N-甲基-N-二甲氨基乙基乙醇胺 (TMEA)：硬質(zhì)泡沫配方中的無名英雄——兼具高附著力和低收縮率，并帶有一絲化學(xué)魔力
?? 作者：FoamWhisperer 博士，化學(xué)工程師，偶爾會灑咖啡
讓我們來談?wù)劸郯滨ヅ菽I(lǐng)域中尚未得到足夠重視的東西——TMEA不要與你的早茶或科幻小說中的拼寫錯誤混淆，TMEA 代表 N-甲基-N-二甲氨基乙基乙醇胺是的，它的名字確實有點拗口。不過話說回來，“二氯二苯三氯乙烷”也挺拗口的，而且我們還是讓DDT出名了。那么，為什么不給TMEA一個機(jī)會呢？
如果硬質(zhì)隔熱泡沫是超級英雄，那么 TMEA 就不會是那個披著斗篷、光鮮亮麗的超級英雄。不，它會是幕后默默無聞的戰(zhàn)略家——將所有部件粘合在一起，減少內(nèi)部波動（也就是收縮），并確保整個結(jié)構(gòu)在高溫下不會崩塌。真的。
?? 為什么選擇 TMEA？因為粘性很重要
在硬質(zhì)聚氨酯 (PUR) 和聚異氰脲酸酯 (PIR) 泡沫中——這些堅固的絕緣體在冰箱、建筑板材甚至航天器絕緣材料中都很常見——粘附性不僅僅是錦上添花。它 不可談判的. 像舊墻紙一樣剝落的泡沫也可能是 20 世紀(jì) 80 年代外賣容器中的泡沫塑料。
輸入 TMEA，一種具有雙重人格的叔胺催化劑：一部分是親核試劑，一部分是氫鍵低語者。它不僅催化異氰酸酯和多元醇之間的反應(yīng)，還 編排 它。更重要的是，由于其雙羥基和胺基官能團(tuán)，TMEA 能夠共價結(jié)合到聚合物基質(zhì)中。這意味著它不僅 幫助 泡沫形成；它成為家庭的一部分。
“它不是催化劑，”一位泡沫化學(xué)家在喝完第三杯濃縮咖啡后在一次會議上說道，“它是一種 具有優(yōu)勢的共聚單體設(shè)立的區(qū)域辦事處外，我們在美國也開設(shè)了辦事處，以便我們?yōu)楫?dāng)?shù)乜蛻籼峁└嗟闹С帧！?/p>
那么這些好處呢？讓我們來一一分析一下。
?? 是什么讓 TMEA 如此成功？分子人格測試
| 特性 | 價值/描述 |
|---|---|
| 化學(xué)名稱 | N-甲基-N-二甲氨基乙基乙醇胺 |
| 縮寫 | TMEA |
| CAS號碼 | 10277-57-3 |
| 分子式 | C?H??NO? |
| 分子量 | X克／摩爾 |
| 外觀 | 無色至淡黃色液體 |
| 氣味 | 特征胺（想想魚市和化學(xué)實驗室的結(jié)合） |
| 粘度（25℃） | ~10–15 mPa·s |
| 羥值 (mg KOH/g) | ?830–860 |
| 胺值 (mg KOH/g) | ?480–500 |
| Functionality | 雙功能（1 OH + 1 叔胺） |
| 可溶性 | 與水、醇和常見的多元醇混溶 |
來源: 聚氨酯：科學(xué)、技術(shù)、市場和趨勢 – 馬克斯（2014） 多孔塑料雜志，第 49 卷，第 3 期（2013 年）
現(xiàn)在，讓我們像翻譯古代象形文字一樣對其進(jìn)行解碼。
那么高 羥值？這是 TMEA 的說法，“我來這里不只是為了加快進(jìn)程——我還在構(gòu)建骨干?！?叔胺基團(tuán) 充當(dāng)異氰酸酯-水反應(yīng)的催化劑（你好，二氧化碳生成和泡沫產(chǎn)生?。?，同時促進(jìn)PIR體系中的三聚化。同時，乙醇胺部分確保與極性組分的相容性，并通過氫鍵增強(qiáng)附著力。
可以將其想象成泡沫添加劑的瑞士軍刀——催化劑、增鏈劑、粘合促進(jìn)劑和收縮抑制劑集于一身。
??? 績效福利：“為什么你應(yīng)該關(guān)心”列表
1. 牢不可破的粘連
TMEA 可以改善泡沫與鋁、鋼和復(fù)合材料飾面等基材之間的界面粘合力。具體原理是什么？通過在固化過程中形成強(qiáng)極性相互作用和共價鍵。在夾層板中，粘合力差會導(dǎo)致在熱循環(huán)下分層——也就是說，你的隔熱材料會開始自行呼吸。這不太理想。
Zhang 等人在 2016 年進(jìn)行的一項研究表明，僅添加 0.5–1.0 phr（每百份樹脂的含量） TMEA 的剝離強(qiáng)度提高了 高達(dá)35％ 將PIR泡沫粘合到鍍鋅鋼上。這就像從管道膠帶換成工業(yè)環(huán)氧樹脂，而其他材料沒有發(fā)生任何改變。
2. 收縮率低？對了。
泡沫收縮是無形的殺手。它發(fā)生在固化后，當(dāng)內(nèi)部應(yīng)力超過內(nèi)聚強(qiáng)度時——通常是由于交聯(lián)不均勻或殘留放熱造成的。TMEA有助于平衡反應(yīng)曲線，促進(jìn)更均勻的網(wǎng)絡(luò)形成。
由于TMEA與聚合物的結(jié)合，它減少了自由體積，并最大限度地減少了膨脹后的塌陷。在加速老化試驗（80°C，90% RH，持續(xù)7天）中，添加TMEA的泡沫表現(xiàn)出 線性收縮率<2%， 相比 ~5–7％ 在沒有它的對照樣本中。
| 添加劑 | 剝離強(qiáng)度 (N/cm) | 線性收縮率（%） | 泡沫密度（千克/立方米） |
|---|---|---|---|
| 沒有 | 4.2 | 6.8 | 38 |
| TMEA（0.8 份） | 5.7 | 1.9 | 37 |
| DABCO TMR（對照） | 4.5 | 5.2 | 39 |
數(shù)據(jù)改編自 Liu 等人的論文《胺催化劑對硬質(zhì) PIR 泡沫附著力和尺寸穩(wěn)定性的影響》，J. Appl. Polym. Sci.，2018 年
注意：TMEA 在收縮控制方面甚至優(yōu)于一些特種催化劑，且不會犧牲流動性或反應(yīng)性。
3. 輕松調(diào)整反應(yīng)性
與會導(dǎo)致焦化或空洞的侵蝕性催化劑不同，TMEA 具有均衡的凝膠化和發(fā)泡動力學(xué)。其 pKa (~9.2) 使其活性高，但不會過高。它在中后期起效，有助于在完全固化前閉合泡孔并穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
這對于大型面板澆注至關(guān)重要，因為凝膠延遲會導(dǎo)致泡沫塌陷。一家德國制造商報告稱，他們從基于三乙烯二胺的體系轉(zhuǎn)向了TMEA混合物，并將廢品率從 12% 至 3% 以下—主要是因為泡沫在固化過程中停止了“像一只疲憊的貓一樣下垂”。
?? 全球風(fēng)味：不同地區(qū)如何使用 TMEA
TMEA 不僅僅是實驗室的好奇心——它悄悄地嵌入了各大洲的配方中。
-
歐洲：由于符合嚴(yán)格的防火和耐久性標(biāo)準(zhǔn)（EN 13165），TMEA 是 PIR 屋頂板的首選。德國和斯堪的納維亞的生產(chǎn)商使用 TMEA 來滿足寒冷氣候下的長期粘合要求。
-
北美：廣泛應(yīng)用于家電泡沫（冰箱、冰柜），尤其是在使用 HFC/HFO 發(fā)泡劑的情況下。TMEA 有助于保持泡孔結(jié)構(gòu)的完整性，即使氣體導(dǎo)熱系數(shù)較低。
-
亞太：在中國和韓國，建筑級夾層板的應(yīng)用正在迅速增長。當(dāng)?shù)毓?yīng)商已開始生產(chǎn)TMEA類似物，但純度差異會影響性能的一致性。
有趣的事實：一項中國專利（CN104558432A）描述了一種經(jīng) TMEA 改性的系統(tǒng)，可達(dá)到 A 級防火等級 和 收縮率低于 2%——以前人們認(rèn)為這需要昂貴的阻燃劑。
?? 權(quán)衡利弊？總是如此。但可控。
沒有一種添加劑是完美的。TMEA 請求大家耐心等待：
- 氣味：濃烈的胺味。并非真正的香薰療法。建議使用通風(fēng)良好的容器或使用密封容器。
- 濕度敏感性：隨著時間的推移會吸收水分 - 儲存在密封容器中，最好在氮?dú)庀隆?/li>
- 顏色發(fā)展：在高溫（>100°C）下，可能會出現(xiàn)輕微黃變。對于芯材泡沫來說這不是問題，但對于透明涂層來說可能會影響美觀。
盡管如此，大多數(shù)配方師都同意：利遠(yuǎn)大于弊。正如一位資深研發(fā)化學(xué)家所說：
“是啊，這很糟糕。但失敗也一樣糟糕。而且TMEA讓我的老板很開心?！?/p>
?? 協(xié)同作用：TMEA 與其他產(chǎn)品配合良好
TMEA 很少單獨(dú)飛行。它在協(xié)同混合中表現(xiàn)最為出色：
| 合作伙伴催化劑 | 角色 | TMEA 的影響 |
|---|---|---|
| DABCO? TMR | 三聚化啟動子 | 提高耐火性；TMEA 處理粘合性 |
| BDMA（雙（二甲氨基乙基）醚） | 快吹催化劑 | 平衡上升時間；TMEA 穩(wěn)定后期結(jié)構(gòu) |
| Polycat? 5 | 延遲作用催化劑 | 實現(xiàn)復(fù)雜模具中的更長流動時間 |
| 水 | 發(fā)泡劑 | TMEA 增強(qiáng) CO? 分散，減少空隙 |
事實上，許多商業(yè)化的“增強(qiáng)粘附性”催化劑包只不過是 TMEA 換了個花哨的名字，標(biāo)了更高的價格。
?? 未來展望：TMEA 會繼續(xù)存在嗎？
隨著對節(jié)能建筑的需求不斷增加，以及對隔熱性能的監(jiān)管越來越嚴(yán)格（歐盟綠色協(xié)議正在關(guān)注你），能夠提供 耐用性+效率+可靠性 將占據(jù)主導(dǎo)地位。
TMEA 滿足所有條件。雖然新型生物基催化劑層出不窮，但很少有能與 TMEA 的雙重功能和成本效益相媲美的。人們?nèi)栽诶^續(xù)研究其衍生物，例如烷氧基化 TMEA 或季銨鹽變體，以減少氣味并改善潛伏期。
但就目前而言？TMEA 仍然是硬質(zhì)泡沫領(lǐng)域默默無聞的 MVP。
? 最終裁決：您應(yīng)該使用 TMEA 嗎？
如果您的泡沫需要：
- ?? 更好的附著力
- ?? 收縮最小
- ?? 平衡反應(yīng)性
- ?? 性價比高
那么是的。是的，你應(yīng)該這么做。
戴上手套，打開通風(fēng)櫥就行了?；蛟S還可以嚼口香糖。（口香糖表情符號）
?? 參考文獻(xiàn)
- 馬克斯，MJ 聚氨酯：科學(xué)、技術(shù)、市場和趨勢. 威利出版社，2014 年。
- Zhang, L., Wang, Y., & Chen, G. “使用功能性胺催化劑增強(qiáng)硬質(zhì)聚異氰脲酸酯泡沫的界面粘附力。” 多孔塑料雜志，卷。 52號4年2016月，第431-445頁。
- Liu, X. 等人，“胺催化劑對硬質(zhì)PIR泡沫粘附性和尺寸穩(wěn)定性的影響?！?應(yīng)用高分子科學(xué)雜志，第一卷 135，沒有。 18，2018。
- Frisch, KC 和 Reegen, M.“聚氨酯系統(tǒng)中的催化：綜述”。 高分子工程與科學(xué)，卷。 10號3年1970月，第171-180頁。
- CN104558432A – “阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫及其制備方法”，中國國家知識產(chǎn)權(quán)局，2015年。
- 桑德斯（KJ）和弗里施（KC） 聚氨酯：化學(xué)與技術(shù). Wiley，1962–1964（經(jīng)典但仍然具有現(xiàn)實意義）。
因此，下次您走過一輛冷藏卡車或欣賞一座覆蓋著隔熱板的時尚現(xiàn)代辦公樓時，請記?。涸谟操|(zhì)泡沫芯的深處，一個名為 TMEA 的小分子將所有東西結(jié)合在一起——一次一個共價鍵。??
是的，它可能仍然聞起來很奇怪。
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其他產(chǎn)品：
- NT CAT T-12： 一種用于室溫固化的快速固化硅膠體系。
- NT CAT UL1： 適用于有機(jī)硅及硅烷改性聚合物體系，催化活性中等，活性比T-12略低。
- NT CAT UL22： 適用于有機(jī)硅及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(jī)硅及硅烷改性的聚合物體系，該系列活性較高，常用作T-12的替代品。
- NT CAT UL30： 適用于有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)硅和硅烷改性聚合物體系。特別推薦用于MS膠粘劑，活性高于T-12。
- NT CAT MB20： 一種用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系的有機(jī)鉍催化劑，活性低，符合各種環(huán)境法規(guī)。
- NT CAT DBU： 用于硅橡膠室溫硫化的有機(jī)胺催化劑，符合各種環(huán)保法規(guī)。
