dmapa在橡膠硫化促進劑中的應用潛力

大家好，我是從事化工行業(yè)多年的一名技術人員。今天想和大家聊聊一個聽起來有點冷門、但在橡膠工業(yè)中卻大有可為的化學物質(zhì)——dmapa（n,n-二甲基氨基丙胺）。雖然它名字拗口，但它的作用卻不容小覷。特別是在橡膠硫化促進劑這個領域，dmapa正逐漸嶄露頭角。

一、什么是dmapa？

首先，咱們先來認識一下這位“主角”。dmapa，全稱是n,n-二甲基氨基丙胺，英文名是n,n-dimethyl-1,3-propanediamine，分子式為c5h14n2。它是一種無色至淡黃色的透明液體，具有一定的氨味，屬于有機胺類化合物。

從結構上看，dmapa有一個活潑的伯胺基團和兩個甲基取代的仲胺基團，這使得它在化學反應中表現(xiàn)出良好的親核性和堿性，非常適合用于合成多種功能化學品，尤其是在橡膠助劑領域。

二、橡膠硫化的前世今生

橡膠硫化是一個讓天然或合成橡膠變得結實耐用的過程，簡單來說就是把柔軟的橡膠通過加入硫磺或其他交聯(lián)劑，在加熱條件下形成三維網(wǎng)絡結構，從而提高其機械性能和耐熱性。

傳統(tǒng)的硫化體系通常包括硫磺、促進劑、活化劑（如氧化鋅、硬脂酸）等。其中，促進劑扮演著催化劑的角色，它可以加快硫化速度、降低硫化溫度、減少硫磺用量，甚至改善硫化膠的物理性能。

促進劑種類繁多，常見的有噻唑類（如mbt）、次磺酰胺類（如cbs、nobs）、秋蘭姆類（如tmtd）等。近年來，隨著環(huán)保法規(guī)趨嚴和綠色制造理念的推廣，市場對高效、低毒、環(huán)保型促進劑的需求日益增長。

三、dmapa在硫化促進劑中的角色：不只是配角

很多人可能以為dmapa只是一個普通的有機胺中間體，其實不然。它在橡膠促進劑中的應用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 合成新型硫化促進劑的關鍵原料

dmapa因其分子結構中含有活潑的伯胺基團，能夠與多種含硫化合物發(fā)生縮合反應，生成具有促進硫化功能的衍生物。例如：

• 與二硫化碳（cs?）反應，可以生成硫代氨基甲酸酯類化合物；
• 與硫磺反應，生成硫脲類促進劑前體；
• 與馬來酰亞胺類化合物結合，可用于制備多功能硫化體系添加劑。

這些反應產(chǎn)物往往具備優(yōu)異的硫化促進性能，同時毒性較低，符合現(xiàn)代橡膠工業(yè)綠色發(fā)展的趨勢。

2. 改善傳統(tǒng)促進劑的性能

dmapa還可作為“協(xié)同劑”或“助促進劑”，與其他促進劑搭配使用，起到增強效果、延長焦燒時間的作用。比如：

• 在以cbs為主的次磺酰胺類促進體系中加入少量dmapa，可以顯著提升硫化速率；
• 在低硫配合體系中，dmapa有助于提高交聯(lián)密度，從而改善橡膠的耐老化性能；
• 在過氧化物硫化體系中，dmapa還能起到調(diào)節(jié)交聯(lián)結構的作用，避免過度交聯(lián)帶來的脆化問題。

四、dmapa的優(yōu)勢：為何選擇它？

在眾多胺類化合物中，dmapa脫穎而出的原因主要有以下幾點：

此外，dmapa在常溫下為液態(tài)，便于計量和操作，這對于工業(yè)化生產(chǎn)來說是非常重要的優(yōu)勢。

五、dmapa在實際配方中的應用案例

為了讓大家更直觀地理解dmapa的作用，我這里舉幾個典型的配方案例（數(shù)據(jù)來源于某國內(nèi)輪胎廠內(nèi)部實驗報告）：

案例一：天然橡膠nr配方

結果：硫化溫度140°c，正硫化時間t90 = 13分鐘，拉伸強度21 mpa，扯斷伸長率450%，綜合性能優(yōu)于未添加dmapa的對照組。

案例二：丁苯橡膠sbr配方

結果：焦燒時間延長了約15%，t90縮短了8%，撕裂強度提升了12%，表明dmapa在改善加工安全性和硫化效率方面都有明顯作用。

六、dmapa的未來發(fā)展方向

盡管dmapa在橡膠促進劑領域的應用已經(jīng)初見成效，但它的潛力遠不止于此。未來的發(fā)展方向主要包括：

1. 開發(fā)dmapa為基礎的新型環(huán)保促進劑
   如將其與生物基化合物結合，制備出低毒、可降解的綠色促進劑。

   

   1. 開發(fā)dmapa為基礎的新型環(huán)保促進劑
      如將其與生物基化合物結合，制備出低毒、可降解的綠色促進劑。

   2. 拓展在非硫硫化體系中的應用
      如過氧化物、樹脂硫化體系中，dmapa可作為交聯(lián)結構調(diào)節(jié)劑。

   3. 與納米材料協(xié)同使用
      與石墨烯、納米二氧化硅等復合使用，有望進一步提升橡膠制品的力學性能。

   4. 智能化硫化控制系統(tǒng)的配套試劑
      利用dmapa的堿性特性，設計響應型硫化延遲系統(tǒng)，實現(xiàn)硫化過程的智能調(diào)控。

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   七、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及文獻支持

   dmapa在橡膠硫化促進劑中的應用雖在國內(nèi)起步較晚，但近年來已引起廣泛關注。下面列舉一些國內(nèi)外的研究成果，供大家參考：

   國內(nèi)文獻推薦：

   1. 《基于dmapa的新型硫化促進劑的合成與性能研究》
      作者：李建國等，《橡膠工業(yè)》，2021年，第68卷
      內(nèi)容簡述：以dmapa為起始原料，合成了兩種新型硫代氨基甲酸酯類促進劑，并對其硫化性能進行了系統(tǒng)評價。

   2. 《dmapa在低硫硫化體系中的協(xié)同效應研究》
      作者：王晨曦，《高分子材料科學與工程》，2022年，第38卷
      內(nèi)容簡述：通過熱分析和力學測試發(fā)現(xiàn)，dmapa能有效提升低硫配合體系的交聯(lián)密度和耐熱氧老化性能。

   3. 《環(huán)保型橡膠促進劑的開發(fā)進展》
      作者：劉洋，《化工科技》，2023年，第31期
      內(nèi)容簡述：綜述了包括dmapa衍生促進劑在內(nèi)的多種環(huán)保型促進劑的研究進展，指出其在未來橡膠工業(yè)中的重要地位。

   國外文獻推薦：

   1. "synthesis and application of novel vulcanization accelerators based on dmapa derivatives"
      authors: k. tanaka et al., rubber chemistry and technology, 2020, vol. 93(2)
      abstract: this paper reports the synthesis of a series of new accelerators derived from dmapa and their performance in natural rubber compounds.

   2. "effect of amine additives on the curing characteristics of sulfur vulcanized rubbers"
      authors: a. gupta et al., journal of applied polymer science, 2019, vol. 136(48)
      abstract: the study explores how different amines, including dmapa, influence the vulcanization kinetics and mechanical properties of sulfur-cured rubbers.

   3. "green approaches to rubber vulcanization: from conventional to sustainable systems"
      authors: m. r. kamal et al., progress in polymer science, 2021, vol. 112
      abstract: reviews recent advances in eco-friendly vulcanization systems, highlighting the potential of amine-based accelerators like dmapa derivatives.

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   八、結語：dmapa，未來的明星助劑

   總的來說，dmapa在橡膠硫化促進劑中的應用雖然還處于發(fā)展階段，但它所展現(xiàn)出的獨特性能和廣闊前景，已經(jīng)讓它成為行業(yè)內(nèi)不可忽視的一員。無論是在提高硫化效率、優(yōu)化加工性能，還是在推動綠色環(huán)保方面，dmapa都展現(xiàn)出了強大的生命力。

   對于橡膠行業(yè)的從業(yè)者而言，了解并掌握dmapa的應用，不僅能幫助我們應對當前日益嚴格的環(huán)保標準，也能為企業(yè)的產(chǎn)品升級和技術革新提供新的思路。

   當然，任何一種化學品都不是萬能的，dmapa也一樣。它需要我們在實際應用中不斷探索、合理搭配，才能真正發(fā)揮其大價值。

   希望這篇文章能讓大家對dmapa有更深入的認識，也希望它能在你今后的工作中帶來一點點啟發(fā)。畢竟，橡膠的世界雖然低調(diào)，卻處處藏著驚喜。

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   參考資料：

   1. 李建國等. 基于dmapa的新型硫化促進劑的合成與性能研究[j]. 橡膠工業(yè), 2021, 68(10): 601-606.
   2. 王晨曦. dmapa在低硫硫化體系中的協(xié)同效應研究[j]. 高分子材料科學與工程, 2022, 38(3): 112-116.
   3. 劉洋. 環(huán)保型橡膠促進劑的開發(fā)進展[j]. 化工科技, 2023, 31(4): 45-50.
   4. tanaka k, et al. synthesis and application of novel vulcanization accelerators based on dmapa derivatives[j]. rubber chemistry and technology, 2020, 93(2): 213-225.
   5. gupta a, et al. effect of amine additives on the curing characteristics of sulfur vulcanized rubbers[j]. journal of applied polymer science, 2019, 136(48): 48148.
   6. kamal m r, et al. green approaches to rubber vulcanization: from conventional to sustainable systems[j]. progress in polymer science, 2021, 112: 101456.

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   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)保型金屬復合催化劑，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 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；

   • 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，組合料儲存時間長；

   • 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，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，具有很強的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強；

   • 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，活性比有機錫相對較低；

   • 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構泡沫，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 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對氨基甲酸酯反應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應用中。