雙嗎啉二乙基醚DMDEE作為聚氨酯泡沫生產(chǎn)中的重要平衡型催化劑
雙嗎啉二乙基醚（DMDEE）：聚氨酯泡沫中的“平衡大師”
在聚氨酯泡沫的生產(chǎn)過(guò)程中，催化劑扮演著至關(guān)重要的角色。它們像是化學(xué)反應(yīng)的“指揮官”，調(diào)控著發(fā)泡和凝膠反應(yīng)的節(jié)奏，確保整個(gè)過(guò)程既不急躁也不拖沓。而在眾多催化劑中，雙嗎啉二乙基醚（Dimorpholinodiethylether，簡(jiǎn)稱(chēng)DMDEE），無(wú)疑是一位“平衡型”的高手。
一、DMDEE是個(gè)什么“味兒”？
首先，我們得認(rèn)識(shí)一下這位“主角”。DMDEE，聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)拗口，但它的名字其實(shí)很直觀：“雙嗎啉”說(shuō)明它有兩個(gè)嗎啉環(huán)，“二乙基醚”則表示中間連接的是一個(gè)醚鍵，并且兩端各有一個(gè)乙基鏈。這種結(jié)構(gòu)讓它具備了獨(dú)特的催化性能，尤其是在軟質(zhì)聚氨酯泡沫的生產(chǎn)中表現(xiàn)尤為出色。
DMDEE是一種無(wú)色或淡黃色透明液體，具有輕微的胺類(lèi)氣味。它不溶于水，但能很好地溶解于大多數(shù)有機(jī)溶劑，這使得它在配方設(shè)計(jì)時(shí)非常靈活，便于與其他原料混合使用。
表1：DMDEE的基本物化參數(shù)
| 參數(shù)名稱(chēng) | 數(shù)值/描述 |
|---|---|
| 化學(xué)名稱(chēng) | 雙嗎啉二乙基醚 |
| 分子式 | C??H??N?O? |
| 分子量 | 244.33 g/mol |
| 外觀 | 無(wú)色至淡黃色透明液體 |
| 氣味 | 輕微胺類(lèi)氣味 |
| 密度（20℃） | 約1.05 g/cm3 |
| 沸點(diǎn) | 約280–290℃ |
| 閃點(diǎn) | 約160℃（閉杯） |
| 溶解性 | 不溶于水，可溶于多數(shù)有機(jī)溶劑 |
| pH值（1%水溶液） | 8–10 |
從這些基本參數(shù)可以看出，DMDEE是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、安全且易于操作的化學(xué)品，適合工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。
二、DMDEE在聚氨酯泡沫中的“演技派”表現(xiàn)
聚氨酯泡沫的生產(chǎn)通常涉及兩個(gè)主要反應(yīng)：發(fā)泡反應(yīng)（水與異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w）和凝膠反應(yīng)（多元醇與異氰酸酯反應(yīng)形成聚合物網(wǎng)絡(luò)）。這兩個(gè)反應(yīng)必須協(xié)調(diào)進(jìn)行，否則就會(huì)出現(xiàn)“氣泡太大”、“塌陷”或者“表面結(jié)皮不良”等問(wèn)題。
這時(shí)候，DMDEE就登場(chǎng)了——它是一個(gè)典型的“平衡型催化劑”，既能促進(jìn)發(fā)泡反應(yīng)，也能推動(dòng)凝膠反應(yīng)，讓兩者保持同步，達(dá)到“剛?cè)岵?jì)”的效果。
1. 發(fā)泡反應(yīng)中的“鼓風(fēng)機(jī)”
在發(fā)泡反應(yīng)中，DMDEE可以有效促進(jìn)水與MDI/TDI等異氰酸酯之間的反應(yīng)，釋放出CO?氣體。這個(gè)過(guò)程就像是給泡沫“打氣”，讓它迅速膨脹起來(lái)。但DMDEE不會(huì)讓這個(gè)過(guò)程過(guò)于劇烈，避免氣體過(guò)多導(dǎo)致泡沫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。
2. 凝膠反應(yīng)中的“粘合劑”
與此同時(shí)，在凝膠反應(yīng)方面，DMDEE也表現(xiàn)出良好的活性。它能夠促進(jìn)多元醇與異氰酸酯之間形成氨基甲酸酯鍵，構(gòu)建穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這就像給泡沫加上一層“骨架”，讓它不至于“虛胖”。
3. 平衡的藝術(shù)：快而不亂，慢而不僵
DMDEE的大特點(diǎn)在于它的“平衡感”。它不像某些強(qiáng)堿性催化劑那樣只顧催促反應(yīng)加速，也不會(huì)像某些弱催化劑那樣讓反應(yīng)遲遲不動(dòng)。它能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)推進(jìn)反應(yīng)，確保發(fā)泡和凝膠同步進(jìn)行，從而得到結(jié)構(gòu)均勻、手感柔軟、回彈性好的泡沫材料。
三、DMDEE在不同泡沫體系中的“百變面孔”
雖然DMDEE主要用于軟質(zhì)聚氨酯泡沫，但它并非“偏科生”，而是個(gè)多面手。下面我們就來(lái)看看它在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的精彩表現(xiàn)：
表2：DMDEE在不同泡沫體系中的應(yīng)用表現(xiàn)
| 泡沫類(lèi)型 | 應(yīng)用場(chǎng)景 | DMDEE作用表現(xiàn) |
|---|---|---|
| 高回彈泡沫 | 家具墊材、汽車(chē)座椅 | 提高回彈性和開(kāi)孔率，改善手感 |
| 自結(jié)皮泡沫 | 方向盤(pán)、扶手、頭枕 | 增強(qiáng)表皮致密度，提升外觀質(zhì)量 |
| 冷熟化泡沫 | 冷模塑工藝 | 縮短脫模時(shí)間，提高生產(chǎn)效率 |
| 半硬泡 | 儀表板、門(mén)板等內(nèi)飾件 | 平衡發(fā)泡與凝膠，防止塌泡 |
| 慢回彈泡沫 | 記憶棉枕頭、床墊 | 控制反應(yīng)速度，延長(zhǎng)成型時(shí)間，優(yōu)化手感 |
可以看到，DMDEE幾乎適用于所有類(lèi)型的軟泡系統(tǒng)，尤其在冷熟化和自結(jié)皮泡沫中表現(xiàn)突出。它的加入不僅能改善泡沫的物理性能，還能提升工藝穩(wěn)定性，降低廢品率。
四、DMDEE vs 其他催化劑：誰(shuí)更勝一籌？
在聚氨酯行業(yè)，常用的催化劑包括叔胺類(lèi)（如TEA、DMEA）、有機(jī)錫類(lèi)（如T-9、T-12）以及一些新型延遲型催化劑（如PMDETA、BDMAEE）。那么DMDEE在這個(gè)“催化劑江湖”中，又處于怎樣的位置呢？
表3：DMDEE與其他常見(jiàn)催化劑性能對(duì)比
| 催化劑類(lèi)型 | 催化方向 | 反應(yīng)速度 | 平衡性 | 工藝適應(yīng)性 | 特殊優(yōu)點(diǎn) |
|---|---|---|---|---|---|
| TEA | 強(qiáng)發(fā)泡 | 快 | 差 | 一般 | 成本低，易獲得 |
| DMEA | 中等發(fā)泡 | 中等 | 一般 | 一般 | 性?xún)r(jià)比高 |
| T-9 | 強(qiáng)凝膠 | 快 | 差 | 較差 | 適用于金屬催化體系 |
| PMDETA | 強(qiáng)發(fā)泡+中等凝膠 | 快 | 一般 | 一般 | 延遲性強(qiáng)，適合復(fù)雜模具 |
| BDMAEE | 平衡型 | 中等 | 好 | 好 | 延遲好，適用于冷熟化 |
| DMDEE | 平衡型 | 中等 | 優(yōu) | 優(yōu)秀 | 綜合性能佳，適用廣泛 |
從上表可以看出，DMDEE的優(yōu)勢(shì)非常明顯：它在發(fā)泡和凝膠之間找到了完美的平衡點(diǎn)，同時(shí)對(duì)工藝條件有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，特別是在冷熟化、自結(jié)皮等對(duì)反應(yīng)控制要求較高的體系中，表現(xiàn)尤為優(yōu)異。
表3：DMDEE與其他常見(jiàn)催化劑性能對(duì)比
| 催化劑類(lèi)型 | 催化方向 | 反應(yīng)速度 | 平衡性 | 工藝適應(yīng)性 | 特殊優(yōu)點(diǎn) |
|---|---|---|---|---|---|
| TEA | 強(qiáng)發(fā)泡 | 快 | 差 | 一般 | 成本低，易獲得 |
| DMEA | 中等發(fā)泡 | 中等 | 一般 | 一般 | 性?xún)r(jià)比高 |
| T-9 | 強(qiáng)凝膠 | 快 | 差 | 較差 | 適用于金屬催化體系 |
| PMDETA | 強(qiáng)發(fā)泡+中等凝膠 | 快 | 一般 | 一般 | 延遲性強(qiáng)，適合復(fù)雜模具 |
| BDMAEE | 平衡型 | 中等 | 好 | 好 | 延遲好，適用于冷熟化 |
| DMDEE | 平衡型 | 中等 | 優(yōu) | 優(yōu)秀 | 綜合性能佳，適用廣泛 |
從上表可以看出，DMDEE的優(yōu)勢(shì)非常明顯：它在發(fā)泡和凝膠之間找到了完美的平衡點(diǎn)，同時(shí)對(duì)工藝條件有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，特別是在冷熟化、自結(jié)皮等對(duì)反應(yīng)控制要求較高的體系中，表現(xiàn)尤為優(yōu)異。
五、DMDEE的“搭檔”們：如何搭配才能發(fā)揮大威力？
DMDEE雖強(qiáng)，但也需要“戰(zhàn)友”配合。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往采用“復(fù)合催化體系”，即DMDEE與其他催化劑協(xié)同使用，以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的反應(yīng)控制。
表4：DMDEE常見(jiàn)復(fù)配方案及用途
| 復(fù)配組分 | 功能互補(bǔ)作用 | 典型應(yīng)用領(lǐng)域 |
|---|---|---|
| DMDEE + A-1（胺類(lèi)） | 提前啟動(dòng)反應(yīng)，加快初期發(fā)泡 | 冷熟化泡沫 |
| DMDEE + T-9（錫類(lèi)） | 加強(qiáng)后期凝膠，增強(qiáng)表皮硬度 | 自結(jié)皮泡沫 |
| DMDEE + PMDETA | 延長(zhǎng)誘導(dǎo)期，提高流動(dòng)性 | 復(fù)雜模具制品 |
| DMDEE + K-Kat 348 | 改善開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，提高透氣性 | 高回彈海綿 |
| DMDEE + BDMAEE | 增強(qiáng)延遲性，延長(zhǎng)操作時(shí)間 | 注射發(fā)泡工藝 |
通過(guò)合理的復(fù)配，DMDEE可以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的工藝需求，真正做到了“兵來(lái)將擋，水來(lái)土掩”。
六、環(huán)保與安全：DMDEE能否經(jīng)得起時(shí)代考驗(yàn)？
隨著全球?qū)Νh(huán)保和健康問(wèn)題的關(guān)注日益增強(qiáng)，化工產(chǎn)品的“綠色屬性”也成為不可忽視的一環(huán)。DMDEE在這方面表現(xiàn)如何呢？
首先，DMDEE不含重金屬（如錫、汞等），屬于非錫類(lèi)催化劑，符合當(dāng)前環(huán)保法規(guī)的趨勢(shì)。其次，它在反應(yīng)過(guò)程中揮發(fā)性較低，減少了VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的排放。此外，DMDEE本身毒性較低，LD??（大鼠口服）大于2000 mg/kg，屬于低毒物質(zhì)，使用安全性較高。
當(dāng)然，任何化學(xué)品都需要合理使用和儲(chǔ)存。DMDEE應(yīng)遠(yuǎn)離火源，儲(chǔ)存在陰涼通風(fēng)處，避免長(zhǎng)時(shí)間接觸皮膚和吸入其蒸氣。
七、未來(lái)展望：DMDEE的“進(jìn)化之路”
隨著聚氨酯工業(yè)的發(fā)展，對(duì)催化劑的要求也越來(lái)越高。未來(lái)的催化劑不僅要高效，還要環(huán)保、可再生、多功能。DMDEE作為目前主流的平衡型催化劑之一，也在不斷“升級(jí)打怪”。
近年來(lái)，一些改性DMDEE產(chǎn)品開(kāi)始出現(xiàn)，例如引入生物基成分、提高熱穩(wěn)定性、增強(qiáng)延遲性等。這些改進(jìn)不僅拓寬了DMDEE的應(yīng)用范圍，也增強(qiáng)了其在高端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
此外，DMDEE還可能與其他新型催化劑（如離子液體、納米催化劑）結(jié)合，開(kāi)發(fā)出更加智能、可控的催化體系，為聚氨酯行業(yè)帶來(lái)新的變革。
八、結(jié)語(yǔ)：DMDEE，不只是催化劑，更是“藝術(shù)”
寫(xiě)到這里，我想說(shuō)，DMDEE不僅僅是一個(gè)化學(xué)品，它更像是聚氨酯泡沫世界里的一位“藝術(shù)家”。它懂得什么時(shí)候該快一點(diǎn)，什么時(shí)候該慢一點(diǎn)；它知道怎么讓泡沫“站起來(lái)”，也知道怎么讓它“坐得住”。它不是搶眼的那一個(gè)，卻是不可或缺的那個(gè)。
無(wú)論是沙發(fā)上的那一塊柔軟記憶棉，還是汽車(chē)座椅里的舒適支撐層，背后都離不開(kāi)DMDEE默默的“調(diào)教”。
參考文獻(xiàn)：
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
- 王偉, 李明. 聚氨酯泡沫塑料實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.
- 張華, 劉洋. 聚氨酯催化劑研究進(jìn)展[J]. 塑料科技, 2020(5): 45-49.
- 中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì). 聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)技術(shù)指南[Z]. 2021.
國(guó)外文獻(xiàn)：
- G. Oertel (Ed.). Polyurethane Handbook, 2nd Edition. Hanser Publishers, Munich, 1993.
- J.H. Saunders, K.C. Frisch. Chemistry of Polyurethanes. CRC Press, 1962.
- M. Szycher. Szycher’s Handbook of Polyurethanes, 2nd Edition. CRC Press, 2011.
- H. Ulrich. Catalysis in Urethane Reactions. Journal of Cellular Plastics, Vol. 12, No. 3, 1976.
- Y. Liu, M. Zhang. Recent Advances in Catalysts for Flexible Polyurethane Foams. Polymer Engineering & Science, 2022.
如果你正在從事聚氨酯相關(guān)的工作，不妨多關(guān)注一下這位低調(diào)而強(qiáng)大的“平衡大師”——DMDEE。它或許不會(huì)讓你一夜成名，但卻能讓你的產(chǎn)品穩(wěn)扎穩(wěn)打，走得更遠(yuǎn)。
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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(lèi)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(lèi)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。