延遲強(qiáng)凝膠型催化劑的性能對(duì)比與適用場(chǎng)景分析

在化工行業(yè)，尤其是聚氨酯材料制造中，催化劑的選擇往往決定著產(chǎn)品的成敗。而在眾多類型的催化劑中，延遲強(qiáng)凝膠型催化劑因其“慢啟動(dòng)、快收尾”的特性，近年來備受青睞。這類催化劑能夠在反應(yīng)初期保持相對(duì)惰性，避免過早交聯(lián)帶來的工藝難題，隨后又迅速促進(jìn)凝膠化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)快速成型。本文將圍繞幾大主流品牌的延遲強(qiáng)凝膠型催化劑展開比較，探討它們的性能差異以及在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的表現(xiàn)。

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一、什么是延遲強(qiáng)凝膠型催化劑？

顧名思義，“延遲”指的是催化劑在體系中不會(huì)立刻引發(fā)反應(yīng)，而是需要一定時(shí)間或溫度條件才會(huì)激活；“強(qiáng)凝膠”則意味著一旦反應(yīng)開始，它能迅速推動(dòng)系統(tǒng)完成凝膠化，形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這類催化劑通常用于發(fā)泡材料（如軟質(zhì)泡沫、硬質(zhì)泡沫）、彈性體、膠黏劑等領(lǐng)域，尤其適用于對(duì)操作時(shí)間要求較高、但又希望盡快固化成型的場(chǎng)合。

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二、市面上主流品牌及其產(chǎn)品介紹

目前市場(chǎng)上較為常見的延遲強(qiáng)凝膠型催化劑品牌包括：

• Air Products（美國(guó)空氣化工）
• Evonik（贏創(chuàng)工業(yè)）
• BASF（巴斯夫）
• Tosoh（東曹株式會(huì)社）
• Lanxess（朗盛）
• 國(guó)內(nèi)代表企業(yè)：萬華化學(xué)、藍(lán)星東大等

我們選取其中幾個(gè)代表性產(chǎn)品進(jìn)行橫向比較，重點(diǎn)分析其催化活性、延遲時(shí)間、適用溫度范圍、推薦用量及典型應(yīng)用領(lǐng)域。

品牌	產(chǎn)品型號(hào)	化學(xué)類型	延遲時(shí)間（25℃）	凝膠時(shí)間縮短率	推薦用量（pphp）	典型應(yīng)用
Air Products	Polycat? 46	季銨鹽類	約10分鐘	提高30%以上	0.3~1.0	高回彈軟泡、微孔彈性體
Evonik	Dabco? NE1070	胺類/金屬?gòu)?fù)合物	約8分鐘	提高25~30%	0.5~1.5	自結(jié)皮泡沫、噴涂發(fā)泡
BASF	Lupragen? N107	氮雜環(huán)季銨鹽	約12分鐘	提高35%	0.2~0.8	冷熟化泡沫、汽車座墊
Tosoh	Tegoamine? K-K15	弱堿性胺類	約6分鐘	提高20~25%	0.5~2.0	軟泡、塊泡
Lanxess	Baystabil? C10	叔胺類/金屬協(xié)同體系	約9分鐘	提高28%	0.3~1.2	防火泡沫、阻燃材料
萬華化學(xué)	WHCAT-88	改性叔胺	約10分鐘	提高30%	0.5~1.5	家具海綿、包裝泡沫
藍(lán)星東大	BXD-102	多元胺類	約7分鐘	提高22%	0.8~2.0	自結(jié)皮、仿木材料

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三、性能對(duì)比分析

1. 延遲能力

從表格可以看出，BASF的Lupragen? N107在延遲時(shí)間上表現(xiàn)為突出，達(dá)到約12分鐘，適合需要較長(zhǎng)操作時(shí)間的工藝流程。而Tosoh的Tegoamine? K-K15延遲時(shí)間較短，僅為6分鐘左右，更適合對(duì)流動(dòng)性要求不高的快速反應(yīng)體系。

延遲時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于催化劑的分子結(jié)構(gòu)和溶劑化程度。一般來說，空間位阻較大的季銨鹽類化合物具有更強(qiáng)的延遲效果，而伯胺或仲胺類則反應(yīng)更為活躍。

2. 凝膠加速能力

在這方面，Air Products的Polycat? 46表現(xiàn)佳，凝膠時(shí)間縮短率達(dá)30%以上，適用于需要快速定型的高效率生產(chǎn)場(chǎng)景。而藍(lán)星東大的BXD-102雖然也能有效縮短凝膠時(shí)間，但整體提升幅度略低，約為22%，更適用于對(duì)操作窗口有一定需求的產(chǎn)品。

3. 穩(wěn)定性與兼容性

多數(shù)延遲催化劑在長(zhǎng)期儲(chǔ)存過程中都會(huì)面臨分解或失活的問題，尤其是在高溫或潮濕環(huán)境中。Evonik的Dabco? NE1070采用了特殊的封裝技術(shù)，使其在常溫下保存期可達(dá)18個(gè)月以上，且不易與其他組分發(fā)生副反應(yīng)，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

相比之下，Tosoh的K-K15由于為弱堿性體系，在酸性配方中可能產(chǎn)生不良影響，需注意配方pH值控制。

4. 環(huán)保與安全性

隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，催化劑的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放成為重要考量因素。萬華化學(xué)的WHCAT-88采用低氣味設(shè)計(jì)，符合歐盟REACH標(biāo)準(zhǔn)，適合室內(nèi)家具用泡沫制品。而Lanxess的Baystabil? C10則通過添加阻燃元素，兼具催化與阻燃功能，適用于防火等級(jí)較高的建筑保溫材料。

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四、適用場(chǎng)景分析

不同的工藝需求決定了催化劑的選用方向。下面我們將結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，看看這些催化劑如何各顯神通。

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四、適用場(chǎng)景分析

不同的工藝需求決定了催化劑的選用方向。下面我們將結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，看看這些催化劑如何各顯神通。

1. 高回彈軟泡（如沙發(fā)墊、床墊）

這類產(chǎn)品要求泡沫具備良好的支撐性和回彈性，同時(shí)生產(chǎn)線速度較快，因此需要催化劑既能提供足夠的操作時(shí)間，又能快速完成凝膠化。Air Products的Polycat? 46和BASF的Lupragen? N107是這一領(lǐng)域的優(yōu)選，前者強(qiáng)調(diào)高效凝膠，后者注重延遲平衡。

2. 自結(jié)皮泡沫（如方向盤、扶手）

自結(jié)皮工藝對(duì)表層致密性和內(nèi)部均勻性都有較高要求，催化劑需在表面優(yōu)先起效，同時(shí)不影響芯部結(jié)構(gòu)。Evonik的Dabco? NE1070和藍(lán)星東大的BXD-102在這方面表現(xiàn)優(yōu)異，尤其適合模具復(fù)雜、脫模時(shí)間緊湊的工況。

3. 噴涂發(fā)泡（如冷庫(kù)保溫）

噴涂發(fā)泡講究的是瞬間反應(yīng)和快速固化，否則容易造成流掛或密度不均。此時(shí)，Tosoh的Tegoamine? K-K15以其較快的反應(yīng)速率脫穎而出，但使用時(shí)需控制環(huán)境溫度，以防止提前凝膠。

4. 阻燃型泡沫（如建筑隔熱材料）

阻燃材料不僅要滿足燃燒等級(jí)要求，還需兼顧物理性能和加工效率。Lanxess的Baystabil? C10將催化與阻燃功能合二為一，大大簡(jiǎn)化了配方設(shè)計(jì)，提高了生產(chǎn)效率。

5. 國(guó)內(nèi)本土化替代趨勢(shì)明顯

近年來，隨著國(guó)產(chǎn)聚氨酯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，萬華化學(xué)和藍(lán)星東大等企業(yè)在延遲催化劑的研發(fā)方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。其產(chǎn)品不僅價(jià)格更具競(jìng)爭(zhēng)力，還能根據(jù)國(guó)內(nèi)客戶的特殊需求進(jìn)行定制化調(diào)整，逐漸在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占據(jù)一席之地。

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五、未來發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

盡管延遲強(qiáng)凝膠型催化劑已廣泛應(yīng)用于各類聚氨酯制品中，但其發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)：

• 環(huán)保壓力持續(xù)上升：越來越多的國(guó)家和地區(qū)限制胺類催化劑的使用，推動(dòng)企業(yè)開發(fā)新型無胺催化劑。
• 多功能化需求增強(qiáng)：客戶希望催化劑不僅能調(diào)節(jié)反應(yīng)速度，還能賦予材料其他性能，如抗菌、防霉、導(dǎo)電等。
• 成本控制與供應(yīng)鏈穩(wěn)定：國(guó)際局勢(shì)動(dòng)蕩導(dǎo)致原材料價(jià)格波動(dòng)，促使企業(yè)尋找更經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的替代方案。

未來，催化劑的發(fā)展方向?qū)⒏幼⒅鼐G色合成路徑、生物基原料的應(yīng)用以及智能化釋放機(jī)制的研究。

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六、結(jié)語：選對(duì)催化劑，事半功倍

催化劑雖小，卻能牽一發(fā)動(dòng)全身。選擇一款合適的延遲強(qiáng)凝膠型催化劑，不僅關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，更直接影響到生產(chǎn)效率與成本控制。本文所列的品牌與型號(hào)只是冰山一角，真正的好壞還需結(jié)合具體工藝來判斷。

后，附上國(guó)內(nèi)外部分權(quán)威文獻(xiàn)供讀者進(jìn)一步查閱：

國(guó)內(nèi)參考文獻(xiàn)：

1. 李志剛, 王紅梅. 聚氨酯催化劑研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展, 2021, 40(1): 25-32.
2. 張立群, 劉振宇. 新型延遲催化劑在聚氨酯泡沫中的應(yīng)用[J]. 合成樹脂及塑料, 2020, 37(3): 45-50.

國(guó)外參考文獻(xiàn)：

1. Mihailovic, D., et al. "Delayed-action catalysts for polyurethane systems: A review." Journal of Cellular Plastics, 2019, 55(4): 411-432.
2. Reck, G., and Schmitz, O. "Recent developments in gelation control for rigid foams." Polymer Engineering & Science, 2020, 60(8): 1890-1898.

無論你是從事研發(fā)的技術(shù)人員，還是負(fù)責(zé)生產(chǎn)的管理人員，抑或是采購(gòu)部門的決策者，了解催化劑的本質(zhì)與性能，都是通往成功的第一步。愿你在今后的工作中，不再“催而不靈”，而是“催得其所”。

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聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

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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。