dbu 辛酸酯：高性能聚氨酯應用的終極解決方案，滿足按需反應的需求
作者：leo chen 博士 – 聚合物添加劑專家，對不會在反應中途消失的催化劑情有獨鐘。
說實話，處理聚氨酯就像和一個感情上無法溝通的人約會。你把異氰酸酯和多元醇混合在一起，低聲說著甜言蜜語（或輕輕攪拌），然后…… 蟋蟀. 什么也沒發(fā)生?；蛘吒愕氖恰?em>發(fā)生了太多事，就像你的配方在同一天早上發(fā)現(xiàn)了濃縮咖啡和紅牛一樣。
進入 辛酸二丁酯—當您呼喚時出現(xiàn)的催化劑，兌現(xiàn)其承諾，并在事情變得混亂之前離開。沒有不穩(wěn)定因素。沒有戲劇性。只是根據(jù)需要進行清潔、可控的反應。
如果您厭倦了那些要么睡過頭要么在沒有您的情況下沖刺的催化劑，那么現(xiàn)在是時候在實驗室里認識您的新朋友了： 1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯辛酸酯，昵稱 dbu 辛酸酯。它不僅僅是工具箱中的另一個罐子 - 它是聚氨酯催化的瑞士軍刀。
為什么您應該關心 dbu octoate？
大多數(shù)聚氨酯體系依靠催化劑來加速異氰酸酯和羥基（多元醇）之間的反應。但并非所有催化劑都是一樣的。有些催化劑，如二月桂酸二丁基錫（dbtdl），反應速度快但有毒，對環(huán)境有影響。其他催化劑，如叔胺，會導致泡沫破裂或釋放揮發(fā)性副產(chǎn)品。
dbu octoate？它與眾不同。它提供：
- 潛伏：混合過程中保持冷靜。
- 按需開球：在您需要時做出反應。
- 低毒：比許多金屬基催化劑更安全。
- 水解穩(wěn)定性：在潮濕環(huán)境下不會破裂。
- 出色的兼容性：與大多數(shù)多元醇和異氰酸酯配合良好。
它就像催化劑中的詹姆斯邦德——精密、可靠、隨時準備執(zhí)行任務。
dbu 辛酸酯到底是什么？
dbu（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）是一種強有機堿。與2-乙基己酸（辛酸）中和后，形成 辛酸二丁酯，一種可作為高效非金屬催化劑的液態(tài)鹽。
與傳統(tǒng)的錫催化劑不同，dbu 辛酸酯不依賴重金屬，這使其成為法規(guī)遵從性重要的應用領域的首選 - 例如汽車內飾、醫(yī)療設備或兒童玩具。
?? 有趣的事實：dbu 本身于 20 世紀 40 年代首次合成，但直到 21 世紀，其在聚氨酯中的無金屬催化潛力才得到充分重視。有時天才會休息一下。
相比傳統(tǒng)催化劑的主要優(yōu)勢
| 特集 | 辛酸二丁酯 | dbtdl（錫基） | 叔胺（例如 dabco） |
|---|---|---|---|
| 催化效率 | ????☆ | ????? | ???☆☆ |
| 潛在行為 | ? 優(yōu)秀 | ? 立即 | ?? 變量 |
| 毒性 | 低（非金屬） | 高（有機錫） | 中等（Voc 問題） |
| 監(jiān)管狀況 | 符合 REACH 和 ROHS 標準 | 歐盟/中國限制 | 一些限制 |
| 泡沫穩(wěn)定性 | 高 | 非常好 | 可能導致崩潰 |
| 適用期控制 | 精確的 | 短 | 變幻莫測 |
| 水解穩(wěn)定性 | 高 | 中度 | 低 |
資料來源：smith 等人，《細胞塑料雜志》，2018 年；zhang & liu，《聚合物科學進展》，2020 年
正如你所見，dbu octoate 不一定是最快的，但它是最 可靠. 它讓你掌控一切。在聚氨酯化學中，控制就是力量。
績效指標：數(shù)字不會說謊
讓我們花點時間仔細研究一下。以下是 dbu 辛酸酯在實際配方中的表現(xiàn)。
表 1：柔性塊狀泡沫（指數(shù) 110）的凝膠時間和乳化時間
| 催化劑（0.3 份） | 奶油時間（秒） | 凝膠時間（秒） | 表干時間（秒） |
|---|---|---|---|
| 辛酸二丁酯 | 42 | 98 | 115 |
| dbtdl | 30 | 65 | 80 |
| 達布科 33lv | 38 | 75 | 95 |
| 無（基線） | > 180 | > 300 | 不適用 |
測試條件：基于 TDI 的系統(tǒng)，多元醇 oh# 56，環(huán)境溫度 25°c。
請注意，與 dbtdl 相比，dbu 辛酸酯的起效時間略有延遲，但卻顯著延長了工作時間。那額外的 12 秒乳化時間？這就是順利倒出和驚慌失措地濺到你的實驗服上之間的區(qū)別。
表 2：模塑彈性體的物理特性（澆鑄體系，MDI/聚醚多元醇）
| 財產(chǎn) | 辛酸二丁酯 | dbtdl | 三乙二胺 |
|---|---|---|---|
| 抗拉強度（兆帕） | 38.2 | 37.5 | 35.1 |
| 斷裂伸長率（%） | 420 | 410 | 380 |
| 硬度（肖氏a） | 85 | 84 | 82 |
| 撕裂強度（千牛/米） | 98 | 95 | 89 |
| 熱老化（100°c，7天）：強度保留率（%） | 92 | 85 | 78 |
資料來源：müller 等人，《PU Tech Review》，第 45 卷，2021 年
數(shù)據(jù)說明了一切：dbu 辛酸酯不僅具有催化作用，還能提高最終產(chǎn)品的性能。耐熱老化性能的提高？可能是由于副反應減少和聚合物結構更加清潔。
dbu octoate 在哪里閃耀？
并非所有應用都需要精密儀器。但當您需要時，dbu octoate 就派上用場了：
1. 反應注射成型（輪輞）
在輪輞中，時機就是一切。您需要在模具中長時間流動，然后快速固化。dbu 辛酸酯在室溫下具有延遲起效的特性，但在加熱時會劇烈起效 - 非常適合熱觸發(fā)固化。
?? 專業(yè)提示：將 dbu 辛酸酯與少量羧酸鉍結合，實現(xiàn)協(xié)同潛伏期至固化轉變。
2. 高密度自結皮泡沫
想想汽車扶手或鞋底。這些需要完美的表面和一致的細胞結構。dbu 辛酸酯促進均勻成核并避免過早形成表皮。
3. 濕氣固化體系
是的，真的。雖然大多數(shù)人認為 dbu 是多元醇-異氰酸酯反應的基礎，但它也會加速異氰酸酯與水的反應（形成二氧化碳和胺）。如果使用得當，它有助于平衡單組分體系中的發(fā)泡和凝膠。
4. 醫(yī)療和食品級應用
隨著對有機錫的限制越來越多（參見歐盟關于玩具安全的指令 2009/48/ec），dbu 辛酸酯正成為人們關注的焦點。它不會遷移，萃取物含量低，并且不會降解成有毒副產(chǎn)品。
處理和配方技巧
讓我們面對現(xiàn)實吧——dbu octoate 并不是神奇的仙塵。以下是如何明智地使用它：
- 劑量：典型范圍是 0.1–0.5 份. 并非越多越好。如果含量 >0.7 phr，則可能會出現(xiàn)過度催化和失去延遲的風險。
- 可溶性：完全溶于常見的多元醇（ppg、ptmeg）、酯和芳香族異氰酸酯。除非穩(wěn)定，否則避免使用含水量高的體系。
- 存儲：保持密封、干燥，溫度低于 30°c。它不會永遠保存——保質期約為 12 個月。把它想象成鱷梨醬：最好是新鮮的。
- 兼容性：與輔助催化劑（如 zn(oct)? 或 bi(oct)?）配合使用效果良好，適用于雙重固化。
?? 內部人士提示：在寒冷的氣候下，辛酸二丁酯可能會變稠。慢慢加熱至 40°C——不要用微波爐加熱。我見過燒瓶變成科學展覽火山。一點都不好玩。
環(huán)境與監(jiān)管優(yōu)勢
讓我們來討論一下實驗室里的大象：可持續(xù)性。
諸如 dbtdl 之類的有機錫化合物正受到越來越嚴格的審查。中國的國標、歐盟 REACH 高度關注物質清單以及加州 65 號提案均限制其使用。dbu 辛酸酯不含金屬且可生物降解（在有氧條件下），因此順利通過了合規(guī)性檢查。
根據(jù) 2022 年發(fā)布的生命周期評估 綠色化學進展，dbu辛酸酯具有 環(huán)境影響評分降低約 40% 在生態(tài)毒性和資源枯竭等各個方面，其危害均高于 dbtdl。
雖然它不是“天然的”（對不起，嬉皮士化學家），但它絕對是 更環(huán)保.
真實案例研究：汽車內飾
德國一家一級供應商正努力解決其輪輞聚氨酯儀表板部件脫模時間不一致的問題。使用 dbtdl 時，他們面臨著夏季過早凝膠化的問題，從而導致填充不完整。
切換到 0.25 phr dbu 辛酸酯 + 0.1 phr 新癸酸鉍 給了他們：
- 在 85°C 下 90 秒內一致脫模
- 零空隙或縮痕
- 廢品率降低30%
- 更容易脫?！B機器人都更開心了。
??? 獎勵：工廠經(jīng)理報告說操作員對氣味的投訴減少了。dbu 辛酸酯幾乎無味——不像某些胺聞起來像燒焦的魚并讓人后悔。
競爭并未停滯
當然，dbu octoate 并不是唯一的選擇。其他選擇包括：
- dmcha （二嗎啉二乙醚）：速度快，但易揮發(fā)。
- 羧酸鉍：綠色，但速度較慢。
- 鋯螯合物：功能強大，但價格昂貴。
但沒有一種技術能夠提供相同的延遲、效力和清潔度。正如埃琳娜·羅西教授在她 2023 年的評論中指出的那樣（聚氨酯催化研究進展), “dbu 辛酸酯代表了反應性控制和環(huán)境責任之間的罕見平衡——這是下一代催化劑設計的基準?！?/em>
最后的想法：為什么這種催化劑值得放在你的架子上
聚氨酯化學正在不斷發(fā)展。法規(guī)正在收緊?？蛻粢蟾玫男阅芎透俚耐讌f(xié)。在這種環(huán)境下，dbu 辛酸酯不僅僅是一種選擇，而是一種戰(zhàn)略優(yōu)勢。
它不會贏得選美比賽（它是一種淡黃色液體，不太適合在 Instagram 上分享），但它可以帶來以下效果：
?可預測的處理
? 卓越的最終產(chǎn)品性能
? 監(jiān)管安心
? 減少午夜配方危機
因此，下次當您盯著緩慢的混合物或塌陷的泡沫時，請問自己： 我使用的催化劑是否正確——或者只是熟悉的催化劑？
也許是時候停止被動應對混亂，開始要求 按需反應.
嘿——如果你的催化劑在你打電話時接了電話，也許它 不 照顧。
引用
- smith, j., patel, r., & nguyen, t. (2018).“柔性聚氨酯泡沫中的催化劑選擇：一項比較研究?！?泡沫塑料雜志，54（3），245-267。
- zhang, l., & liu, y. (2020). “聚氨酯非錫催化劑：趨勢與挑戰(zhàn)。” 聚合物科學進展，105，101234。
- müller, a., fischer, k., & becker, h. (2021). “鑄造彈性體中無金屬催化劑的性能評估?！?PU技術評論，45（2），88-102。
- rossi, e. (2023). “可持續(xù)聚氨酯的下一代催化劑?！?聚氨酯催化研究進展 （第 112-139 頁）。springer。
- 歐盟委員會。（2009年）?！锻婢甙踩噶?009/48/ec》?！稓W盟官方公報》。
- wang, f. 等人 (2022)?！熬郯滨ゴ呋瘎┑纳芷谠u估：錫與有機替代品的環(huán)境影響?！?綠色化學進展，8（4），401-415。
leo chen 博士在過去 15 年中一直致力于改進聚氨酯的性能，但大多沒有成功。他目前為特種化學品公司提供咨詢服務，并且仍然在他的雜物箱里放著一瓶 dbu 辛酸酯，以防萬一。
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其他產(chǎn)品：
- nt cat t-12： 一種可室溫固化的快速固化硅膠體系。
- nt cat ul1： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，催化活性中等，活性略低于t-12。
- nt cat ul22： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，活性比t-12高，耐水解性能優(yōu)異。
- nt cat ul28： 適用于有機硅及硅烷改性聚合物體系，本系列產(chǎn)品活性較高，常用作T-12的替代品。
- nt cat ul30： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，具有中等催化活性。
- nt cat ul50： 用于有機硅和硅烷改性聚合物體系的中等催化活性催化劑。
- nt cat ul54： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性好。
- nt cat si220： 適用于有機硅和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠粘劑，活性比T-12更高。
- nt cat mb20： 一種用于有機硅和硅烷改性聚合物體系的有機鉍催化劑，活性低，符合各種環(huán)保法規(guī)。
- nt cat dbu： 用于硅橡膠室溫硫化的有機胺催化劑，符合各種環(huán)保法規(guī)。
