雙嗎啉基二乙基醚與其他叔胺類催化劑的協(xié)同效應(yīng)及配方設(shè)計(jì)
各位朋友們，化工界的同仁們，大家下午好！
今天，我們來聊聊一個(gè)既熟悉又充滿驚喜的話題——胺類催化劑。確切地說，是關(guān)于雙嗎啉基二乙基醚（DMDEE）以及它與其他叔胺類催化劑之間那些不得不說的“愛恨情仇”。
各位可能要問了，胺類催化劑？那不是老生常談了嗎？有什么新鮮的？
沒錯(cuò)，胺類催化劑在聚氨酯行業(yè)，就像鹽在菜肴里一樣，看似普通，卻決定著終的味道。DMDEE更是其中的一位“老牌勁旅”，以其優(yōu)異的催化活性和良好的通用性，一直深受廣大聚氨酯配方師的喜愛。但是，老牌并不意味著過時(shí)，關(guān)鍵在于如何玩出新花樣！
DMDEE：聚氨酯催化劑界的“百搭款”
首先，讓我們來認(rèn)識(shí)一下今天的主角——DMDEE。想象一下，它就像一個(gè)社交達(dá)人，結(jié)構(gòu)中擁有兩個(gè)嗎啉基團(tuán)，這讓它既具有叔胺的催化活性，又具有醚鍵的穩(wěn)定性。
簡(jiǎn)單來說，DMDEE是一種叔胺類催化劑，分子式是C12H24N2O3，分子量是244.33 g/mol。它通常是無色至淡黃色的液體，具有胺的氣味。
DMDEE 主要用于聚氨酯軟泡、硬泡、半硬泡、CASE領(lǐng)域，催化活性高，用量小，特別是在軟泡生產(chǎn)中，能賦予海綿良好的開孔效果。
產(chǎn)品參數(shù)：
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) | 測(cè)試方法 |
|---|---|---|
| 外觀 | 無色至淡黃色液體 | 目測(cè) |
| 胺值 | 440-460 mg KOH/g | GB/T 2895 |
| 水分 | ≤ 0.2% | GB/T 6283 |
| 純度 (GC) | ≥ 99.0% | 氣相色譜法 |
| 密度 (20°C) | 1.03-1.05 g/cm3 | GB/T 4472 |
| 閃點(diǎn) (閉杯) | > 93°C | GB/T 261 |
DMDEE就像催化劑界的“百搭款”，與各種異氰酸酯和多元醇體系都表現(xiàn)出良好的相容性，可謂是“上得了廳堂，下得了廚房”。它主要催化的是凝膠反應(yīng)（多元醇與異氰酸酯的反應(yīng)），促進(jìn)聚氨酯鏈的增長(zhǎng)，決定著聚氨酯材料的終強(qiáng)度和硬度。
單絲不成線，孤木不成林：協(xié)同效應(yīng)的魅力
但是，就像再優(yōu)秀的演員，也需要一個(gè)好的劇本和優(yōu)秀的搭檔一樣，DMDEE的性能發(fā)揮也離不開其他催化劑的協(xié)同作用。這就是我們今天要重點(diǎn)探討的“協(xié)同效應(yīng)”。
在聚氨酯發(fā)泡過程中，我們需要平衡兩個(gè)關(guān)鍵反應(yīng)：凝膠反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)（水與異氰酸酯的反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w）。DMDEE主要催化凝膠反應(yīng)，而其他一些叔胺，例如三乙烯二胺（TEDA），則更多地催化發(fā)泡反應(yīng)。
如果只使用DMDEE，可能會(huì)導(dǎo)致凝膠反應(yīng)過快，體系粘度迅速升高，二氧化碳?xì)怏w難以充分釋放，終導(dǎo)致泡孔結(jié)構(gòu)不均勻，甚至出現(xiàn)塌陷。反之，如果只使用TEDA，則可能導(dǎo)致發(fā)泡反應(yīng)過快，泡沫過早膨脹，強(qiáng)度不足，也容易塌陷。
因此，聰明的配方師會(huì)巧妙地將DMDEE與其他叔胺類催化劑組合使用，就像指揮一場(chǎng)交響樂，讓不同的樂器各司其職，和諧共奏。
經(jīng)典搭檔：DMDEE + TEDA
DMDEE和TEDA堪稱是聚氨酯催化劑界的“黃金搭檔”。DMDEE負(fù)責(zé)穩(wěn)固“地基”，保證聚氨酯鏈的正常增長(zhǎng)；TEDA則負(fù)責(zé)“添磚加瓦”，促進(jìn)二氧化碳的生成，讓泡沫充分膨脹。
這種協(xié)同作用可以帶來以下好處：
- 更好的泡孔結(jié)構(gòu)： 通過平衡凝膠和發(fā)泡反應(yīng)，可以獲得更加均勻、細(xì)密的泡孔結(jié)構(gòu)，提高聚氨酯材料的力學(xué)性能和隔熱性能。
- 更快的固化速度： 協(xié)同催化可以加速整個(gè)反應(yīng)進(jìn)程，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。
- 更寬的工藝窗口： 協(xié)同催化可以使配方對(duì)環(huán)境溫度、濕度等因素的敏感性降低，從而拓寬工藝窗口，降低生產(chǎn)難度。
更多可能性：DMDEE與其他叔胺的組合
除了TEDA之外，DMDEE還可以與其他各種叔胺類催化劑組合使用，例如：
除了TEDA之外，DMDEE還可以與其他各種叔胺類催化劑組合使用，例如：
- N,N-二甲基環(huán)己胺（DMCHA）： 具有較高的催化活性，可以加速反應(yīng)進(jìn)程，尤其適合于硬泡體系。
- N,N-二甲基胺（DMEA）： 具有一定的胺醇結(jié)構(gòu)，可以與異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)，引入到聚氨酯鏈中，從而提高材料的耐熱性和耐水解性。
- 雙-(2-二基乙基)醚（BDMAEE）： 開孔效果好，促進(jìn)CO2氣體的釋放，適合軟泡體系。
不同的叔胺類催化劑具有不同的催化活性、選擇性和反應(yīng)特性。通過巧妙地組合使用，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，定制出佳的催化體系，從而獲得性能優(yōu)異的聚氨酯材料。
配方設(shè)計(jì)：精雕細(xì)琢，方能成就精品
那么，如何進(jìn)行具體的配方設(shè)計(jì)呢？這就像是一位大廚在調(diào)制一道美味佳肴，需要充分了解各種食材的特性，并根據(jù)不同的口味需求，進(jìn)行精確的搭配。
以下是一些配方設(shè)計(jì)的原則和技巧：
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明確應(yīng)用需求： 首先要明確聚氨酯材料的具體應(yīng)用，例如是軟泡、硬泡、彈性體還是涂料，以及對(duì)材料的力學(xué)性能、耐熱性能、耐候性能等方面的具體要求。
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選擇合適的多元醇和異氰酸酯： 多元醇和異氰酸酯是聚氨酯材料的基礎(chǔ)，它們的選擇直接決定了材料的終性能。
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選擇合適的催化劑組合： 根據(jù)多元醇和異氰酸酯的類型、反應(yīng)活性以及應(yīng)用需求，選擇合適的催化劑組合。一般來說，DMDEE可以作為主催化劑，與其他叔胺類催化劑協(xié)同使用，以平衡凝膠和發(fā)泡反應(yīng)。
-
精確控制催化劑用量： 催化劑的用量對(duì)反應(yīng)速率和材料性能有著重要影響。用量過少，反應(yīng)速度慢，材料性能差；用量過多，容易引起副反應(yīng)，導(dǎo)致材料性能下降。因此，需要通過實(shí)驗(yàn)摸索，找到佳的催化劑用量。
-
添加必要的助劑： 除了催化劑之外，還需要添加一些必要的助劑，例如勻泡劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑等，以改善材料的加工性能和使用性能。
配方實(shí)例（僅供參考）：
軟泡配方：
| 組分 | 用量 (份) |
|---|---|
| 多元醇 | 100 |
| 水 | 3.5 |
| 硅油 | 1.0 |
| DMDEE | 0.15 |
| TEDA | 0.05 |
| 異氰酸酯 | 根據(jù)NCO指數(shù)計(jì)算 |
硬泡配方：
| 組分 | 用量 (份) |
|---|---|
| 多元醇 | 100 |
| 環(huán)戊烷 | 15 |
| 硅油 | 1.5 |
| DMDEE | 0.8 |
| DMCHA | 0.5 |
| 異氰酸酯 | 根據(jù)NCO指數(shù)計(jì)算 |
注意事項(xiàng)：
- 以上配方僅為示例，具體用量需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
- 在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮各種因素的影響，例如原材料的特性、生產(chǎn)工藝、環(huán)境條件等。
- 在進(jìn)行配方調(diào)整時(shí)，建議從小試開始，逐步放大，并進(jìn)行充分的性能測(cè)試，以確保終產(chǎn)品的質(zhì)量。
展望未來：創(chuàng)新永無止境
各位朋友們，聚氨酯行業(yè)是一個(gè)充滿創(chuàng)新和機(jī)遇的領(lǐng)域。隨著新材料、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，我們對(duì)胺類催化劑的認(rèn)識(shí)也將不斷深入。
未來，我們可以期待：
- 新型胺類催化劑的開發(fā)： 具有更高活性、更高選擇性、更低毒性的新型胺類催化劑將不斷涌現(xiàn)，為聚氨酯材料的性能提升帶來新的可能。
- 催化劑復(fù)配技術(shù)的優(yōu)化： 通過計(jì)算機(jī)模擬、人工智能等技術(shù)，可以更加精確地預(yù)測(cè)和優(yōu)化催化劑的復(fù)配效果，從而實(shí)現(xiàn)聚氨酯材料的性能定制化。
- 胺類催化劑在更多領(lǐng)域的應(yīng)用： 除了傳統(tǒng)的聚氨酯領(lǐng)域，胺類催化劑還可以在涂料、膠粘劑、電子化學(xué)品等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為這些行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。
總而言之，DMDEE以及它與其他叔胺類催化劑的協(xié)同效應(yīng)，是聚氨酯化學(xué)中一個(gè)充滿魅力和挑戰(zhàn)的課題。只有不斷學(xué)習(xí)、不斷探索、不斷創(chuàng)新，我們才能在這個(gè)領(lǐng)域取得更大的成就。
后，感謝大家的聆聽！希望今天的分享能對(duì)大家有所啟發(fā)。如果大家有任何問題，歡迎隨時(shí)提問。讓我們一起攜手，共同推動(dòng)聚氨酯行業(yè)的發(fā)展！
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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。