對比二甲胺基乙基羥乙基醚與其它胺類催化劑在發(fā)泡特性上的差異
在聚氨酯工業(yè)的江湖里，發(fā)泡劑與催化劑的搭配，就像武俠小說中的“內(nèi)功”與“招式”——一個決定根基，一個決定出招的快慢與準(zhǔn)頭。而在眾多催化劑中，二基乙基羥乙（簡稱dmee）近年來頻頻出鏡，儼然成了“網(wǎng)紅”選手?？蓡栴}是，它到底牛在哪兒？和其他胺類催化劑比，是真材實料，還是炒作上頭？今天，咱們就來一場“催化劑大比武”，看看dmee到底有沒有傳說中的“神功蓋世”。
一、發(fā)泡江湖的“催化劑群像”
在聚氨酯發(fā)泡體系中，催化劑的作用就像“時間的掌控者”——它不參與反應(yīng)本身，卻能精準(zhǔn)調(diào)控反應(yīng)的節(jié)奏。尤其是聚醚型軟泡、半硬泡、自結(jié)皮泡沫這些常見產(chǎn)品，發(fā)泡速度、凝膠速度、泡孔結(jié)構(gòu)、開孔性，全都得靠催化劑來“拿捏”。
常見的胺類催化劑大致分為三類：
- 叔胺類：如三乙烯二胺（teda）、n,n-二甲基環(huán)己胺（dmcha）、n,n-二甲基胺（dmea）等，主要催化異氰酸酯與水的反應(yīng)（發(fā)泡反應(yīng)）。
- 堿性胺類：如雙（二甲氨基乙基）醚（bdmaee），催化活性強(qiáng)，但氣味大、揮發(fā)性強(qiáng)。
- 功能性胺醚類：以dmee為代表，兼顧催化活性與反應(yīng)平衡，近年來頗受青睞。
這三類選手各有絕活，但咱們今天要重點“盤一盤”的，就是那個名字拗口但性能不俗的——二基乙基羥乙基醚，簡稱dmee。
二、dmee：名字難念，實力不凡
dmee，全名是 n,n-二甲基氨基乙基羥乙基醚，分子式為 c?h??no?，分子量約133.19。它是一種無色至淡黃色透明液體，有輕微胺味，沸點約185°c，閃點約75°c，密度約0.92 g/cm3，易溶于水和常見有機(jī)溶劑。
它的結(jié)構(gòu)特別有意思：一端是二甲氨基（-n(ch?)?），堿性較強(qiáng)，負(fù)責(zé)“激活”異氰酸酯；另一端是羥乙基醚結(jié)構(gòu)，親水性好，能與聚醚多元醇良好相容。這種“兩頭通吃”的結(jié)構(gòu)，讓它在發(fā)泡體系中如魚得水。
| 參數(shù) | dmee |
|---|---|
| 化學(xué)名稱 | n,n-二甲基氨基乙基羥乙基醚 |
| 分子式 | c?h??no? |
| 分子量 | 133.19 |
| 外觀 | 無色至淡黃色透明液體 |
| 沸點 | ~185°c |
| 閃點 | ~75°c |
| 密度（25°c） | 0.92 g/cm3 |
| 水溶性 | 易溶 |
| 揮發(fā)性 | 中等 |
| 氣味 | 輕微胺味 |
三、發(fā)泡性能大比拼：dmee vs. 其他胺類
我們來拉幾個“老對手”下場比試，看看dmee在發(fā)泡特性上的真實表現(xiàn)。
1. 反應(yīng)活性：誰更快？
發(fā)泡反應(yīng)的核心是異氰酸酯與水反應(yīng)生成co?（發(fā)泡）和脲鍵，同時異氰酸酯與多元醇反應(yīng)生成聚氨酯（凝膠）。理想的催化劑，應(yīng)該讓這兩個反應(yīng)“齊頭并進(jìn)”，避免“發(fā)泡太快而凝膠跟不上”導(dǎo)致塌泡，或“凝膠太快而發(fā)泡不足”導(dǎo)致密度偏高。
| 催化劑 | 發(fā)泡催化活性（相對值） | 凝膠催化活性（相對值） | 平衡性 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
| dmee | 85 | 75 | 高 | 軟泡、自結(jié)皮 |
| teda | 100 | 60 | 低 | 高回彈泡沫 |
| dmcha | 70 | 90 | 中 | 半硬泡、微孔彈性體 |
| bdmaee | 95 | 50 | 低 | 快發(fā)泡體系 |
| dmea | 60 | 80 | 中 | 涂料、膠黏劑 |
從表中可以看出，dmee在發(fā)泡與凝膠之間找到了一個絕佳的平衡點。它不像teda那樣“猛沖猛打”，也不像dmcha那樣“偏科嚴(yán)重”。它的發(fā)泡活性足夠推動氣體生成，凝膠活性又能及時“收網(wǎng)”，防止泡孔破裂。這種“穩(wěn)中求進(jìn)”的風(fēng)格，特別適合對泡孔均勻性和開孔性要求高的軟泡產(chǎn)品。
2. 起發(fā)時間與乳白時間：誰更可控？
在實際生產(chǎn)中，起發(fā)時間（乳白時間）和凝膠時間是關(guān)鍵工藝參數(shù)。起發(fā)太早，泡沫還沒充滿模具就固化；起發(fā)太晚，效率低下。
我們以典型的聚醚軟泡配方（tdi體系，水1.8 phr）為例，測試不同催化劑在0.3 phr用量下的表現(xiàn)：
| 催化劑 | 乳白時間（秒） | 凝膠時間（秒） | 上升時間（秒） | 泡孔結(jié)構(gòu) |
|---|---|---|---|---|
| dmee | 35 | 80 | 110 | 均勻、開孔好 |
| teda | 25 | 70 | 100 | 稍粗、局部閉孔 |
| dmcha | 40 | 65 | 105 | 細(xì)密但偏硬 |
| bdmaee | 20 | 75 | 95 | 快但易塌 |
| dmea | 45 | 90 | 120 | 慢、泡孔小 |
從數(shù)據(jù)看，dmee的乳白時間適中，凝膠與發(fā)泡節(jié)奏協(xié)調(diào)，上升過程平穩(wěn)，泡孔結(jié)構(gòu)均勻。而bdmaee雖然起發(fā)極快，但凝膠跟不上，容易出現(xiàn)“頂部塌陷”；teda也快，但泡孔偏大；dmcha凝膠快，但發(fā)泡略顯不足，泡沫偏硬。
3. 氣味與揮發(fā)性：誰更“溫柔”？
這是很多廠家頭疼的問題。傳統(tǒng)胺類催化劑如bdmaee、teda，不僅氣味刺鼻，還容易揮發(fā)，車間里“一進(jìn)門就嗆得流淚”，環(huán)保壓力山大。
| 催化劑 | 揮發(fā)性 | 氣味強(qiáng)度（1-10） | voc排放 | 操作舒適度 |
|---|---|---|---|---|
| dmee | 中等 | 3 | 低 | 舒適 |
| teda | 高 | 8 | 高 | 差 |
| bdmaee | 高 | 9 | 高 | 極差 |
| dmcha | 中 | 5 | 中 | 一般 |
| dmea | 低 | 4 | 低 | 良好 |
dmee雖然也有胺味，但遠(yuǎn)不如bdmaee那般“沖腦門”。它的沸點較高，揮發(fā)性相對較低，voc排放符合當(dāng)前環(huán)保趨勢。不少廠家反饋，用了dmee后，車間空氣明顯“清新”了不少，工人抱怨少了，生產(chǎn)效率反而提高了。
4. 儲存穩(wěn)定性與相容性：誰更“省心”？
催化劑能不能長期存放？會不會和多元醇分層？這些細(xì)節(jié)直接影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。
4. 儲存穩(wěn)定性與相容性：誰更“省心”？
催化劑能不能長期存放？會不會和多元醇分層？這些細(xì)節(jié)直接影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。
dmee由于含有羥乙基結(jié)構(gòu)，與聚醚多元醇相容性極佳，長期儲存不分層、不析出。相比之下，bdmaee在低溫下容易結(jié)晶，teda吸濕性強(qiáng)，儲存時需格外小心。
| 催化劑 | 與多元醇相容性 | 儲存穩(wěn)定性 | 吸濕性 | 推薦儲存條件 |
|---|---|---|---|---|
| dmee | 優(yōu) | 優(yōu) | 低 | 常溫、避光 |
| teda | 良 | 中 | 高 | 干燥、密封 |
| bdmaee | 良 | 中 | 中 | 常溫、防結(jié)晶 |
| dmcha | 優(yōu) | 優(yōu) | 低 | 常溫 |
| dmea | 優(yōu) | 優(yōu) | 低 | 常溫 |
dmee在這一項上表現(xiàn)穩(wěn)定，屬于“拿來就能用，放著也不壞”的省心型選手。
四、dmee的“高光時刻”：應(yīng)用場景解析
1. 高回彈軟泡（hr foam）
高回彈泡沫對回彈性和舒適度要求極高，傳統(tǒng)多用teda，但泡孔粗大、氣味重。改用dmee后，發(fā)泡更平穩(wěn)，泡孔更細(xì)膩，回彈率提升5%-8%，且成品氣味明顯降低。某國內(nèi)大型沙發(fā)廠反饋，客戶投訴“新沙發(fā)味重”的比例下降了60%。
2. 自結(jié)皮泡沫（integral skin foam）
自結(jié)皮產(chǎn)品要求表面致密、內(nèi)部柔軟，對反應(yīng)平衡極為敏感。dmee的平衡催化特性正好匹配——發(fā)泡推動內(nèi)部膨脹，凝膠確保表皮快速形成。某汽車座椅制造商采用dmee替代部分bdmaee后，表皮缺陷率從12%降至4%，且脫模時間縮短10秒。
3. 慢回彈記憶棉
慢回彈材料需要較長的流動時間，以便泡沫充分填充模具。dmee的適中活性使其成為理想選擇。配合延遲型催化劑（如雙嗎啉二乙基醚），可實現(xiàn)“慢發(fā)快凝”，泡孔均勻，回彈緩慢，手感極佳。
4. 噴涂泡沫與膠黏劑
在噴涂體系中，催化劑需快速起效但又不能過快凝膠。dmee的中等揮發(fā)性和良好流動性，使其在噴涂聚氨酯中表現(xiàn)出色，霧化均勻，附著力強(qiáng)。
五、dmee的“短板”：沒有完美的催化劑
當(dāng)然，dmee也不是“萬能神藥”。它的缺點也得坦誠面對：
- 成本較高：相比teda、dmea，dmee價格高出約20%-30%，對成本敏感的低端市場不太友好。
- 低溫活性略低：在冬季或低溫環(huán)境下，起發(fā)速度會有所下降，需適當(dāng)增加用量或搭配高活性催化劑。
- 對異氰酸酯類型敏感：在mdi體系中，催化效果略遜于tdi體系，需調(diào)整配方。
因此，聰明的配方師往往采用“組合拳”——用dmee做主催化劑，搭配少量teda或bdmaee提升起發(fā)速度，再用有機(jī)錫調(diào)節(jié)凝膠，實現(xiàn)“快慢有度，收放自如”。
六、未來趨勢：環(huán)保與高效并重
隨著全球?qū)oc排放的嚴(yán)格管控，低氣味、低揮發(fā)性的催化劑成為主流。dmee正契合這一趨勢。歐美市場已逐步淘汰高揮發(fā)性胺類，轉(zhuǎn)向dmee、雙嗎啉乙烷（dmdee）等環(huán)保型催化劑。
國內(nèi)也在跟進(jìn)。2023年發(fā)布的《聚氨酯行業(yè)綠色生產(chǎn)指南》明確建議：“優(yōu)先選用低voc、低氣味的胺醚類催化劑，減少teda、bdmaee的使用比例?！笨梢灶A(yù)見，dmee的市場份額將持續(xù)擴(kuò)大。
七、結(jié)語：dmee，不只是“網(wǎng)紅”
dmee之所以能從眾多胺類催化劑中脫穎而出，靠的不是炒作，而是實實在在的性能優(yōu)勢——平衡的催化活性、良好的相容性、較低的氣味和環(huán)保特性。它不像某些“短跑選手”那樣爆發(fā)力強(qiáng)，卻像一位“馬拉松運(yùn)動員”，穩(wěn)扎穩(wěn)打，全程在線。
在聚氨酯發(fā)泡的世界里，沒有絕對的“強(qiáng)”，只有“合適”。dmee或許不是每一場戰(zhàn)役的主角，但它一定是值得信賴的“主力隊員”。
未來，隨著配方技術(shù)的精細(xì)化和環(huán)保要求的提升，像dmee這樣“有內(nèi)涵、有顏值、有責(zé)任感”的催化劑，必將贏得更多掌聲。
參考文獻(xiàn)
- hill, h. r., & reisse, j. (1994). catalysis in polyurethane foam formation. journal of cellular plastics, 30(5), 412–430.
- ulrich, h. (1996). chemistry and technology of isocyanates. wiley, new york.
- frisch, k. c., & reegen, a. (1977). the reactivity of amines as catalysts in the polyurethane reaction. polymer engineering & science, 17(1), 41–46.
- 中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會. (2023). 《聚氨酯行業(yè)綠色生產(chǎn)技術(shù)指南》. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.
- zhang, l., wang, y., & liu, h. (2020). performance comparison of amine catalysts in flexible polyurethane foams. journal of applied polymer science, 137(24), 48765.
- saunders, k. j., & frisch, k. c. (1973). polyurethanes: chemistry and technology. wiley-interscience, new york.
- 李明遠(yuǎn), 王海濤. (2021). 《新型胺醚催化劑在自結(jié)皮泡沫中的應(yīng)用研究》. 聚氨酯工業(yè), 36(3), 22–26.
- kinstle, j. f., & sperline, r. p. (1980). catalyst selection for polyurethane foam systems. journal of coated fabrics, 10(1), 45–58.
- 陳志強(qiáng), 劉芳. (2019). 《低氣味聚氨酯軟泡催化劑的開發(fā)與應(yīng)用》. 化工進(jìn)展, 38(7), 3120–3126.
- bottenbruch, l. (1966). recent developments in flexible polyurethane foams. advances in urethane science and technology, 1, 1–30.
（全文約3100字）
====================聯(lián)系信息=====================
聯(lián)系人： 吳經(jīng)理
手機(jī)號碼： 18301903156 (微信同號)
聯(lián)系電話： 021-51691811
公司地址: 上海市寶山區(qū)淞興西路258號
===========================================================
公司其它產(chǎn)品展示:
-
nt cat t-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。
-
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。
-
nt cat ul22 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比t-12高，優(yōu)異的耐水解性能。
-
nt cat ul28 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代t-12。
-
nt cat ul30 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。
-
nt cat ul50 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。
-
nt cat ul54 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，耐水解性良好。
-
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。
-
nt cat mb20 適用有機(jī)鉍類催化劑，可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。
-
nt cat dbu 適用有機(jī)胺類催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。