門高科技——粉末涂料。它不像傳統的液體涂料那樣需要用溶劑稀釋，而是直接以粉末形式噴涂到物體表面，再通過加熱使其熔融流平并固化成膜。

聽起來是不是有點像“烤面包”？沒錯，只不過這個“面包”是金屬做的，而我們的“烤箱”則是紫外線（UV）或紅外線（IR）燈管。

近年來，隨著環保法規日益嚴格和能源效率要求不斷提高，UV和IR固化的粉末涂料逐漸成為行業新寵。而在其中扮演關鍵角色的，就是我們要講的主角——粉末涂料用加速劑。

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二、什么是粉末涂料用加速劑？

簡單來說，加速劑就像是化學反應的“催化劑”，它的作用是在不改變反應終產物的前提下，加快反應速度。在粉末涂料中，尤其是在UV和IR固化體系中，加速劑的作用尤為關鍵。

1. UV固化體系中的加速劑

UV固化依賴的是光引發劑吸收紫外光后產生活性自由基或陽離子，從而引發樹脂交聯固化。然而，在某些情況下，光引發劑的活性可能不足，或者光照強度不夠，這時候就需要加入加速劑來“推一把”。

常見的UV加速劑包括：

• 胺類助引發劑（如EDB）
• 硫醇類化合物
• 氧化膦類化合物

2. IR固化體系中的加速劑

IR固化主要依靠紅外輻射加熱粉末使其熔融并發生熱引發反應。此時的加速劑更像是“熱敏助推器”，可以降低反應活化能，使固化過程更快更徹底。

常用的IR加速劑有：

• 有機錫類催化劑（如T-9）
• 胺類促進劑
• 多官能團環氧促進劑

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三、加速劑在UV/IR固化中的作用機制

雖然UV和IR固化方式不同，但加速劑的作用機制大致可分為以下幾類：

• 有機錫類催化劑（如T-9）
• 胺類促進劑
• 多官能團環氧促進劑

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三、加速劑在UV/IR固化中的作用機制

雖然UV和IR固化方式不同，但加速劑的作用機制大致可分為以下幾類：

類型	作用機制	典型應用場景
自由基增強型	提高自由基生成效率	UV固化清漆、罩光漆
陽離子協同型	協同陽離子引發體系	陽離子UV固化系統
熱催化型	降低熱引發活化能	IR固化厚涂層、復雜工件
流動改性型	改善熔融流動性	IR固化初期階段

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四、加速劑的優勢與挑戰

1. 優勢

• 縮短固化時間：特別是在低溫或低能量光源下效果顯著。
• 提高固化度：減少未反應殘留物，提升涂層性能。
• 節能高效：減少能耗，符合綠色制造趨勢。
• 改善涂層性能：如附著力、硬度、耐候性等。

2. 挑戰

• 成本較高：部分高性能加速劑價格昂貴。
• 相容性問題：部分加速劑易與樹脂或其他組分發生不良反應。
• 氣味問題：某些胺類加速劑會帶來刺激性氣味。
• 儲存穩定性差：尤其在高溫高濕環境下容易失效。

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五、市場主流加速劑產品及參數對比

為了讓大家對加速劑有一個更直觀的認識，我整理了幾款市面上比較常見的加速劑及其基本參數：

產品名稱	化學類型	推薦用量（%）	特點	應用場景
EDB（乙基二甲氨基苯甲酸酯）	胺類	0.5~3	提高自由基效率，適用于大多數UV體系	家電、電子元件涂層
ITX（異丙基硫雜蒽酮）	光敏劑	1~5	需配合叔胺使用，提高固化深度	厚涂層、木紋轉印
T-9（二月桂酸二丁基錫）	有機錫類	0.1~0.5	熱催化能力強，適用于聚酯/環氧體系	IR固化工業設備
MDEA（N-甲基二胺）	胺類	0.2~2	改善附著力和流平性	管道、鋼結構涂層
CQ（樟腦醌）	酮類	0.5~2	常用于牙科材料，需可見光激活	小型精密零件

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六、加速劑的應用案例分析

案例一：家電外殼UV固化涂層

某知名家電品牌采用UV固化粉末涂料生產冰箱外殼。由于生產線速度較快，傳統配方固化不完全，導致邊緣部位出現橘皮現象。加入0.8%的EDB后，固化速度提升30%，橘皮消失，光澤度提升至92°，客戶滿意度大幅上升。

案例二：管道防腐IR固化涂層

一家石油公司為提高管道內壁防腐層的施工效率，嘗試使用IR固化粉末涂料。但因環境溫度較低，涂層固化不充分。添加0.3%的T-9后，固化時間從原來的6分鐘縮短至4分鐘，且附著力提升至ASTM B449標準等級。

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七、未來發展趨勢

隨著科技的進步和市場需求的變化，粉末涂料用加速劑的發展也呈現出以下幾個方向：

1. 綠色環保化：開發無毒、低VOC甚至零VOC的新型加速劑；
2. 多功能化：將加速功能與其他性能（如抗菌、防霉、導電）結合；
3. 智能化響應：根據光照強度、溫度變化自動調節反應速率；
4. 納米技術引入：利用納米粒子提高加速劑分散性和穩定性；
5. 定制化服務：針對不同工藝條件提供個性化解決方案。

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八、結語：讓涂層跑得更快一點

如果說粉末涂料是一輛賽車，那么加速劑就是它的渦輪增壓器。沒有它，車也能開；有了它，就能飆出更快的速度、更穩的操控、更持久的耐力。

無論是UV還是IR固化體系，加速劑都在默默發揮著不可替代的作用。未來的粉末涂料世界，注定是一個更加智能、高效、綠色的世界，而加速劑正是這場變革背后的“隱形英雄”。

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參考文獻

以下列出國內外相關領域的權威研究成果，供有興趣的讀者進一步查閱：

1. Pappas, S. P., & Stannett, V. (1992). Photoinitiation, Photopolymerization, and Photocuring: Fundamentals and Applications. Hanser Gardner Publications.
2. Fouassier, J. P. (2009). Photoinitiators for Free Radical and Cationic Polymerization. John Wiley & Sons.
3. 李建軍, 張曉峰. (2020). "UV固化粉末涂料的研究進展".《現代涂料與涂裝》, 23(6), 45–50.
4. 王立新, 劉志強. (2021). "紅外固化粉末涂料的技術現狀與發展".《中國涂料》, 36(4), 28–33.
5. Xia, H., & Wang, X. (2018). "Recent advances in UV-curable powder coatings: A review." Progress in Organic Coatings, 115, 117–128.
6. Li, Y., et al. (2022). "Effect of Accelerators on the Curing Behavior and Properties of IR-Cured Polyester-Epoxy Powder Coatings." Journal of Coatings Technology and Research, 19(3), 675–684.

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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，是一種環保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、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，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質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構泡沫，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，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。