聚氨酯催化劑之叔胺催化劑研究
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發(fā)布日期：2021-03-15
什么是叔胺催化劑？
對于聚氨酯泡沫塑料的制備，一般需要面臨三種反應(yīng)：異氰酸酯-羥基反應(yīng)、異氰酸酯-水反應(yīng)，異氰酸酯-異氰酸酯反應(yīng)。因此需要不同類型，不同功效的催化劑來滿足不同的需求。
聚氨酯催化劑從類別上一般分為叔胺催化劑和金屬催化劑，而叔胺催化劑是最廣泛用于制造聚氨酯泡沫的催化劑，根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為脂肪族叔胺如：雙(二甲胺基乙基)醚BDMAEE，芳族/脂環(huán)族叔胺如：N-甲基嗎啉NEM和雜環(huán)叔胺如：三乙烯二胺TEDA。
圖片關(guān)鍵詞
叔胺催化劑具有反應(yīng)選擇性：促進異氰酸酯與水的反應(yīng)，通常被認為是發(fā)泡催化劑；促進異氰酸酯與多元醇反應(yīng)的叔胺通常被認為是凝膠催化劑。但大多數(shù)發(fā)泡型叔胺催化劑對凝膠反應(yīng)也有所貢獻，凝膠型叔胺催化劑同時對發(fā)泡反應(yīng)有貢獻。
在聚氨酯泡沫體系中，為了平衡凝膠和發(fā)泡反應(yīng)而使用了各種胺的組合，以便可以適當?shù)乜刂瓢l(fā)泡過程。可以選擇一種或多種類型的叔胺催化劑，通過用量來滿足工藝要求，例如乳白時間，上升曲線，凝膠時間甚至表皮的熟化。
標準叔胺催化劑
凝膠催化劑：三乙烯二胺TEDA
在早期兩步法（預(yù)聚體法）生產(chǎn)聚氨酯軟質(zhì)泡沫，因先要制備異氰酸酯封端的氨基甲酸酯預(yù)聚物，再與水進行發(fā)泡反應(yīng)，過程難以控制。自DABCO 1，4-二氮雜雙環(huán)[2,2,2]辛烷（也稱三乙烯二胺TEDA）發(fā)明問世以來，作為獨特的催化劑配合有機硅表面活性劑，通過一步法代替預(yù)聚物工藝。這些原材料的首次出現(xiàn)使聚氨酯泡沫行業(yè)有了長足的發(fā)展。
三乙烯二胺TEDA加快了仲OH基團與NCO基團的反應(yīng)，在反應(yīng)的適當平衡下加速鏈增長和二氧化碳的釋放，消除了費時的預(yù)聚物制備從而進入一步法時代。
由于初期三乙烯二胺TEDA相對較高的成本，開發(fā)出其他催化劑的組合，如胺錫復(fù)合型催化劑。但因技術(shù)的進步且已國產(chǎn)化，三乙烯二胺TEDA成為聚氨酯行業(yè)標準凝膠催化劑的標準產(chǎn)品。
發(fā)泡催化劑：雙(二甲胺基乙基)醚BDMAEE
在模塑高回彈和軟質(zhì)塊狀配方中，通常將雙（二甲基氨基乙基）醚BDMAEE用作發(fā)泡催化劑。由于其化學結(jié)構(gòu)具有高堿性，與水可以絡(luò)合，強烈促進異氰酸酯與水的反應(yīng)，產(chǎn)生大量二氧化碳氣體，可使泡沫密度降低。
雙（二甲基氨基乙基）醚BDMAEE因發(fā)泡催化活性高，可提高聚氨酯發(fā)泡的前期反應(yīng)時間，改善流動性。雙（二甲基氨基乙基）醚BDMAEE用于控制產(chǎn)生氣體的反應(yīng)的功效（發(fā)泡反應(yīng)）約占80%，用于控制凝膠反應(yīng)的功效（凝膠反應(yīng)）約占20%。
絕大多數(shù)泡沫配方將BDMAEE與眾所周知的凝膠催化劑三亞乙基二胺TEDA結(jié)合使用以平衡發(fā)泡反應(yīng)。
發(fā)展
低氣味的需求：
一些叔胺催化劑會給泡沫留下殘留的氣味，這是由于殘留在泡沫結(jié)構(gòu)中的叔胺催化劑蒸發(fā)并釋放出胺味，這可能會限制它們在汽車內(nèi)飾、床上用品和軟墊家具等應(yīng)用中的使用。許多催化劑供應(yīng)商已經(jīng)引入了含有異氰酸酯反應(yīng)性基團的催化劑，以幫助將分子結(jié)合到聚合物網(wǎng)絡(luò)中，但通常會降低叔胺催化劑的催化效率。
延遲催化劑：
為了追求更好的模內(nèi)流動性和更快的固化的需求，以及在雙硬度發(fā)泡工藝中平衡泡沫反應(yīng)性的需求，導(dǎo)致了延遲作用催化劑的開發(fā)。
總結(jié)
叔胺催化劑是制備聚氨酯泡沫最廣泛的催化劑，催化活性取決于它的結(jié)構(gòu)和堿性。
叔胺的選擇會影響泡沫性能如物理性能參數(shù)、回彈率、開/閉孔，表面固化等。太強的發(fā)泡催化劑/較高的發(fā)泡催化劑用量會導(dǎo)致泡沫塌陷，而太強的凝膠催化劑/較高的凝膠催化劑用量會導(dǎo)致閉孔泡沫，從而導(dǎo)致收縮。凝膠和發(fā)泡反應(yīng)只有良好的平衡，才能形成開孔，性能良好的泡沫。
產(chǎn)品供應(yīng)商
東莞市廣思遠聚氨酯材料有限公司
廣思遠®更多產(chǎn)品
ZF-10：高效低氣味發(fā)泡催化劑，典型應(yīng)用于制備低氣味聚氨酯泡沫制品
ZR-50：低氣味凝膠催化劑，提供優(yōu)良的平衡性，可用于聚氨酯模塑高回彈泡沫
Z-131：反應(yīng)型低氣味凝膠胺類催化劑復(fù)配劑
Z-130：低氣味凝膠催化劑，平衡凝膠/發(fā)泡
ZR-70：低氣味催化劑，用于包裝泡沫和在乙烯基表皮上模塑泡沫發(fā)泡和凝膠平衡性好
ZR-40（五甲基二亞丙基二胺）：對冷模塑高回彈泡沫特別有效,低氣味凝膠和發(fā)泡平衡較好的催化劑
LE-310：應(yīng)用于大塊海綿的低氣味反應(yīng)型凝膠催化劑，新型的低VOC胺凝膠催化劑,胺含量超過95%
LE-530：反應(yīng)型凝膠催化劑，用于各種聚氨酯發(fā)泡產(chǎn)品
DPA：低氣味凝膠催化劑，突出的平衡性和通用性提供良好的流動性
TAP 1-甲基-4-（2-二甲氨基乙基）哌嗪：卓越的三聚催化劑，可提高流動性
DMDEE（2,2'-二嗎啉二乙基醚）：強發(fā)泡催化劑,提供穩(wěn)定的預(yù)聚物體系
DMAEE：低密度全水硬質(zhì)泡沫以及低密度半硬質(zhì)泡沫
BDMAEE 雙-(2-二甲氨基乙基)醚：高效發(fā)泡催化劑
BDMA（N,N-二甲基芐胺）：聚氨酯硬泡催化劑、環(huán)氧促進劑
DMEA（N,N'-二甲基乙醇胺）：在一些硬泡體系中中和酸,
PMDETA（五甲基二亞乙基三胺）：對HCFC/水發(fā)泡的硬泡特別有效,類似PC5
