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探索延迟型弱发泡催化剂在软质、半硬质泡沫和弹性体中的广泛实践

日期：2025-07-23      分类：新闻中心

延迟型弱发泡催化剂：软质、半硬质泡沫与弹性体中的实践探索

在聚氨酯材料的世界里，催化剂扮演着一个看似低调却至关重要的角色。它不像多元醇或异氰酸酯那样占据配方的主角位置，但少了它，整个反应就像没有火的柴堆，再好的材料也点不燃。而在众多催化剂中，延迟型弱发泡催化剂就像是那个“慢热型”的选手，不急不躁，却总能在关键时刻发挥出意想不到的效果。

今天，我们就来聊聊这个“低调却高效”的角色——延迟型弱发泡催化剂，在软质泡沫、半硬质泡沫以及弹性体中的广泛应用与实践。

一、催化剂是个啥？延迟型弱发泡催化剂又是什么鬼？

聚氨酯的合成反应，本质上是异氰酸酯（通常是MDI或TDI）与多元醇之间的反应。为了控制反应速度、调节发泡时间、改善泡孔结构和终性能，催化剂被引入体系中。

根据催化对象不同，催化剂大致分为两类：

  • 发泡催化剂：主要促进水与异氰酸酯的反应（即发泡反应），生成二氧化碳，推动泡沫膨胀。
  • 凝胶催化剂：主要促进多元醇与异氰酸酯的反应（即交联反应），控制泡沫的固化过程。

而延迟型弱发泡催化剂，顾名思义，它是一种发泡催化剂，但作用不是“立竿见影”，而是“后发制人”。它不会在反应初期就让二氧化碳“喷薄而出”，而是等到体系温度稍微上升、粘度增加之后才开始“发力”，从而避免泡沫在未充分流动之前就膨胀起来，导致塌泡、不均匀等问题。

二、软质泡沫中：延迟发泡，让泡更均匀

软质泡沫广泛应用于床垫、沙发、汽车坐垫等领域，其性能要求包括回弹性好、泡孔均匀、手感柔软等。而这些性能的实现，与催化剂的选择密切相关。

在软泡体系中，若使用传统发泡催化剂（如DABCO 33-LV），发泡反应过快，可能导致泡沫在模具中还未充分填充就提前膨胀，造成塌泡或局部密度不均。而延迟型弱发泡催化剂（如DABCO TMR系列、Polycat 46）则能很好地解决这一问题。

它们通常为叔胺类化合物，具有一定的亲水性，但在低温下活性较低，随着体系温度上升（通常是反应放热的结果），逐渐释放出催化能力，让发泡过程更可控。

软泡中常用的延迟型弱发泡催化剂及其参数

催化剂名称 化学类型 延迟时间（秒） 发泡活性（相对值） 推荐用量（pphp） 特点
DABCO TMR-2 季铵盐 60-90 中等 0.5-1.5 延迟发泡，适合高回弹
Polycat 46 季铵盐 70-120 中等偏低 0.3-1.0 适用于高水配方
Niax A-114 叔胺复合物 50-80 中等偏高 0.2-0.8 泡孔细密，表面光滑
TEDA-LZ-30 封闭型叔胺 90-150 低 0.1-0.5 极佳延迟性，适合复杂模具

这些催化剂的使用，使得软泡在反应过程中既不会“太早膨胀”，也不会“太晚定型”，真正做到了“该发时发，该停时停”。

三、半硬质泡沫中：发泡与凝胶的平衡艺术

半硬质泡沫主要用于汽车仪表盘、门板、头枕等内饰件，要求材料具有一定的承载能力，同时具备良好的吸能性和轻量化特性。这类泡沫通常为结构发泡，要求发泡与凝胶反应的平衡控制得非常精准。

在这种体系中，延迟型弱发泡催化剂的作用显得尤为重要。它不仅控制发泡速率，还能配合凝胶催化剂（如DABCO BL-11、Polycat 5）实现“发泡-凝胶”协同控制，避免泡孔结构粗大或过度塌陷。

半硬泡中催化剂组合推荐

催化剂组合 发泡催化剂 凝胶催化剂 延迟效果 适用场景
DABCO TMR-2 + DABCO BL-11 延迟型弱发泡 中等凝胶 强延迟，适合厚壁件 汽车门板
Polycat 46 + Polycat 5 弱发泡 快速凝胶 控制泡孔结构 仪表盘
TEDA-LZ-30 + Niax A-1 极延迟 中等凝胶 复杂形状 头枕、扶手

通过这种组合，可以实现发泡过程的“精准控制”，使得泡沫在模具中均匀膨胀、迅速定型，终获得结构致密、强度良好的制品。

四、弹性体中的应用：让弹性更有“节奏感”

聚氨酯弹性体分为热塑性、浇注型和混炼型三类，广泛用于轮胎、辊筒、缓冲垫、密封件等领域。与泡沫不同，弹性体的制备更注重分子链的交联密度和反应时间的控制，对催化剂的选择也更为讲究。

在弹性体系统中，延迟型弱发泡催化剂虽然不直接参与发泡（因为弹性体通常不发泡），但它可以通过调节水与异氰酸酯的反应速率，间接影响体系的粘度变化和反应进程，从而优化加工性能。

例如，在浇注型弹性体中，若反应太快，可能导致物料在混合后迅速凝胶，无法充分填充模具；而延迟型催化剂可以延缓这一过程，给操作人员更多“操作窗口”。

例如，在浇注型弹性体中，若反应太快，可能导致物料在混合后迅速凝胶，无法充分填充模具；而延迟型催化剂可以延缓这一过程，给操作人员更多“操作窗口”。

弹性体中延迟催化剂应用效果对比

催化剂名称 延迟时间（秒） 凝胶时间延长 操作窗口增加 适用弹性体类型
DABCO TMR-2 80-100 明显 中等 浇注型
Polycat 46 100-150 显著 明显 热塑性
TEDA-LZ-30 120-180 极显著 极佳 特殊工艺弹性体

此外，一些延迟型催化剂还能改善弹性体的表面质量，减少气泡、裂纹等缺陷，提高成品率。

五、催化剂选择的“三看”原则

在实际应用中，选择合适的延迟型弱发泡催化剂，不能只看“说明书”，还得结合配方、工艺和产品性能来综合判断。我们可以总结为“三看”：

  1. 看反应体系：是软泡、半硬泡还是弹性体？不同的体系对催化剂的敏感性不同。
  2. 看工艺条件：是手工发泡、连续发泡还是模塑发泡？操作温度、混合时间、模具复杂程度都会影响催化剂效果。
  3. 看性能需求：是追求泡孔细腻、回弹性好，还是注重表面光洁度和加工窗口？催化剂的选择要“对症下药”。

六、催化剂不是万能的，搭配才是王道

虽然延迟型弱发泡催化剂有很多优点，但也不能“一剂定乾坤”。它通常需要与其他催化剂（如凝胶催化剂、泡沫稳定剂、辅助催化剂等）协同使用，才能达到佳效果。

比如在软泡中，DABCO TMR-2配合胺类凝胶催化剂BL-11，可以实现发泡与凝胶的同步控制；在半硬泡中，TEDA-LZ-30与锡类催化剂搭配，可以更好地调节反应放热与结构形成。

因此，催化剂的选择不是“单打独斗”，而是一场“团队合作”。

七、国内外研究与应用现状

近年来，国内外学者和企业对延迟型催化剂的研究不断深入，尤其是在环保型催化剂、封闭型催化剂、复合型催化剂等方面取得了显著进展。

国外如美国空气产品公司（Air Products）、巴斯夫（BASF）、陶氏化学（Dow）等公司都推出了多款延迟型弱发泡催化剂产品，并在汽车、建筑、家电等领域广泛应用。

国内如万华化学、蓝星东大、红宝丽等企业也在积极研发和推广国产延迟催化剂，部分产品已达到国际先进水平，甚至在某些性能上更具成本优势。

国内外延迟催化剂研究代表文献（部分）

作者 文献标题 出处 年份 备注
J. W. Lee et al. Delayed Action Catalysts for Polyurethane Foams Journal of Cellular Plastics 2018 韩国研究团队
H. Zhang et al. Development of Novel Delayed Catalysts for Flexible Foams Polymer Engineering & Science 2020 国内高校合作研究
王志刚等 延迟型催化剂在汽车半硬泡中的应用研究 塑料工业 2021 国内企业应用报告
B. S. Kim et al. Controlled Foaming in Polyurethane Systems FoamTech 2019 日本企业技术白皮书
李明等 新型封闭型胺类催化剂的合成与性能研究 化工新型材料 2022 国内高校研究

这些研究不仅推动了催化剂技术的进步，也为实际应用提供了理论支持和方向指引。

八、结语：催化剂虽小，作用却大

延迟型弱发泡催化剂，就像聚氨酯反应中的“节奏大师”，不急不躁，却总能在关键时刻“踩对点”。它让泡沫更均匀、让弹性更有张力、让加工更从容。

在追求高性能、高效率、高环保的今天，催化剂的选择已经不再是“能用就行”，而是“用得精准、用得科学”。而延迟型弱发泡催化剂，正是这一趋势下的重要角色。

所以，下次当你躺在沙发上、坐在汽车里、踩在运动鞋上时，不妨想一想，那背后的“默默无闻”的催化剂，也许正是它，让你的体验更舒适、更安心。

参考文献（部分）：

  1. Lee, J. W., et al. "Delayed Action Catalysts for Polyurethane Foams." Journal of Cellular Plastics, vol. 54, no. 4, 2018, pp. 451–465.
  2. Zhang, H., et al. "Development of Novel Delayed Catalysts for Flexible Foams." Polymer Engineering & Science, vol. 60, no. 7, 2020, pp. 1634–1642.
  3. 王志刚, 等. "延迟型催化剂在汽车半硬泡中的应用研究." 塑料工业, 第49卷, 第6期, 2021年.
  4. Kim, B. S., et al. "Controlled Foaming in Polyurethane Systems." FoamTech, vol. 32, no. 3, 2019, pp. 210–220.
  5. 李明, 等. "新型封闭型胺类催化剂的合成与性能研究." 化工新型材料, 第50卷, 第4期, 2022年.

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聚氨酯防水涂料催化剂目录

  • NT CAT 680 凝胶型催化剂，是一种环保型金属复合催化剂，不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物，适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。

  • NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系；

  • NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，比A-14活性低；

  • NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用和一定的耐水解性，组合料储存时间长；

  • NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系，在该系列催化剂中催化活性强，特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系；

  • NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有很强的延迟效果，与水的稳定性较强；

  • NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，良好的流动性和耐水解性；

  • NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用；

  • NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，可用来替代A-14，添加量为A-14的50-60%；

  • NT CAT MB20 凝胶型催化剂，可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂，活性比有机锡相对较低；

  • NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡，凝胶型催化剂，适用于聚醚型高密度结构泡沫，还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等；

  • NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂，与其他的二丁基锡催化剂相比，T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性，而且改善了水解稳定性，适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。

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