dbu異辛酸鹽作為聚氨酯反應(yīng)中的高效非胺類催化劑
標(biāo)題：dbu異辛酸鹽：聚氨酯反應(yīng)中的“非胺類催化劑新貴”
在化學(xué)的世界里，催化劑就像是一群默默無聞的幕后英雄。它們不參與終產(chǎn)物，卻能大大加速反應(yīng)進(jìn)程，甚至決定反應(yīng)的方向和效率。而在聚氨酯工業(yè)中，催化劑的選擇更是影響產(chǎn)品質(zhì)量、工藝效率乃至環(huán)保性能的關(guān)鍵因素之一。
今天，我們要聊的就是一位近年來在聚氨酯領(lǐng)域悄然崛起的新星——dbu異辛酸鹽。它不僅是一種高效的催化劑，更是一種非胺類催化劑，在環(huán)保日益受到重視的當(dāng)下，它的出現(xiàn)無疑為行業(yè)注入了一劑強(qiáng)心針。
一、dbu異辛酸鹽是何方神圣？
dbu全稱1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯（1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene），是一種有機(jī)堿。而dbu異辛酸鹽則是dbu與異辛酸發(fā)生中和反應(yīng)后的產(chǎn)物，通常以季銨鹽形式存在。
它的特點(diǎn)可以總結(jié)為：
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 催化類型 | 非胺類堿性催化劑 |
| 溶解性 | 良好的脂溶性和一定水溶性 |
| 穩(wěn)定性 | 在較高溫度下仍保持穩(wěn)定 |
| 反應(yīng)選擇性 | 對nco-oh反應(yīng)具有高選擇性 |
| 環(huán)保性 | 不含揮發(fā)性胺類物質(zhì) |
簡單來說，dbu異辛酸鹽就像是一個(gè)穿著西裝的化學(xué)界紳士，優(yōu)雅、高效又不惹麻煩。
二、為什么需要“非胺類”催化劑？
在傳統(tǒng)聚氨酯體系中，常用的催化劑多為叔胺類化合物，如三乙胺、dabco等。這些催化劑雖然催化活性高，但有一個(gè)致命缺點(diǎn)——容易揮發(fā)，對人體有害，且可能引起產(chǎn)品黃變或氣味殘留。
特別是在環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的今天，歐美市場對voc（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放的要求越來越高。這就迫使聚氨酯行業(yè)必須尋找一種既能替代傳統(tǒng)胺類催化劑、又不會帶來二次污染的新型催化劑。
于是，dbu異辛酸鹽應(yīng)運(yùn)而生。它屬于非揮發(fā)性、非胺類催化劑，不僅能有效促進(jìn)聚氨酯的發(fā)泡和凝膠反應(yīng)，還具備良好的儲存穩(wěn)定性與操作安全性。
三、dbu異辛酸鹽在聚氨酯反應(yīng)中的作用機(jī)制
聚氨酯反應(yīng)的核心是異氰酸酯基團(tuán)（nco）與羥基（oh）之間的加成反應(yīng)，生成氨基甲酸酯鍵。這一過程決定了材料的結(jié)構(gòu)和性能。
dbu異辛酸鹽的作用機(jī)制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
-
提高nco-oh反應(yīng)速率
dbu作為強(qiáng)堿，能夠活化羥基，使其更容易與nco基團(tuán)結(jié)合，從而加快反應(yīng)速度。 -
調(diào)節(jié)發(fā)泡與凝膠時(shí)間
在軟泡、硬泡或自結(jié)皮材料中，控制發(fā)泡和凝膠的時(shí)間差至關(guān)重要。dbu異辛酸鹽在這方面表現(xiàn)出極佳的調(diào)控能力。 -
減少胺類帶來的副作用
相比傳統(tǒng)胺類催化劑，dbu異辛酸鹽幾乎不產(chǎn)生刺激性氣味，也不會造成后期黃變。
四、實(shí)際應(yīng)用案例解析
為了讓大家更好地理解dbu異辛酸鹽的實(shí)際表現(xiàn)，我們來看幾個(gè)典型應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)對比：
表1：不同催化劑對泡沫起發(fā)時(shí)間和凝膠時(shí)間的影響（單位：秒）
| 催化劑種類 | 起發(fā)時(shí)間 | 凝膠時(shí)間 | 后期回彈 |
|---|---|---|---|
| dabco | 80 | 160 | 中等 |
| 三乙胺 | 70 | 150 | 較弱 |
| dbu異辛酸鹽 | 90 | 170 | 強(qiáng) |
| dbu異辛酸鹽+助催劑 | 85 | 165 | 極強(qiáng) |
從表中可以看出，雖然dbu異辛酸鹽的起發(fā)略慢于傳統(tǒng)胺類催化劑，但其凝膠時(shí)間更為可控，后期物理性能更優(yōu)，非常適合用于高端制品的生產(chǎn)。
五、產(chǎn)品參數(shù)一覽
以下是市面上常見dbu異辛酸鹽產(chǎn)品的典型參數(shù)：
表2：dbu異辛酸鹽基礎(chǔ)物性參數(shù)
| 參數(shù)項(xiàng) | 數(shù)值范圍 | 單位 |
|---|---|---|
| 外觀 | 淡黃色至琥珀色液體 | — |
| 活性成分含量 | ≥95% | wt% |
| ph值（1%水溶液） | 10.5~11.5 | — |
| 密度（25℃） | 0.95~1.05 | g/cm3 |
| 粘度（25℃） | 50~150 | mpa·s |
| 儲存穩(wěn)定性 | 12個(gè)月以上 | — |
| 推薦用量 | 0.1~1.0 | phr |
phr是指每百份多元醇中的催化劑添加量，具體用量需根據(jù)配方調(diào)整。
六、與其他催化劑的比較優(yōu)勢
| 比較項(xiàng)目 | dbu異辛酸鹽 | 傳統(tǒng)胺類催化劑 | 金屬類催化劑 |
|---|---|---|---|
| 催化活性 | 高 | 高 | 中 |
| 揮發(fā)性 | 極低 | 高 | 無 |
| 刺激性氣味 | 無 | 有 | 無 |
| 黃變風(fēng)險(xiǎn) | 極低 | 高 | 中 |
| 成本 | 中偏高 | 低 | 中 |
| 環(huán)保性 | 優(yōu)良 | 一般 | 優(yōu)良 |
可以看到，dbu異辛酸鹽在環(huán)保性、氣味控制和后期性能上具有顯著優(yōu)勢，盡管成本略高，但在高端市場中已逐漸成為主流選擇。
六、與其他催化劑的比較優(yōu)勢
| 比較項(xiàng)目 | dbu異辛酸鹽 | 傳統(tǒng)胺類催化劑 | 金屬類催化劑 |
|---|---|---|---|
| 催化活性 | 高 | 高 | 中 |
| 揮發(fā)性 | 極低 | 高 | 無 |
| 刺激性氣味 | 無 | 有 | 無 |
| 黃變風(fēng)險(xiǎn) | 極低 | 高 | 中 |
| 成本 | 中偏高 | 低 | 中 |
| 環(huán)保性 | 優(yōu)良 | 一般 | 優(yōu)良 |
可以看到，dbu異辛酸鹽在環(huán)保性、氣味控制和后期性能上具有顯著優(yōu)勢，盡管成本略高，但在高端市場中已逐漸成為主流選擇。
七、未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)
隨著全球?qū)G色化工的呼聲愈演愈烈，dbu異辛酸鹽這類低毒、低揮發(fā)、高性能的非胺類催化劑正在迎來黃金發(fā)展期。尤其是在汽車內(nèi)飾、家具軟泡、噴涂聚氨酯等領(lǐng)域，其市場需求持續(xù)增長。
不過，dbu異辛酸鹽也并非完美無缺。例如：
- 價(jià)格相對較高，在一些低端市場推廣受限；
- 部分體系中催化效果略遜于傳統(tǒng)胺類，需要配合其他助催化劑使用；
- 國內(nèi)生產(chǎn)工藝尚處于發(fā)展階段，高品質(zhì)原料依賴進(jìn)口。
因此，未來的研發(fā)方向?qū)⒓性冢?/p>
- 提升催化效率；
- 降低合成成本；
- 開發(fā)復(fù)合型催化劑體系；
- 加強(qiáng)國產(chǎn)化進(jìn)程。
八、結(jié)尾語：催化劑雖小，作用巨大
dbu異辛酸鹽或許只是聚氨酯配方中的一滴墨水，但它所承載的，卻是整個(gè)行業(yè)向環(huán)保、高效、安全方向邁進(jìn)的重要一步。
正如一位資深工程師曾說：“選對了催化劑，就像找對了人生伴侶——不僅讓你事半功倍，還能陪你走得更遠(yuǎn)。”
在這個(gè)追求可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代，dbu異辛酸鹽正用它獨(dú)特的方式，書寫著聚氨酯行業(yè)的綠色篇章。
參考文獻(xiàn)：
[1] liu, j., zhang, y., & wang, h. (2020). non-volatile catalysts for polyurethane foams: a review. journal of applied polymer science, 137(15), 48656.
[2] müller, k., & sch?fer, t. (2018). development and application of amine-free catalyst systems in polyurethane technology. progress in organic coatings, 119, 1–10.
[3] chen, x., li, m., & zhao, q. (2021). synthesis and performance evaluation of dbu-based salt catalysts for rigid polyurethane foams. polymer testing, 94, 107023.
[4] oertel, g. (ed.). (2014). polyurethane handbook (2nd ed.). hanser gardner publications.
[5] tang, y., & sun, l. (2022). green catalysts for polyurethane production: from design to application. green chemistry, 24(3), 1234–1248.
[6] zhang, w., & zhou, f. (2019). environmental impact assessment of amine-free catalysts in polyurethane foam production. environmental science & technology, 53(12), 6987–6995.
[7] us patent no. us9873755b2. (2018). catalyst composition comprising a guanidine or amidine compound for polyurethane formation.
[8] european chemicals agency (echa). (2021). restrictions on volatile amine catalysts under reach regulation.
[9] hu, c., & lin, z. (2020). recent advances in non-amine catalysts for polyurethane synthesis. chinese journal of polymer science, 38(6), 567–578.
[10] park, s. j., & kim, h. r. (2017). effect of catalyst types on the physical properties of flexible polyurethane foams. journal of industrial and engineering chemistry, 50, 214–221.
感謝您讀到這里，愿我們在每一次材料的變革中，都能找到那個(gè)“剛剛好”的催化劑。
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公司其它產(chǎn)品展示:
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nt cat t-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。
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nt cat ul1 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于t-12。
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nt cat si220 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于ms膠，活性比t-12高。
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