case(非泡pu)通用催化劑在合成革、紡織涂層和油墨中的廣泛應(yīng)用
case（非泡pu）通用催化劑在合成革、紡織涂層與油墨中的應(yīng)用探秘
各位朋友，今天咱們來(lái)聊一個(gè)聽起來(lái)有點(diǎn)專業(yè)，但其實(shí)和我們生活息息相關(guān)的話題——催化劑，尤其是“case（非泡pu）通用催化劑”。別一聽“催化劑”就打哈欠，其實(shí)它在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o(wú)處不在。從你早上穿的衣服，到晚上看的書，再到你坐的沙發(fā)，都可能有它的影子。今天我們就來(lái)揭開這位“幕后英雄”的神秘面紗。
一、催化劑是什么？它又不是化學(xué)老師？
首先，咱們得搞清楚催化劑到底是個(gè)啥。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，催化劑就像一個(gè)“加速器”，它能加快化學(xué)反應(yīng)的速度，但自己卻“事了拂衣去，深藏身與名”。也就是說(shuō)，它參與反應(yīng)，但反應(yīng)結(jié)束之后它自己還完好無(wú)損地回來(lái)了。
在化工領(lǐng)域，催化劑幾乎無(wú)處不在。而在我們今天要講的case行業(yè)（coatings, adhesives, sealants, and elastomers，即涂料、膠粘劑、密封劑和彈性體）中，特別是非泡型聚氨酯（pu）體系中，有一種“通用型催化劑”表現(xiàn)得尤為搶眼。
二、非泡pu？這又是什么“pu”？
pu，全稱聚氨酯（polyurethane），是一種非常常見(jiàn)的高分子材料。它用途廣泛，既可以做軟綿綿的海綿，也可以做硬邦邦的塑料。而“非泡pu”指的是不產(chǎn)生氣泡的聚氨酯體系，通常用于涂層、膠粘劑、密封膠等場(chǎng)合，不像發(fā)泡pu那樣用來(lái)做床墊或沙發(fā)。
在這些非泡pu體系中，反應(yīng)的控制至關(guān)重要。這就需要催化劑來(lái)幫忙了。它們的作用，就是控制反應(yīng)的速度和路徑，讓材料既不會(huì)太快固化（來(lái)不及施工），也不會(huì)太慢（影響生產(chǎn)效率）。
三、通用催化劑：一劑通吃三大行業(yè)
case行業(yè)涵蓋了涂料、膠粘劑、密封劑和彈性體四大類。而“通用催化劑”之所以能在這四大領(lǐng)域中廣泛使用，是因?yàn)樗哂幸韵聨状筇攸c(diǎn)：
- 適用性強(qiáng)：適用于多種聚氨酯配方。
- 反應(yīng)可控：能有效調(diào)節(jié)反應(yīng)速度。
- 環(huán)保性好：符合現(xiàn)代綠色化工趨勢(shì)。
- 成本合理：性價(jià)比高，適合大規(guī)模應(yīng)用。
接下來(lái)，我們就來(lái)看看它在合成革、紡織涂層和油墨這三大領(lǐng)域的具體表現(xiàn)。
四、在合成革中的“隱形推手”
合成革，也就是我們常說(shuō)的人造革，廣泛用于箱包、鞋材、沙發(fā)、汽車內(nèi)飾等產(chǎn)品中。它替代真皮，不僅環(huán)保，而且成本更低。
在合成革的生產(chǎn)過(guò)程中，濕法涂層和干法涂層都需要使用聚氨酯樹脂。而這些樹脂的固化過(guò)程，就離不開催化劑的幫助。
通用催化劑在合成革中的作用：
- 調(diào)節(jié)凝膠時(shí)間：控制樹脂在涂布后的凝膠速度，避免過(guò)快或過(guò)慢。
- 提高涂層附著力：讓涂層更好地附著在基材上。
- 改善手感與外觀：使成品更柔軟、更光滑。
舉個(gè)例子，某品牌合成革廠商使用了某型號(hào)的非泡pu通用催化劑后，其產(chǎn)品在手感、耐磨性和耐水解性方面均有顯著提升，客戶反饋也更加積極。
五、在紡織涂層中的“隱形魔法師”
紡織涂層，顧名思義，就是在織物表面涂上一層材料，以賦予其防水、防風(fēng)、防污等功能。比如我們常見(jiàn)的沖鋒衣、帳篷、遮陽(yáng)傘等，都離不開紡織涂層。
在紡織涂層中，聚氨酯涂層劑是常見(jiàn)的材料之一。而催化劑在這里的作用，就是讓涂層劑在加熱或常溫下快速固化，同時(shí)保持織物的柔軟性和透氣性。
通用催化劑在紡織涂層中的作用：
| 功能 | 效果 |
|---|---|
| 加快固化速度 | 提高生產(chǎn)效率 |
| 降低加工溫度 | 節(jié)能環(huán)保 |
| 改善涂層柔韌性 | 延長(zhǎng)使用壽命 |
| 提高涂層附著力 | 增強(qiáng)功能性 |
某知名戶外品牌在使用某類非泡pu催化劑后，成功將涂層溫度從120℃降至90℃，不僅節(jié)能降耗，還避免了高溫對(duì)織物的損傷。
| 功能 | 效果 |
|---|---|
| 加快固化速度 | 提高生產(chǎn)效率 |
| 降低加工溫度 | 節(jié)能環(huán)保 |
| 改善涂層柔韌性 | 延長(zhǎng)使用壽命 |
| 提高涂層附著力 | 增強(qiáng)功能性 |
某知名戶外品牌在使用某類非泡pu催化劑后，成功將涂層溫度從120℃降至90℃，不僅節(jié)能降耗，還避免了高溫對(duì)織物的損傷。
六、在油墨中的“隱形藝術(shù)家”
油墨行業(yè)看似不起眼，但其實(shí)它是印刷工業(yè)的“靈魂”。無(wú)論是報(bào)紙、雜志、包裝盒，還是手機(jī)殼、衣服印花，都離不開油墨。
在聚氨酯油墨中，催化劑的作用主要是促進(jìn)油墨中聚氨酯組分的交聯(lián)反應(yīng)，從而提高油墨的附著力、耐磨性和耐候性。
通用催化劑在油墨中的作用：
| 功能 | 效果 |
|---|---|
| 提高干燥速度 | 縮短印刷時(shí)間 |
| 增強(qiáng)附著力 | 防止掉色 |
| 改善耐刮擦性 | 提升產(chǎn)品質(zhì)感 |
| 增加光澤度 | 提升視覺(jué)效果 |
例如，某國(guó)內(nèi)油墨企業(yè)使用某款通用催化劑后，其水性聚氨酯油墨的干燥時(shí)間縮短了30%，且在pet、abs等材料上的附著力明顯增強(qiáng)，客戶滿意度大幅上升。
七、催化劑產(chǎn)品參數(shù)一覽表
為了讓大家更直觀地了解這類催化劑的性能，下面整理了一張常見(jiàn)非泡pu通用催化劑的參數(shù)對(duì)比表（以三類主流催化劑為例）：
| 催化劑類型 | 化學(xué)名稱 | 催化活性 | 揮發(fā)性 | 環(huán)保性 | 推薦用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 有機(jī)錫類 | 二月桂酸二丁基錫（dbtdl） | 高 | 中等 | 一般 | 合成革、密封膠 |
| 胺類 | 三亞乙基二胺（teda） | 中高 | 高 | 一般 | 涂料、油墨 |
| 金屬?gòu)?fù)合類 | 鋅/鉍復(fù)合催化劑 | 中 | 低 | 好 | 紡織涂層、環(huán)保膠粘劑 |
注：以上數(shù)據(jù)為典型值，實(shí)際使用需根據(jù)具體配方調(diào)整。
八、選擇催化劑，不只是“加點(diǎn)料”那么簡(jiǎn)單
雖然催化劑看起來(lái)只是“加一點(diǎn)”的小角色，但它的選擇和用量卻大有講究。選錯(cuò)了催化劑，可能導(dǎo)致：
- 反應(yīng)太慢，影響生產(chǎn)效率；
- 反應(yīng)太快，施工來(lái)不及；
- 成品性能不達(dá)標(biāo)，客戶投訴；
- 環(huán)保不達(dá)標(biāo)，被監(jiān)管部門盯上。
所以，選擇催化劑時(shí)需要綜合考慮以下幾個(gè)方面：
- 反應(yīng)類型：是聚氨酯的哪一類反應(yīng)？是羥基與異氰酸酯的反應(yīng)嗎？
- 加工條件：是高溫固化還是常溫固化？
- 環(huán)保要求：是否需要符合歐盟reach或美國(guó)fda標(biāo)準(zhǔn)？
- 成本控制：是否在預(yù)算范圍內(nèi)？
九、未來(lái)趨勢(shì)：環(huán)保與高效并重
隨著全球環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)的有機(jī)錫類催化劑正逐步被限制使用。取而代之的是更加環(huán)保的金屬?gòu)?fù)合類催化劑，如鋅、鉍、鋯等金屬催化劑，它們不僅毒性低，而且催化效率也不差。
此外，水性聚氨酯體系的興起也推動(dòng)了對(duì)新型催化劑的需求。這類催化劑不僅要能適應(yīng)水性環(huán)境，還要保持良好的催化活性和穩(wěn)定性。
十、結(jié)語(yǔ)：催化劑雖小，舞臺(tái)很大
從合成革到紡織涂層，再到油墨，非泡pu通用催化劑雖然只是配方中的一小部分，但它卻在背后默默推動(dòng)著整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。它像一位低調(diào)的幕后導(dǎo)演，用“催化之力”讓每一款產(chǎn)品都變得更加完美。
正如化學(xué)家所說(shuō)：“催化劑不是改變反應(yīng)的結(jié)果，而是改變反應(yīng)的方式?！彼屛覀?cè)谙硎墁F(xiàn)代生活便利的同時(shí)，也在無(wú)形中推動(dòng)了綠色制造和可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。
參考文獻(xiàn)：
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
- 李志遠(yuǎn), 張華. 聚氨酯催化劑的研究進(jìn)展[j]. 高分子通報(bào), 2021(3): 45-52.
- 王立新. 環(huán)保型聚氨酯催化劑在紡織涂層中的應(yīng)用研究[j]. 紡織學(xué)報(bào), 2020, 41(6): 88-93.
- 劉志強(qiáng), 陳曉峰. 非泡型聚氨酯在合成革中的應(yīng)用與催化劑選擇[j]. 塑料工業(yè), 2019, 47(11): 112-116.
國(guó)外文獻(xiàn)：
- g. oertel. polyurethane handbook, 2nd edition. hanser gardner publications, 1994.
- m. szycher. szycher’s handbook of polyurethanes, 2nd edition. crc press, 2014.
- j. h. saunders, k. c. frisch. polyurethanes: chemistry and technology. interscience publishers, 1962.
- a. n. leatherman, et al. "catalyst selection for polyurethane systems: a review." journal of applied polymer science, 2020, 137(22): 48893.
如果你讀到這里，恭喜你已經(jīng)成為了“催化劑通”。下次再看到合成革、沖鋒衣或印刷品時(shí)，不妨想想：這背后，是不是也藏著一位默默無(wú)聞的“催化英雄”呢？
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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(lái)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。