聚氨酯催化劑

聚氨酯催化劑

催化劑是許多化學反應的促進劑。催化劑是合成樹脂的一種重要助劑,對於聚氨酯也不例外。 聚氨酯催化劑縮短反應時間,提高生產效率,選擇性促進正反應、抑制副反應。在許多聚氨酯製品生產中,催化劑是一種常用的助劑,用量雖少,作用很大。

簡述

催化劑是許多化學反應的促進劑。催化劑的合成樹脂的一種重要助劑,對於聚氨酯也不例外。它縮短反應時間,提高生產效率,選擇性促進劑正反應、抑制劑反應。在許多聚氨酯製品生產中,催化劑是一種常用的助劑,用量雖少,作用很大。
雖然少量無機鹽化合物、有機磷氧化合物等可用作聚氨酯的催化劑,但使用方便、在聚氨酯及其原料合成中常用的催化劑主要有叔胺催化劑(包括其季銨鹽類)和有機金屬化合物兩大類。

分類

叔胺類催化劑
叔胺類催化劑主要又可分為脂肪胺類、脂環胺類、芳香胺類和醇胺類及其銨鹽類化合物。
脂肪族胺類催化劑有N,N-二甲基環已胺雙(2-二甲氨基乙基)醚三亞乙基二胺、N,N,N',N'-四甲基亞烷基二胺、N,N,N',N''-五甲基二亞乙基三胺、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。
脂環族胺類有三亞乙基二胺、N-乙基嗎啉、N-甲基嗎啉、N,N'-二乙基哌嗪、N,N’-二乙基-2-甲基哌嗪、N,N'-雙-(α-羥丙基)-2-甲基哌嗪、N-2-羥基丙基二甲基嗎啉等。
醇胺類化合物催化劑有三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺等。醇按是一類反應型催化劑,可與其他高活性催化劑配合使用。三乙醇胺同時還是模塑泡沫的交聯劑。
芳香族胺類有毗啶、N,N'-二甲基吡啶等。
研究數據表明,(二甲氨基乙基)醚(A-I)的催化活性很高,它的反應速率常數比三亞乙基二胺高50%。催化劑的活性比較試驗中,採用丁醇-苯基異氰酸酯模型反應體系研究醇-異氰酸酯反應動力學數據,採用水與苯基異氰酸酯模型反應體系研究水-異氰酸酯反應動力學,溶劑採用25。C甲苯-二甲基甲醯胺(90/10),每種體系加相等用量的辛酸亞錫
常見叔胺結構式:
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有機金屬化合物

有機金屬化合物包括羧酸鹽、烷基化合物等,所含的金屬元素主要有錫、鉀、鉛、汞、鋅、鈦、鉍寺,最常用的足有機錫化合合物。在聚氨酯泡沫塑膠中,一般使用叔胺及季銨鹽作催化劑。除此以外,辛酸亞錫是連續法塊狀發泡聚氨酯軟泡的常用催化劑劑,羧酸鉀多用於聚異氰尿酸酯改性聚氨酯硬泡,二月桂酸二丁基錫等有機錫化合物可用於少數硬泡、半硬泡和高回彈泡沫配方。
硬質聚氨酯泡沫塑膠常見的胺類三聚催化劑有2,4,6-(二適甲氨甲基)苯酚(牌號DMP-30)、TMR系列(如三甲基-N-2-羥丙基己酸牌號DABCOTMR)、1,3,5-三(二甲氨丙基)-六氫化三嗪(牌號PCCatNP40、polycat41)等。
聚氨酯彈性體以及膠黏劑、塗料、密封膠、防水塗料、鋪裝材料等配方中,二月桂酸二丁基錫等有機金屬催化劑最為常用,它對促進異氰酸酯基與羥基反應很有效,但在有水分的配方中對水與異氰酸酯的反應也有一定的加速作用,所有在塑膠跑道等配方中可採用有機鉛等特殊催化劑。三亞乙基二胺等強凝膠性(促進異氰酸酯基與羥基反應為主)叔胺也可用於某些彈性聚氨酯配方。
羧酸鉍催化劑是近年來受到關注的一類催化劑,主要促進聚氨酯的形成反應,可替代有機錫、有機汞和有機鉛催化劑。
選擇適用於聚氨酯及其原料的催化劑,不僅要考慮催化劑的催化活性(與使用最低濃度相關)、選擇性,還要考慮物理狀態、操作方便性、與其他原料組分的互溶能力、在混合原料體系中的穩定坐、毒性、價格、催化劑殘留在制品中對聚合物性能是否有損害性影響等因素。叔胺和有機金屬化合物品種非常多,考慮到各種因素,在聚氨醋生嚴中最常用的僅二十多種。
叔胺和有機金屬化合物品種非常多,考慮到各種因素,在聚氨酯生產中最常用的僅二十多種。

注意事項

有機錫催化劑:在聚氨酯製品的生產過程中會使用到各種有機錫類催化劑,如二月桂酸二丁基錫等,具有較強的毒性,操作時必須小心,切不可吞食。
胺催化劑:胺類物質毒性相對較小,但對皮膚和眼睛具有較強的刺激作用,口服毒性低,但因蒸汽壓較低,使用中要防止吸入爭氣。催化劑有一定的毒性,例如不少胺類化合物有刺激性氣味,對皮膚、眼睛也有刺激性,某些重金屬化合物毒性較大,所以使用時應注意個入防護,不小心濺到皮膚上要用肥皂清洗、清水沖洗,必要時請求醫生救護。

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