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聚氨酯催化剂简介

催化剂是许多化学反应的促进剂。催化剂是合成树脂的一种重要助剂,对于聚氨酯也不例外。 聚氨酯催化剂缩短反应时间,提高生产效率,选择性促进正反应、抑制副反应。在许多聚氨酯制品生产中,催化剂是一种常用的助剂,用量虽少,作用很大。

然少量无机盐化合物、有机磷氧化合物等可用作聚氨酯的催化剂,但使用方便、在聚氨酯及其原料合成中常用的催化剂主要有叔胺催化剂(包括其季铵盐类)和有机金属化合物两大类。

叔胺类催化剂主要又可分为脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类和醇胺类及其铵盐类化合物。脂肪族胺类催化剂有 N,N-二甲基环已胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、N,N,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基十六胺、N,N-二甲基丁胺等。

脂环族胺类有三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N’-二乙基哌嗪、N,N’-二乙基-2-甲基哌嗪、N,N’-双-(α-羟丙基)-2-甲基哌嗪、N-2-羟基丙基二甲基吗啉等。

醇胺类化合物催化剂有三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺等。醇按是一类反应型催化剂,可与其他高活性催化剂配合使用。三乙醇胺同时还是模塑泡沫的交联剂。

芳香族胺类有毗啶、N,N’-二甲基吡啶等。

研究数据表明,(二甲氨基乙基)醚(A-1)的催化活性很高,它的反应速率常数比三亚乙基二胺高 50%。催化剂的活性比较试验中,采用丁醇-苯基异氰酸酯模型反应体系研究醇-异氰酸酯反应动力学数据,采用水与苯基异氰酸酯模型反应体系研究水-异氰酸酯反应动力学,溶剂采用 25℃甲苯-二甲基甲酰胺(90/10),每种体系加相等用量的辛酸亚锡。

有机金属化合物包括羧酸盐、烷基化合物等,所含的金属元素主要有锡、钾、铅、汞、锌、钛、铋寺,最常用的足有机锡化合合物。在聚氨酯泡沫塑料中,一般使用叔胺及季铵盐作催化剂。除此以外,辛酸亚锡是连续法块状发泡聚氨酯软泡的常用催化剂,羧酸钾多用于聚异氰尿酸酯改性聚氨酯硬泡,二月桂酸二丁基锡等有机锡化合物可用于少数硬泡、半硬泡和高回弹泡沫配方。

硬质聚氨酯泡沫塑料常见的胺类三聚催化剂有 2,4,6-(二适甲氨甲基)苯酚(牌号DMP-30)、TMR 系列(如三甲基-N-2-羟丙基己酸牌号 DABCO TMR)、1,3,5-三(二甲氨丙基)-六氢化三嗪(牌号 PC Cat NP40、polycat 41)等。

在聚氨酯弹性体以及胶黏剂、涂料、密封胶、防水涂料、铺装材料等配方中,二月桂酸二丁基锡等有机金属催化剂最为常用,它对促进异氰酸酯基与羟基反应很有效,但在有水分的配方中对水与异氰酸酯的反应也有一定的加速作用,所有在塑胶跑道等配方中可采用有机铅等特殊催化剂。三亚乙基二胺等强凝胶性(促进异氰酸酯基与羟基反应为主)叔胺也可用于某些弹性聚氨酯配方。

羧酸铋催化剂是近年来受到关注的一类催化剂,主要促进聚氨酯的形成反应,可替代有机锡、有机汞和有机铅催化剂。

选择适用于聚氨酯及其原料的催化剂,不仅要考虑催化剂的催化活性(与使用最低浓度相关)、选择性,还要考虑物理状态、操作方便性、与其他原料组分的互溶能力、在混合原料体系中的稳定坐、毒性、价格、催化剂残留在制品中对聚合物性能是否有损害性影响等因素。叔胺和有机金属化合物品种非常多,考虑到各种因素,在聚氨酯生严中最常用的仅二十多种。

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