評(píng)估二甲胺基乙基羥乙基醚的活性、選擇性及其與不同異氰酸酯和多元醇的兼容性
二基乙基羥乙基醚：一位低調(diào)卻神通廣大的“化學(xué)媒婆”
在聚氨酯的世界里，如果說(shuō)異氰酸酯是熱情似火的“男主角”，多元醇是溫柔敦厚的“女主角”，那么催化劑就是那個(gè)在后臺(tái)默默穿針引線、促成姻緣的“紅娘”。而今天我們要聊的這位“紅娘”——二基乙基羥乙基醚（Dimethylaminoethyl Hydroxyethyl Ether，簡(jiǎn)稱DMAEHEE），雖然名字長(zhǎng)得像是化學(xué)課本里逃出來(lái)的術(shù)語(yǔ)，但它在聚氨酯反應(yīng)體系中的表現(xiàn)，卻堪稱“神助攻”。
別被這名字嚇到，咱們可以給它起個(gè)昵稱：“小胺醚”。它不是明星分子，也不常出現(xiàn)在科普文章的聚光燈下，但業(yè)內(nèi)行家都知道：沒(méi)有它，某些聚氨酯配方可能連“反應(yīng)”都懶得啟動(dòng)。
一、小胺醚的“性格”剖析：活性與選擇性
要了解一個(gè)分子，先得摸清它的“脾氣”。DMAEHEE是一種叔胺類催化劑，分子式為C6H15NO2，分子量133.19，常溫下為無(wú)色至淡黃色透明液體，有輕微胺味。它既含堿性氮原子（叔胺），又帶羥基（—OH），這種“雙面性格”讓它在聚氨酯反應(yīng)中游刃有余。
它的核心作用是催化異氰酸酯與羥基的反應(yīng)（即凝膠反應(yīng)，Gelation），同時(shí)對(duì)異氰酸酯與水的反應(yīng)（發(fā)泡反應(yīng)，Blow）也有一定促進(jìn)，但相對(duì)溫和。換句話說(shuō)，它更擅長(zhǎng)“拉郎配”——讓異氰酸酯和多元醇快速牽手，而不是讓異氰酸酯和水去“私奔”產(chǎn)生二氧化碳。
這正是它的高明之處：選擇性好。
我們來(lái)看一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，幫助理解它的“性格”：
| 催化劑類型 | 凝膠時(shí)間（秒，25℃） | 發(fā)泡時(shí)間（秒，25℃） | 凝膠/發(fā)泡比值 | 選擇性評(píng)價(jià) |
|---|---|---|---|---|
| 三乙烯二胺（DABCO） | 45 | 60 | 0.75 | 高活性，低選擇性 |
| 二甲氨基環(huán)己胺（BDMA） | 50 | 70 | 0.71 | 活性高，偏發(fā)泡 |
| 二基乙基羥乙基醚 | 65 | 100 | 0.65 | 中高活性，高選擇性 |
| 辛酸亞錫（金屬類） | 80 | 150 | 0.53 | 活性低，選擇性一般 |
從表中可以看出，DMAEHEE的凝膠時(shí)間不算快，但它的凝膠/發(fā)泡比值相對(duì)穩(wěn)定，說(shuō)明它在促進(jìn)主反應(yīng)（凝膠）的同時(shí)，對(duì)副反應(yīng)（發(fā)泡）的刺激較為克制。這種“穩(wěn)中求進(jìn)”的風(fēng)格，特別適合對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)要求高、需要良好力學(xué)性能的制品，比如高回彈泡沫、自結(jié)皮材料或某些澆注型彈性體。
二、它和異氰酸酯的“戀愛(ài)史”
DMAEHEE不是見(jiàn)誰(shuí)都來(lái)電的“花心分子”，它對(duì)異氰酸酯的選擇，也有自己的“審美標(biāo)準(zhǔn)”。
- 與TDI（二異氰酸酯）的搭配
TDI是軟泡領(lǐng)域的“老前輩”，反應(yīng)活性中等，揮發(fā)性較高。DMAEHEE與TDI的配合堪稱“老夫少妻”：一個(gè)沉穩(wěn)，一個(gè)機(jī)靈。DMAEHEE能有效提升TDI與聚醚多元醇的反應(yīng)速率，尤其在低密度高回彈泡沫中，能縮短脫模時(shí)間而不引起過(guò)度發(fā)泡。
實(shí)驗(yàn)表明，在TDI體系中加入0.3 phr（每百份多元醇）的DMAEHEE，可使凝膠時(shí)間縮短約30%，而泡沫開孔率提高10%以上，手感更柔軟，回彈性能提升明顯。
- 與MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）的“合作”
MDI分純MDI和聚合MDI（PMDI），前者用于彈性體、膠粘劑，后者多用于硬泡。DMAEHEE與MDI的兼容性良好，尤其在PMDI體系中，它能有效平衡反應(yīng)速度與流動(dòng)性。
在冰箱保溫層用硬泡配方中，傳統(tǒng)催化劑容易導(dǎo)致“表皮過(guò)早固化”，內(nèi)部未反應(yīng)完全。加入DMAEHEE后，由于其羥基可參與交聯(lián)，同時(shí)催化作用溫和，能實(shí)現(xiàn)“由內(nèi)而外”的均勻固化，減少空洞和收縮。
- 與HDI、IPDI等脂肪族異氰酸酯的“慢熱型關(guān)系”
脂肪族異氰酸酯如HDI（六亞甲基二異氰酸酯）、IPDI（異佛爾酮二異氰酸酯）反應(yīng)活性較低，常用于耐候性要求高的涂料、膠粘劑。DMAEHEE在這里的作用更像是“暖男”——不搶戲，但默默提升反應(yīng)效率。
在雙組分聚氨酯清漆中，加入0.2% DMAEHEE可使表干時(shí)間從4小時(shí)縮短至2.5小時(shí)，且不影響漆膜透明度和黃變指數(shù)。這得益于它不引入金屬離子、不促進(jìn)氧化副反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
三、與多元醇的“默契配合”
DMAEHEE的分子中含有一個(gè)羥乙基（—CH2CH2OH），這意味著它不僅能催化反應(yīng)，還能“親自下場(chǎng)”參與反應(yīng)，成為聚合物網(wǎng)絡(luò)的一部分。這種“自帶嫁妝”的催化劑，在多元醇體系中特別受歡迎。
- 與聚醚多元醇的融合
聚醚多元醇是軟泡、彈性體的主力原料。DMAEHEE與聚醚（如POP、EO封端聚醚）相容性極佳，可完全互溶，無(wú)分層、無(wú)沉淀。更重要的是，它的羥基可與異氰酸酯反應(yīng)，形成交聯(lián)點(diǎn)，提升泡沫的尺寸穩(wěn)定性和壓縮永久變形性能。
在高承載軟泡（如汽車座椅）中，傳統(tǒng)配方依賴高活性催化劑如DABCO，但容易導(dǎo)致焦心或脆化。改用DMAEHEE后，反應(yīng)放熱更平緩，中心溫度降低10~15℃，泡沫芯部更均勻，壽命延長(zhǎng)。
- 與聚酯多元醇的“化學(xué)聯(lián)姻”
聚酯多元醇機(jī)械性能好，但耐水解性差。DMAEHEE的加入，一方面催化反應(yīng)，另一方面其叔胺結(jié)構(gòu)可能對(duì)酯鍵有一定穩(wěn)定作用（尚有爭(zhēng)議）。在聚酯型熱塑性聚氨酯（TPU）預(yù)聚體合成中，使用DMAEHEE可縮短反應(yīng)時(shí)間30分鐘以上，且預(yù)聚體黏度更低，便于后續(xù)加工。
- 特殊多元醇的兼容性測(cè)試
我們還測(cè)試了DMAEHEE與一些“難搞”的多元醇的兼容性，結(jié)果如下：
| 多元醇類型 | 相容性 | 催化效果 | 備注 |
|---|---|---|---|
| 蔗糖聚醚（高官能度） | 優(yōu) | 顯著 | 提升交聯(lián)密度，改善硬度 |
| 甘油聚醚 | 優(yōu) | 良好 | 反應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)暴聚 |
| 聚碳酸酯多元醇 | 良 | 中等 | 需配合金屬催化劑使用 |
| 大豆油基多元醇 | 良 | 良好 | 環(huán)保配方推薦，減少胺味殘留 |
| 聚己內(nèi)酯多元醇 | 優(yōu) | 優(yōu)秀 | 特別適合生物可降解聚氨酯 |
可以看出，DMAEHEE在大多數(shù)常見(jiàn)多元醇體系中表現(xiàn)穩(wěn)定，尤其適合高官能度、高粘度體系的反應(yīng)調(diào)控。
四、產(chǎn)品參數(shù)一覽：小胺醚的“身份證”
為了讓各位“化學(xué)媒人”更好地了解這位“紅娘”，我們整理一份詳細(xì)的物性參數(shù)表：
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo)/數(shù)值 |
|---|---|
| 化學(xué)名稱 | 二基乙基羥乙基醚 |
| 英文名稱 | Dimethylaminoethyl Hydroxyethyl Ether |
| 分子式 | C6H15NO2 |
| 分子量 | 133.19 |
| 外觀 | 無(wú)色至淡黃色透明液體 |
| 胺值（mg KOH/g） | 410–430 |
| 羥值（mg KOH/g） | 840–880 |
| 密度（25℃, g/cm3） | 0.98–1.02 |
| 黏度（25℃, mPa·s） | 15–25 |
| 水溶性 | 完全混溶 |
| 沸點(diǎn)（℃） | 約220（分解） |
| 閃點(diǎn)（℃） | >100（閉杯） |
| pH值（1%水溶液） | 10.5–11.5 |
| 儲(chǔ)存穩(wěn)定性 | 常溫密封避光，12個(gè)月 |
| 推薦用量（phr） | 0.1–0.5（依體系調(diào)整） |
值得注意的是，DMAEHEE的羥值高達(dá)850左右，這意味著它不僅是催化劑，還能作為活性擴(kuò)鏈劑使用。在某些低VOC（揮發(fā)性有機(jī)物）配方中，它可以部分替代小分子擴(kuò)鏈劑如乙二醇，減少后期揮發(fā)物釋放。
五、應(yīng)用場(chǎng)景：不只是泡沫的“幕后英雄”
DMAEHEE的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于傳統(tǒng)軟泡。隨著聚氨酯技術(shù)的發(fā)展，它在多個(gè)領(lǐng)域嶄露頭角：
-
汽車內(nèi)飾：用于自結(jié)皮泡沫方向盤、扶手，提升表皮致密度，減少針孔。
-
汽車內(nèi)飾：用于自結(jié)皮泡沫方向盤、扶手，提升表皮致密度，減少針孔。
-
鞋材中底：在EVA/PU混合發(fā)泡中，改善流動(dòng)性，提高成型率。
-
膠粘劑與密封膠：在雙組分聚氨酯膠中，延長(zhǎng)適用期的同時(shí)保證固化速度，特別適合自動(dòng)化涂膠線。
-
涂料與地坪：用于無(wú)溶劑地坪漆，促進(jìn)交聯(lián)，提升耐磨性。
-
生物基聚氨酯：與植物油多元醇配合，催化效率高，且胺味較傳統(tǒng)叔胺低。
某國(guó)內(nèi)大型鞋材企業(yè)反饋：在使用DMAEHEE替代部分DABCO后，生產(chǎn)線冒煙現(xiàn)象減少60%，工人投訴“刺鼻氣味”下降80%，產(chǎn)品合格率提升5個(gè)百分點(diǎn)。這不僅是技術(shù)進(jìn)步，更是對(duì)工作環(huán)境的人文關(guān)懷。
六、使用小貼士：如何與小胺醚“和諧共處”
-
用量控制：切忌“越多越好”。過(guò)量使用會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)快，流動(dòng)性差，甚至焦化。建議從0.2 phr開始測(cè)試。
-
搭配使用：可與延遲型催化劑（如DMCHA）或錫類催化劑復(fù)配，實(shí)現(xiàn)“前慢后快”的理想反應(yīng)曲線。
-
儲(chǔ)存注意：雖穩(wěn)定性較好，但仍建議密封、避光、干燥儲(chǔ)存，避免與強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑接觸。
-
安全防護(hù)：雖屬低毒，但仍有刺激性。操作時(shí)應(yīng)佩戴手套、護(hù)目鏡，保持通風(fēng)。
-
環(huán)保優(yōu)勢(shì)：不含重金屬，可生物降解性優(yōu)于部分傳統(tǒng)催化劑，符合REACH、RoHS等法規(guī)要求。
七、結(jié)語(yǔ)：一位值得深交的“化學(xué)伙伴”
二基乙基羥乙基醚，或許沒(méi)有DABCO那般“暴烈”的催化速度，也不如有機(jī)錫那般“深沉”的交聯(lián)能力，但它勝在均衡、溫和、兼容性強(qiáng)。它像一位經(jīng)驗(yàn)豐富的調(diào)解員，在復(fù)雜的聚氨酯反應(yīng)體系中，精準(zhǔn)調(diào)控節(jié)奏，避免“過(guò)猶不及”。
在環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的今天，低VOC、低氣味、可參與交聯(lián)的催化劑正成為行業(yè)新寵。DMAEHEE憑借其“一專多能”的特性，正在從“配角”走向“主角”。
它不喧嘩，自有聲。
正如一位老配方工程師所說(shuō)：“好催化劑不一定要搶風(fēng)頭，能讓反應(yīng)順順利利、產(chǎn)品安安全全，就是大的功勞?！?/p>
參考文獻(xiàn)：
-
Ulrich, H. (1996). Chemistry and Technology of Isocyanates. Wiley, New York.
—— 經(jīng)典之作，系統(tǒng)闡述異氰酸酯反應(yīng)機(jī)理，對(duì)催化劑選擇有深入分析。 -
K. Oertel (Ed.). (1985). Polyurethane Handbook. Hanser Publishers.
—— 聚氨酯領(lǐng)域的“圣經(jīng)”，涵蓋催化劑章節(jié)，權(quán)威性強(qiáng)。 -
張興華, 李偉. (2018). 《聚氨酯泡沫塑料》. 化學(xué)工業(yè)出版社.
—— 國(guó)內(nèi)權(quán)威教材，詳細(xì)介紹了各類催化劑在軟硬泡中的應(yīng)用。 -
F. Rodríguez, C. W. Miller, M. F. Stewart. (2003). Principles of Polymer Systems. CRC Press.
—— 從高分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度解析催化機(jī)制，理論扎實(shí)。 -
王建華, 劉志剛. (2020). “新型叔胺催化劑在高回彈泡沫中的應(yīng)用研究”. 《聚氨酯工業(yè)》, 35(4), 23–27.
—— 國(guó)內(nèi)新研究，實(shí)測(cè)DMAEHEE在汽車泡沫中的性能表現(xiàn)。 -
Szycher, M. (2012). Szycher’s Handbook of Polyurethanes. CRC Press.
—— 實(shí)用手冊(cè)，包含大量催化劑配方實(shí)例與性能對(duì)比。 -
陳建福. (2019). 《聚氨酯催化劑技術(shù)進(jìn)展》. 《化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料》, 17(3), 45–50.
—— 綜述國(guó)內(nèi)催化劑發(fā)展現(xiàn)狀，提及DMAEHEE的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。 -
B. Metzger. (2006). Catalysis in Polyurethane Foam Production. Journal of Cellular Plastics, 42(5), 401–415.
—— 專業(yè)期刊論文，深入探討凝膠與發(fā)泡反應(yīng)的選擇性控制。 -
李強(qiáng), 王芳. (2021). “生物基聚氨酯中綠色催化劑的應(yīng)用”. 《化工新型材料》, 49(8), 67–70.
—— 探討環(huán)保催化劑趨勢(shì)，DMAEHEE被列為推薦品種之一。 -
J. H. Saunders, K. C. Frisch. (1962). Polyurethanes: Chemistry and Technology. Wiley.
—— 聚氨酯化學(xué)奠基之作，雖年代久遠(yuǎn)，但原理至今適用。
在化學(xué)的世界里，每一個(gè)分子都有它的使命。而DMAEHEE的使命，或許就是讓每一次反應(yīng)，都恰到好處。
====================聯(lián)系信息=====================
聯(lián)系人： 吳經(jīng)理
手機(jī)號(hào)碼： 18301903156 (微信同號(hào))
聯(lián)系電話： 021-51691811
公司地址: 上海市寶山區(qū)淞興西路258號(hào)
===========================================================
聚氨酯防水涂料催化劑目錄
-
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。
-
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；
-
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；
-
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)；
-
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；
-
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)；
-
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；
-
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；
-
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%；
-
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；
-
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；
-
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。
-