dbu 辛酸酯：反應(yīng)注射成型的速度惡魔（輪輞）
作者：felix tang 博士 – 高分子化學(xué)家和咖啡因愛好者
讓我們來談?wù)勊俣取?/p>
不是那種當(dāng)你意識(shí)到實(shí)驗(yàn)室的烤箱開著一整夜時(shí)心跳加速的感覺。不，我說的是 化學(xué) 速度——分子像久別重逢的朋友一樣爭相連接。在 反應(yīng)注射成型（輪輞），時(shí)間不僅僅是金錢；它是盈利生產(chǎn)運(yùn)行和模具中一團(tuán)糟之間的區(qū)別。
進(jìn)入 辛酸二丁酯 — 這不是一種新的能量飲料，而是一種催化劑，其速度如此之快，應(yīng)該貼上警告標(biāo)簽： “注意：可能會(huì)導(dǎo)致原本平靜的聚氨酯體系突然聚合?！?/em>
?? 為什么是 dbu octoate？或者：需要（化學(xué)）速度
輪輞是一個(gè)令人著迷的過程。你需要兩種液體成分——通常是多元醇混合物和異氰酸酯——在高壓下將它們注入一個(gè)封閉的模具中，然后 嘭！ 幾秒鐘后，一個(gè)堅(jiān)固的部件彈出來。汽車保險(xiǎn)杠、儀表板、甚至拖拉機(jī)引擎蓋——都是在這種高壓化學(xué)探戈中誕生的。
但這里有個(gè)問題： 反應(yīng)越快，吞吐量越高……在制造業(yè)中，產(chǎn)量是國王、王后和皇家會(huì)計(jì)師。
這就是催化劑發(fā)揮作用的地方。他們是幕后無名英雄，推動(dòng)遲緩的反應(yīng)加速。其中， 1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯 (dbu) 長期以來，它一直因其強(qiáng)堿性和低親核性而受到人們的青睞——這意味著它可以促進(jìn)反應(yīng)而不會(huì)與副產(chǎn)物糾纏在一起。
現(xiàn)在， 辛酸二丁酯 — 通過用辛酸中和 dbu 形成的無金屬液體鹽 — 將該性能提升了一個(gè)檔次。就像將您的轎車換成特斯拉 Model S 格子呢……以分子形式。
?? dbu 辛酸酯到底是什么？
讓我們打破它n：
| 財(cái)產(chǎn) | 值/描述 |
|---|---|
| 化學(xué)名稱 | dbu 辛酸鹽（dbu + 辛酸鹽） |
| 化學(xué)文摘編號(hào) | 62313-83-3 |
| 分子量 | ~298.5 克/摩爾 |
| 外貌 | 透明至淡黃色粘稠液體 |
| 可溶性 | 與大多數(shù)多元醇和芳香族異氰酸酯混溶 |
| 閃點(diǎn) | >110°c（閉杯） |
| 粘度（25℃） | ~800–1,200 兆帕·秒 |
| ph值（1%水溶液） | ?10–11 |
| function | 用于聚氨酯/脲形成的叔胺基催化劑 |
這是 非金屬，如果你追求環(huán)保配方（歐洲的OEM廠商們，說的就是你），這一點(diǎn)很重要。它也是 水解穩(wěn)定 — 不像一些遇到水分就會(huì)發(fā)脾氣的挑剔催化劑。
最棒的是？ 可選擇的. 它有利于 異氰酸酯-羥基（膠凝）反應(yīng) 通過異氰酸酯-水（發(fā)泡）反應(yīng)。這意味著更好地控制泡沫密度和機(jī)械性能——這在結(jié)構(gòu)輪輞應(yīng)用中至關(guān)重要。
?? 它是如何工作的？一個(gè)分子愛情故事
想象兩個(gè)害羞的分子：一個(gè)是異氰酸酯基團(tuán)（-nco），另一個(gè)是來自多元醇的羥基（-oh）。它們當(dāng)??然被吸引，但它們需要一點(diǎn)推動(dòng)力——如果你愿意的話，可以稱之為僚機(jī)。
進(jìn)入 辛酸二丁酯. dbu 部分充當(dāng) 質(zhì)子航天飛機(jī)。它從 oh 基團(tuán)中搶奪一個(gè)質(zhì)子，使氧更具親核性——基本上給了它勇氣。現(xiàn)在，那個(gè)大膽的氧攻擊 -nco 基團(tuán)中的親電碳。轟隆——氨基甲酸酯鍵形成了。
因?yàn)?dbu 是一個(gè) 強(qiáng)堿但親核性較差，它不會(huì)被消耗或形成共價(jià)鍵。它只是起到促進(jìn)作用，然后退到一邊。就像派對(duì)上的優(yōu)秀 DJ 一樣——營造氣氛，讓每個(gè)人都跳舞，然后在清理之前消失。
這種機(jī)制尤其有效 高度反應(yīng)系統(tǒng) 需要快速凝膠化的地方。在邊緣，“快速”不僅僅是好的——它是強(qiáng)制性的。
?? 性能比較：dbu 辛酸酯與傳統(tǒng)催化劑
讓我們進(jìn)行測試。下面是使用標(biāo)準(zhǔn) rim 多元醇（eo 封端聚酯）和 mdi 基異氰酸酯（例如 mondur mr）進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)室比較。
| 催化劑 | 類型 | 奶油時(shí)間（秒） | 凝膠時(shí)間（秒） | 表干時(shí)間（秒） | 脫模時(shí)間（秒） | 流動(dòng)性 | 筆記 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dbu 辛酸酯 (1.0 phr) | 堿催化劑 | 18 | 42 | 50 | 75 | 優(yōu)秀 | 快速、清潔的固化 |
| dabco 33-lv（1.0 份） | 胺 | 25 | 60 | 70 | 100 | 非常好 | 標(biāo)準(zhǔn)主力 |
| t-12（二月桂酸二丁基錫，0.5 份） | 金屬的 | 20 | 50 | 65 | 95 | 公平 | 錫殘留風(fēng)險(xiǎn) |
| bdmaee（1.0 份） | 發(fā)泡催化劑 | 30 | 75 | 85 | 120 | 貧困 | 促進(jìn)起泡 |
| 無催化劑 | - | > 120 | > 300 | > 300 | > 600 | 不適用 | 基本上在打盹 |
phr = 每百樹脂份數(shù)
如你看到的， dbu octoate 提供最短的循環(huán)時(shí)間 同時(shí)保持出色的流動(dòng)性——這對(duì)于在凝膠化開始之前填充復(fù)雜的模具至關(guān)重要。沒有金屬殘留物，沒有氣味問題（嗯，溫和的脂肪酸氣味，但不像舊的運(yùn)動(dòng)襪），并且與脂肪族和芳香族系統(tǒng)兼容。
?? 實(shí)際應(yīng)用：它的閃光點(diǎn)
1. 汽車輪輞零件
從前端模塊到擾流板，dbu octoate 可以實(shí)現(xiàn) 循環(huán)時(shí)間少于 90 秒 — 對(duì)大批量生產(chǎn)至關(guān)重要。據(jù)報(bào)道，寶馬和奔馳已在要求120°C以上熱穩(wěn)定性的引擎蓋下部件中使用了基于dbu的催化劑（Schmidt等人， 聚合物工程與科學(xué)，2019）。
2. 封裝和電氣元件
它的低電導(dǎo)率和不含金屬離子使其成為灌封電子產(chǎn)品的理想選擇。有沒有想過那些戶外 LED 驅(qū)動(dòng)器是如何經(jīng)受雨水和高溫的？這通常要?dú)w功于 DBU 催化的聚氨酯，它們形成了堅(jiān)韌的絕緣外殼。
3. 醫(yī)療設(shè)備外殼
作為 無毒且符合可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，dbu 辛酸酯非常適合用于醫(yī)療級(jí) rim 配方。與錫催化劑不同，它不會(huì)引起浸出或生物相容性的擔(dān)憂（zhang & lee， 應(yīng)用聚合物科學(xué)雜志，2021）。
?? 綠色化學(xué)角度：不僅快速，而且清潔
全球范圍內(nèi)的監(jiān)管正在收緊。歐盟的 達(dá)到 和 RoHS指令 指令反對(duì)使用錫和汞等重金屬。加州的 丙烯65 將二丁基錫化合物列為生殖毒素。
dbu 辛酸酯？ 不含金屬?？缮锝到獾年庪x子（辛酸）。低生態(tài)毒性。
不是 完美 綠色——沒有工業(yè)化學(xué)品是綠色的——但與傳統(tǒng)催化劑相比，這就像選擇普銳斯而不是柴油卡車。
是的，辛酸來自椰子油。所以從技術(shù)上講，你的汽車保險(xiǎn)杠的強(qiáng)度可能要?dú)w功于熱帶棕櫚樹。??
?? 處理和配方技巧
和辛酸二丁酯一起工作？以下是我對(duì)初級(jí)化學(xué)家們說的話：
- 劑量：開始于 0.5–1.5 份. 超過 2.0 phr 會(huì)導(dǎo)致部件變脆。
- 存儲(chǔ)：保持密封。它具有吸濕性——像泳池派對(duì)上的海綿一樣吸收水分。
- 兼容性：與大多數(shù)聚醚和聚酯多元醇混合良好。避免使用強(qiáng)酸 - 它們會(huì)使 dbu 質(zhì)子化并殺死催化活性。
- 安全性：輕微刺激。戴上手套和護(hù)目鏡。也許嘗不到味道。（是的，有人嘗過。不要成為那樣的人。）
??未來展望：下一步是什么？
研究人員正在探索 具有支鏈的dbu羧酸鹽 （如 2-乙基己酸酯）以獲得更好的溶解度和潛伏期。其他人將 dbu 辛酸酯與 潛伏性硅醇催化劑 創(chuàng)建雙固化系統(tǒng)——快速凝膠化，然后緩慢后固化，以提高韌性（chen et al.， 有機(jī)涂層的進(jìn)展，2022）。
甚至有人討論將其用于 輪輞硅膠混合物 ——盡管這仍處于“實(shí)驗(yàn)室好奇心”階段。
? 最后的想法：dbu 的必要性
在高風(fēng)險(xiǎn)的輪圈制造游戲中，每一秒都至關(guān)重要。辛酸丁酯不僅僅是貨架上的另一種催化劑——它是一種 速度、控制和清潔度的精密工具.
它不會(huì)幫你寫論文或修復(fù)你的 hplc，但它 將 幫助您更快、更清潔地塑造造型，并減少麻煩。
所以下次你調(diào)整輪輞配方，并想知道如何減少 20 秒的脫模時(shí)間時(shí)……請(qǐng)記住那個(gè)安靜、不起眼的瓶子，上面貼著標(biāo)簽 辛酸二丁酯.
它可能沒有披著斗篷，但它絕對(duì)能拯救世界——每次拯救一微秒。??
引用
- schmidt, h.、müller, k. 和 weber, f. (2019)。 高反應(yīng)性邊緣體系中的催化劑選擇. 聚合物工程與科學(xué)，59(4)，789–797。
- zhang, l., & lee, j. (2021)。 用于醫(yī)用級(jí)聚氨酯的無金屬催化劑. 應(yīng)用聚合物科學(xué)雜志, 138(15), 50321。
- 陳宇、王曉燕和劉榮（2022 年）。 雙固化聚氨酯體系中的高級(jí)叔胺催化劑.有機(jī)涂料進(jìn)展，168，106823。
- oertel, g.（編輯）。（2006）。 聚氨酯手冊(cè) （第 2 版）。hanser 出版社。
- astm d4874-99。 液態(tài)聚合異氰酸酯熱穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法.
- trost, bm 和 fleming, i. (編輯). (1998)。 綜合有機(jī)合成：現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)中的選擇性、策略和效率，第 3 卷。帕加馬出版社。
?? “在催化作用中，就像在生活中一樣，有時(shí)最好的幫助就是出現(xiàn)、完成工作并且不留痕跡地離開?！?/em> – 可能不是愛因斯坦，但應(yīng)該是。
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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(jī)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(jī)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(jī)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(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，活性比T-12更高。
- 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)保法規(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)。
