探究二甲基環(huán)己胺對(duì)聚氨酯體系凝膠反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)的催化平衡

各位朋友，各位同仁，大家好！今天非常榮幸能在這里和大家聊聊聚氨酯領(lǐng)域里一個(gè)既重要又充滿趣味的話題——二甲基環(huán)己胺（DMCHA）對(duì)聚氨酯體系凝膠反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)的催化平衡。

想象一下，你是一位才華橫溢的廚師，面前擺放著各種食材（多元醇、異氰酸酯、水、催化劑等等），你的目標(biāo)是烹飪出一道美味可口、蓬松柔軟的聚氨酯“蛋糕”。而DMCHA，就像你手中那把精巧的調(diào)味勺，它的用量、添加時(shí)機(jī)，都將直接影響到這道“蛋糕”的終口感和形態(tài)。

一、聚氨酯的“前世今生”：凝膠與發(fā)泡的“愛恨情仇”

在深入探討DMCHA的作用之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下聚氨酯的合成原理。聚氨酯的“生命”始于多元醇（polyol）與異氰酸酯（isocyanate）的激情碰撞。這場(chǎng)碰撞會(huì)引發(fā)兩個(gè)至關(guān)重要的反應(yīng)：

• 凝膠反應(yīng) (Gelation Reaction)： 異氰酸酯與多元醇反應(yīng)，形成聚氨酯大分子鏈，使體系粘度增大，終固化成型。這個(gè)過程就好比“搭積木”，將一個(gè)個(gè)小分子連接成龐大的立體結(jié)構(gòu)。

• 發(fā)泡反應(yīng) (Blowing Reaction)： 異氰酸酯與水反應(yīng)，生成二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)形成脲鍵。二氧化碳?xì)怏w在體系中膨脹，形成無(wú)數(shù)微小的氣泡，終賦予聚氨酯材料輕質(zhì)、多孔的特性。這就像在“蛋糕”中加入酵母，使其蓬松飽滿。

這兩個(gè)反應(yīng)就像一對(duì)相愛相殺的“冤家”，既相互依賴，又相互競(jìng)爭(zhēng)。凝膠反應(yīng)為發(fā)泡反應(yīng)提供了骨架支撐，而發(fā)泡反應(yīng)則影響著凝膠的速度和均勻性。如何平衡這兩者的關(guān)系，是決定聚氨酯材料性能的關(guān)鍵所在。

二、DMCHA：催化劑界的“平衡大師”

DMCHA，學(xué)名N,N-二甲基環(huán)己胺，是一種叔胺類催化劑。在聚氨酯合成中，它扮演著“紅娘”的角色，加速多元醇與異氰酸酯，以及水與異氰酸酯之間的反應(yīng)。但它真正的魅力在于，它并非“一視同仁”地加速所有反應(yīng)，而是更傾向于催化凝膠反應(yīng)。這使得DMCHA成為調(diào)節(jié)凝膠/發(fā)泡平衡的一把利器。

為什么DMCHA更喜歡“牽線”凝膠反應(yīng)呢？這主要?dú)w功于它的分子結(jié)構(gòu)。環(huán)己胺結(jié)構(gòu)賦予了它一定的空間位阻，使其更容易接近多元醇上的羥基，從而促進(jìn)凝膠反應(yīng)的進(jìn)行。而它對(duì)水與異氰酸酯反應(yīng)的催化活性相對(duì)較低。

我們可以把DMCHA想象成一位“媒婆”，她更擅長(zhǎng)撮合“高富帥”（多元醇）和“白富美”（異氰酸酯），而對(duì)“灰姑娘”（水）的關(guān)注度稍遜一籌。

三、DMCHA 的 “十八般武藝”：產(chǎn)品參數(shù)詳解

想要更好地理解DMCHA在聚氨酯體系中的作用，我們需要了解它的關(guān)鍵參數(shù)。下面我們用表格的形式來(lái)展示一些典型DMCHA產(chǎn)品的參數(shù)指標(biāo)：

想要更好地理解DMCHA在聚氨酯體系中的作用，我們需要了解它的關(guān)鍵參數(shù)。下面我們用表格的形式來(lái)展示一些典型DMCHA產(chǎn)品的參數(shù)指標(biāo)：

產(chǎn)品名稱	化學(xué)名稱	CAS No.	外觀	純度（%）	密度 (g/cm3)	沸點(diǎn) (°C)	水分（%）	應(yīng)用領(lǐng)域
DMCHA-A	N,N-二甲基環(huán)己胺	98-94-2	無(wú)色至淡黃色液體	≥99.5	0.845-0.855	149-151	≤0.2	硬質(zhì)聚氨酯泡沫、CASE體系
DMCHA-B	N,N-二甲基環(huán)己胺	98-94-2	無(wú)色至淡黃色液體	≥99.0	0.840-0.850	148-152	≤0.3	聚氨酯膠粘劑、彈性體
DMCHA-C	N,N-二甲基環(huán)己胺	98-94-2	無(wú)色至淡黃色液體	≥98.5	0.835-0.845	147-153	≤0.4	特種聚氨酯應(yīng)用（催化活性要求不高）

（注：以上數(shù)據(jù)為示例，具體產(chǎn)品參數(shù)請(qǐng)參考供應(yīng)商提供的技術(shù)規(guī)格書）

• 純度： 純度越高，DMCHA的催化活性越穩(wěn)定，用量控制也越精確。
• 密度： 密度影響DMCHA的添加量，通常以重量百分比（wt%）表示。
• 水分： 水分會(huì)與異氰酸酯反應(yīng)，消耗異氰酸酯，并影響發(fā)泡效果，因此水分含量越低越好。
• 應(yīng)用領(lǐng)域： 不同的DMCHA產(chǎn)品可能針對(duì)不同的聚氨酯應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，例如硬質(zhì)泡沫、軟質(zhì)泡沫、涂料、膠粘劑等。

四、DMCHA 在聚氨酯“舞臺(tái)”上的精彩演繹：應(yīng)用案例解析

接下來(lái)，我們通過幾個(gè)具體的應(yīng)用案例，來(lái)深入了解DMCHA在聚氨酯體系中的作用：

• 硬質(zhì)聚氨酯泡沫： 在硬質(zhì)聚氨酯泡沫中，通常需要較高的凝膠速度，以保證泡沫的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。DMCHA能夠加速凝膠反應(yīng)，使泡沫快速固化，防止塌陷。但如果DMCHA用量過大，會(huì)導(dǎo)致凝膠速度過快，發(fā)泡不充分，泡沫密度增大，甚至出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。因此，需要精確控制DMCHA的用量，并與其他催化劑（如發(fā)泡催化劑）配合使用，以達(dá)到佳的凝膠/發(fā)泡平衡。

• 軟質(zhì)聚氨酯泡沫： 軟質(zhì)聚氨酯泡沫對(duì)泡孔的均勻性和開孔率有較高要求。DMCHA可以提高體系的凝膠強(qiáng)度，防止泡孔過大或破裂。但過高的凝膠強(qiáng)度會(huì)限制泡孔的膨脹，導(dǎo)致泡沫硬度增加。因此，在軟質(zhì)泡沫配方中，通常會(huì)搭配弱凝膠催化劑，或者使用緩釋型DMCHA，以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的凝膠/發(fā)泡平衡。

• 聚氨酯涂料和膠粘劑： 在聚氨酯涂料和膠粘劑中，DMCHA主要用于加速固化速度，提高涂膜的硬度和耐磨性。但DMCHA的殘留可能會(huì)影響涂膜的顏色和耐候性，因此需要選擇合適的DMCHA類型和用量，并考慮使用后處理工藝（如加熱固化）來(lái)降低殘留催化劑的含量。

五、DMCHA 的 “使用說明書”：添加量與工藝控制

DMCHA的添加量通常在聚氨酯配方總量的0.1%至1.0%之間，具體用量需要根據(jù)配方體系、生產(chǎn)工藝和終產(chǎn)品性能要求進(jìn)行調(diào)整。以下是一些通用的原則：

• 根據(jù)異氰酸酯指數(shù)調(diào)整： 異氰酸酯指數(shù)（Isocyanate Index）是指實(shí)際使用的異氰酸酯量與理論計(jì)算所需的異氰酸酯量的百分比。較高的異氰酸酯指數(shù)通常需要更高的DMCHA用量，以保證充分的凝膠反應(yīng)。
• 與其他催化劑配合使用： DMCHA通常會(huì)與其他催化劑（如胺類催化劑、有機(jī)金屬催化劑）配合使用，以實(shí)現(xiàn)佳的催化效果。例如，與發(fā)泡催化劑并用，可以平衡凝膠和發(fā)泡速度，獲得均勻的泡孔結(jié)構(gòu)。
• 控制添加時(shí)機(jī)： DMCHA的添加時(shí)機(jī)也會(huì)影響其催化效果。通常情況下，DMCHA在多元醇組分中預(yù)混，以保證其充分分散。但對(duì)于某些特殊的應(yīng)用，也可以在異氰酸酯組分中添加DMCHA，以實(shí)現(xiàn)更快的固化速度。
• 注意安全防護(hù)： DMCHA具有一定的刺激性，操作時(shí)應(yīng)佩戴防護(hù)眼鏡和手套，避免直接接觸皮膚和眼睛。

六、聚氨酯 “煉金術(shù)”：凝膠/發(fā)泡平衡的藝術(shù)

調(diào)節(jié)聚氨酯體系的凝膠/發(fā)泡平衡，是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)和樂趣的“煉金術(shù)”。DMCHA作為一種重要的催化劑，為我們提供了更多的可能性。

• “快慢結(jié)合”： 我們可以將DMCHA與緩釋型催化劑結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)“先慢后快”的凝膠過程，從而獲得更加均勻的泡孔結(jié)構(gòu)。
• “剛?cè)岵?jì)”： 我們可以通過調(diào)整DMCHA的用量和種類，以及與其他催化劑的配合，來(lái)控制聚氨酯材料的硬度和彈性，滿足不同的應(yīng)用需求。
• “內(nèi)外兼修”： 除了催化劑的選擇和用量，我們還可以通過調(diào)節(jié)配方中的其他組分（如多元醇的分子量、異氰酸酯的類型、表面活性劑的種類），以及工藝參數(shù)（如溫度、壓力、攪拌速度），來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化聚氨酯材料的性能。

總之，DMCHA在聚氨酯體系中的作用，就像一位技藝精湛的指揮家，它巧妙地協(xié)調(diào)著凝膠反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)，終演奏出一曲美妙的聚氨酯“交響樂”。

希望今天的分享能給大家?guī)?lái)一些啟發(fā)和幫助。謝謝大家！

====================聯(lián)系信息=====================

聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

手機(jī)號(hào)碼： 18301903156 (微信同號(hào))

聯(lián)系電話： 021-51691811

公司地址: 上海市寶山區(qū)淞興西路258號(hào)

===========================================================

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。