探索二甲胺基乙基羥乙基醚在軟質(zhì)、硬質(zhì)聚氨酯泡沫中的廣泛應(yīng)用
在聚氨酯的世界里，有一種“幕后英雄”般的化合物，它不像聚醚多元醇或異氰酸酯那樣聲名顯赫，卻在每一次泡沫成型中默默發(fā)力，悄然改變著泡沫的“性格”與“命運(yùn)”。它就是——二基乙基羥乙基醚（簡(jiǎn)稱(chēng)dmaee）。這個(gè)名字聽(tīng)起來(lái)像化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里某個(gè)博士的筆名，其實(shí)它不過(guò)是一個(gè)功能強(qiáng)大的叔胺類(lèi)催化劑，專(zhuān)為聚氨酯發(fā)泡而生。
今天，我們就來(lái)聊聊這個(gè)“不起眼”的小分子，如何在軟質(zhì)與硬質(zhì)聚氨酯泡沫中大顯身手，從床墊到冰箱，從沙發(fā)到建筑保溫板，它無(wú)處不在，卻又鮮為人知。它就像一位隱形的指揮家，輕輕一揮手，氣泡就整齊起舞，泡沫便蓬松有型。
一、dmaee：聚氨酯的“靈魂催化劑”
先來(lái)認(rèn)識(shí)一下這位主角。二基乙基羥乙基醚，化學(xué)式為c?h??no?，分子量約133.19。它是一種無(wú)色至淡黃色透明液體，帶有輕微的胺味，易溶于水和大多數(shù)有機(jī)溶劑。它的結(jié)構(gòu)中既有羥基（-oh），又有叔胺基（-n(ch?)?），這種“雙官能團(tuán)”設(shè)計(jì)，讓它在聚氨酯反應(yīng)中既能參與交聯(lián)，又能催化反應(yīng)，堪稱(chēng)“一專(zhuān)多能”。
在聚氨酯體系中，關(guān)鍵的兩個(gè)反應(yīng)是：凝膠反應(yīng)（即多元醇與異氰酸酯的聚合）和發(fā)泡反應(yīng)（水與異氰酸酯生成二氧化碳）。dmaee的強(qiáng)項(xiàng)在于——它對(duì)發(fā)泡反應(yīng)有極強(qiáng)的催化活性，尤其擅長(zhǎng)促進(jìn)水與異氰酸酯的反應(yīng)，從而快速生成氣體，形成泡沫。
但它的妙處還不止于此。相比傳統(tǒng)的催化劑如三乙烯二胺（dabco），dmaee的堿性適中，反應(yīng)速度可控，不會(huì)導(dǎo)致泡沫“暴發(fā)”，也不會(huì)讓體系過(guò)早凝膠，從而避免了塌泡、開(kāi)裂等問(wèn)題。正因如此，它成了軟泡和硬泡配方中的“黃金配角”。
二、軟質(zhì)聚氨酯泡沫：dmaee的“溫柔鄉(xiāng)”
軟質(zhì)聚氨酯泡沫，是我們?nèi)粘Ｉ钪惺煜さ摹叭彳洆?dān)當(dāng)”——床墊、沙發(fā)坐墊、汽車(chē)座椅、頭枕、地毯底襯……幾乎每個(gè)與“舒適”相關(guān)的物件里，都有它的身影。
在軟泡生產(chǎn)中，關(guān)鍵的是控制發(fā)泡速度和凝膠速度的平衡。發(fā)泡太快，氣泡來(lái)不及均勻分布，泡沫會(huì)塌陷；凝膠太慢，泡沫還沒(méi)定型就“泄氣”了。這就需要一個(gè)“節(jié)奏大師”來(lái)調(diào)控。
dmaee正是這樣的大師。
它對(duì)發(fā)泡反應(yīng)的催化效率極高，能迅速推動(dòng)co?的生成，使泡沫快速“鼓起來(lái)”。同時(shí)，它對(duì)凝膠反應(yīng)的催化作用相對(duì)較弱，給泡沫留出了足夠的“成長(zhǎng)時(shí)間”。這種“先發(fā)泡、后定型”的節(jié)奏，正是軟泡理想的狀態(tài)。
舉個(gè)例子：在高回彈（hr）泡沫的生產(chǎn)中，配方通常使用高活性聚醚、tdi（二異氰酸酯）和適量的水。加入0.1%~0.3%的dmaee，就能顯著縮短乳白時(shí)間和上升時(shí)間，同時(shí)保持良好的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)和回彈性能。
下面這張表，展示了dmaee在典型軟泡配方中的作用效果：
| 項(xiàng)目 | 不加dmaee | 添加0.2% dmaee | 添加0.4% dmaee |
|---|---|---|---|
| 乳白時(shí)間（秒） | 15 | 8 | 5 |
| 上升時(shí)間（秒） | 70 | 45 | 30 |
| 凝膠時(shí)間（秒） | 120 | 90 | 70 |
| 密度（kg/m3） | 35 | 34 | 33 |
| 回彈率（%） | 48 | 52 | 50 |
| 泡沫外觀(guān) | 輕微收縮 | 均勻飽滿(mǎn) | 局部開(kāi)裂 |
從表中可以看出，適量添加dmaee能顯著提升發(fā)泡效率，改善泡沫外觀(guān)。但過(guò)量使用會(huì)導(dǎo)致凝膠過(guò)快，影響氣泡均勻性，甚至引發(fā)開(kāi)裂。因此，“適量”是關(guān)鍵。
此外，dmaee還具備一定的自乳化能力，能改善原料的相容性，減少表面缺陷。在一些低密度、高回彈的配方中，它常與辛酸亞錫（催化劑）協(xié)同使用，形成“叔胺+金屬”的復(fù)合催化體系，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的反應(yīng)控制。
三、硬質(zhì)聚氨酯泡沫：dmaee的“鋼鐵意志”
如果說(shuō)軟泡是“溫柔鄉(xiāng)”，那硬泡就是“鋼鐵長(zhǎng)城”。硬質(zhì)聚氨酯泡沫廣泛應(yīng)用于冰箱、冷庫(kù)、建筑外墻保溫、管道保溫等領(lǐng)域，其特點(diǎn)是密度高、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱系數(shù)低。
硬泡的發(fā)泡體系通常采用聚醚多元醇、多苯基多亞甲基多異氰酸酯（papi）和物理發(fā)泡劑（如環(huán)戊烷、hfcs）。與軟泡不同，硬泡更注重快速固化和低導(dǎo)熱性，因此對(duì)催化劑的選擇要求更高。
在硬泡中，dmaee的角色略有轉(zhuǎn)變。它不再像在軟泡中那樣“沖鋒在前”，而是更多地作為輔助催化劑，與其他強(qiáng)凝膠型催化劑（如五甲基二亞乙基三胺，pmdeta）配合使用。
為什么？因?yàn)橛才菪枰诙虝r(shí)間內(nèi)完成凝膠和發(fā)泡，既要泡沫迅速膨脹，又要外殼快速固化，防止塌陷。如果只用強(qiáng)發(fā)泡催化劑，泡沫會(huì)“虛胖”而強(qiáng)度不足；如果只用強(qiáng)凝膠催化劑，又可能“憋氣”導(dǎo)致密度不均。
dmaee的加入，正好起到“調(diào)和”作用。它適度提升發(fā)泡速度，確保氣體充分生成，同時(shí)不會(huì)過(guò)度抑制凝膠反應(yīng)。在冰箱保溫層的澆注成型中，這種平衡尤為重要——泡沫必須在幾分鐘內(nèi)完成填充、發(fā)泡、固化，否則會(huì)影響生產(chǎn)節(jié)拍。
以下是dmaee在典型硬泡配方中的應(yīng)用參數(shù)對(duì)比：
以下是dmaee在典型硬泡配方中的應(yīng)用參數(shù)對(duì)比：
| 項(xiàng)目 | 僅用pmdeta | pmdeta + 0.15% dmaee | pmdeta + 0.3% dmaee |
|---|---|---|---|
| 乳白時(shí)間（秒） | 6 | 5 | 4 |
| 填充時(shí)間（秒） | 12 | 10 | 8 |
| 上升時(shí)間（秒） | 40 | 35 | 30 |
| 脫模時(shí)間（分鐘） | 8 | 7 | 6 |
| 密度（kg/m3） | 38 | 37 | 36 |
| 壓縮強(qiáng)度（kpa） | 220 | 230 | 210 |
| 導(dǎo)熱系數(shù)（mw/m·k） | 18.5 | 18.2 | 18.4 |
可以看到，加入適量dmaee后，發(fā)泡速度加快，脫模時(shí)間縮短，導(dǎo)熱系數(shù)略有下降，說(shuō)明泡孔更細(xì)密。但過(guò)量添加會(huì)導(dǎo)致壓縮強(qiáng)度下降，可能是由于凝膠過(guò)快，交聯(lián)不充分所致。
值得一提的是，dmaee在硬泡中的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是低揮發(fā)性。相比一些低分子量的叔胺（如三乙胺），dmaee的沸點(diǎn)較高（約220°c），在高溫固化過(guò)程中不易揮發(fā)，能保證催化活性的持續(xù)性，減少“表面催化不足”的問(wèn)題。
四、產(chǎn)品參數(shù)一覽：dmaee的“身份證”
為了讓讀者更直觀(guān)地了解dmaee，下面整理一份詳細(xì)的產(chǎn)品參數(shù)表：
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
|---|---|
| 化學(xué)名稱(chēng) | 二基乙基羥乙基醚 |
| 英文名稱(chēng) | n,n-dimethylaminoethyl ethanol ether |
| 分子式 | c?h??no? |
| 分子量 | 133.19 |
| 外觀(guān) | 無(wú)色至淡黃色透明液體 |
| 氣味 | 輕微胺味 |
| 密度（25°c） | 0.98~1.02 g/cm3 |
| 粘度（25°c） | 15~25 mpa·s |
| 沸點(diǎn) | 約220°c |
| 閃點(diǎn)（閉杯） | 約105°c |
| ph值（1%水溶液） | 10.5~11.5 |
| 水溶性 | 完全混溶 |
| 羥值（mg koh/g） | 約840 |
| 胺值（mg koh/g） | 約420 |
| 儲(chǔ)存穩(wěn)定性 | 常溫密封保存，避免陽(yáng)光直射，保質(zhì)期12個(gè)月 |
從參數(shù)可以看出，dmaee是一種性能穩(wěn)定、易于操作的液體催化劑。它的高水溶性使其在水發(fā)泡體系中分散均勻，羥值的存在也賦予其一定的反應(yīng)活性，可參與聚氨酯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，提升交聯(lián)密度。
五、應(yīng)用技巧與注意事項(xiàng)
雖然dmaee好用，但也不能“亂用”。在實(shí)際生產(chǎn)中，有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)需要注意：
-
添加量控制：一般軟泡中推薦添加量為0.1%~0.3%（相對(duì)于多元醇），硬泡中為0.1%~0.2%。過(guò)量使用會(huì)導(dǎo)致泡沫脆性增加、表面發(fā)粘或收縮。
-
協(xié)同效應(yīng)：dmaee常與錫類(lèi)催化劑（如辛酸亞錫）或其它叔胺（如dmcha、bdmaee）復(fù)配使用，以實(shí)現(xiàn)發(fā)泡與凝膠的平衡。例如，在高回彈泡沫中，dmaee與辛酸亞錫的比例通?？刂圃?:1左右。
-
溫度敏感性：dmaee的催化活性隨溫度升高而增強(qiáng)。夏季生產(chǎn)時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少用量，冬季則可略微增加，以保持工藝穩(wěn)定性。
-
安全防護(hù)：盡管dmaee不屬于高毒物質(zhì)，但其胺味刺激性強(qiáng)，操作時(shí)應(yīng)佩戴手套和口罩，避免吸入或接觸皮膚。儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離酸類(lèi)和氧化劑。
-
環(huán)保趨勢(shì)：隨著voc（揮發(fā)性有機(jī)物）排放標(biāo)準(zhǔn)的收緊，一些廠(chǎng)家開(kāi)始關(guān)注dmaee的揮發(fā)性問(wèn)題。雖然其沸點(diǎn)較高，但仍建議在密閉系統(tǒng)中使用，并加強(qiáng)車(chē)間通風(fēng)。
六、未來(lái)展望：從“催化劑”到“功能化助劑”
隨著聚氨酯技術(shù)的不斷進(jìn)步，dmaee的角色也在悄然演變。過(guò)去，它只是單純的反應(yīng)加速器；如今，研究人員正嘗試將其“功能化”，賦予其更多附加值。
例如，有研究將dmaee與納米二氧化硅復(fù)合，制備出兼具催化與增強(qiáng)功能的新型助劑，用于提升硬泡的力學(xué)性能；也有團(tuán)隊(duì)將其接枝到聚合物主鏈上，開(kāi)發(fā)出“自催化型聚醚”，實(shí)現(xiàn)更均勻的反應(yīng)分布。
在國(guó)內(nèi)，化學(xué)、上海東大、藍(lán)星東大等企業(yè)已在dmaee的國(guó)產(chǎn)化和應(yīng)用開(kāi)發(fā)上取得突破，產(chǎn)品性能接近甚至超越進(jìn)口品牌。而在國(guó)際上，像（）、（）、空氣化工（air products）等巨頭也在不斷優(yōu)化其叔胺催化劑系列，dmaee仍是其中的重要成員。
七、結(jié)語(yǔ)：平凡中的偉大
二基乙基羥乙基醚，這個(gè)名字或許拗口，但它所扮演的角色卻無(wú)比重要。它不像聚氨酯本身那樣引人注目，也不像智能材料那樣充滿(mǎn)未來(lái)感，但它實(shí)實(shí)在在地支撐著我們生活的舒適與節(jié)能。
從清晨賴(lài)床的柔軟床墊，到夜晚回家時(shí)冰箱里冰涼的飲料；從汽車(chē)座椅的貼合感，到寫(xiě)字樓外墻的保溫層——dmaee就在這些細(xì)節(jié)中默默工作，像一位不求回報(bào)的工匠，用化學(xué)的語(yǔ)言，編織著現(xiàn)代生活的溫暖與便利。
它提醒我們：偉大的技術(shù)，未必都閃耀奪目；真正的進(jìn)步，往往藏在那些不起眼的分子之間。
參考文獻(xiàn)
- 張立德, 王玉杰. 《聚氨酯泡沫塑料》. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.
- 李紹雄, 劉益軍. 《聚氨酯樹(shù)脂》. 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社, 2020.
- k. t. gillen, j. e. rochelle. "catalyst effects on the aging of polyurethane foams." polymer degradation and stability, 2003, 81(2): 239–248.
- j. h. saunders, k. c. frisch. polyurethanes: chemistry and technology. wiley-interscience, 1962.
- m. szycher. szycher’s handbook of polyurethanes. crc press, 2013.
- 陳建福, 黃志雄. 《聚氨酯催化劑的選擇與應(yīng)用》. 《化工新型材料》, 2019, 47(5): 45–48.
- air products. amine catalysts for polyurethane foams: technical guide. 2021.
- . catalyst selection for flexible slabstock foam. application note, 2020.
- . polyurethane raw materials: catalysts overview. technical bulletin, 2022.
- 劉洋, 王磊. 《dmaee在高回彈聚氨酯泡沫中的應(yīng)用研究》. 《塑料工業(yè)》, 2021, 49(3): 78–82.
（全文約3100字）
====================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(huà)： 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(lèi)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(lèi)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。