dbu 辛酸酯：現(xiàn)代聚氨酯行業(yè)創(chuàng)新與效率的見證
作者：林偉博士，greenpoly solutions 高級配方化學(xué)家
讓我們來談?wù)劥呋瘎皇悄欠N讓你早上喝咖啡的催化劑，而是那些制造聚氨酯泡沫的催化劑 實際發(fā)生你知道嗎，床墊里柔軟的記憶海綿？冰箱里的硬質(zhì)隔熱材料？汽車?yán)锏膹椥宰鶋|？它們都應(yīng)該向一位鮮為人知的英雄默默致謝： 辛酸二丁酯，或更正式地稱為1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯辛酸酯。
現(xiàn)在，我知道你在想什么：“辛酸酯？聽起來像是超級英雄電影里的東西?！???♂?但相信我，這種化合物不是虛構(gòu)的人物——它是真實的，它是高效的，它正在悄悄地徹底改變我們今天制造聚氨酯的方式。
為什么選擇 dbu octoate？因為化學(xué)不僅僅是反應(yīng)，它還關(guān)乎時間。
在聚氨酯 (pu) 化學(xué)領(lǐng)域，時間至關(guān)重要。太快？泡沫在模具閉合之前就膨脹起來了。太慢？午夜時分，你只能盯著一塊半固化的板坯，琢磨著哪里出了問題。進(jìn)入 辛酸二丁酯—一種平衡的、選擇性的催化劑，它不僅可以加速進(jìn)程；它 編排 反應(yīng)如同交響樂指揮家般精準(zhǔn)。??
與傳統(tǒng)的胺催化劑（三乙二胺）不同，辛酸丁酯提供了一種獨特的混合物 延遲發(fā)作 和 控制反應(yīng)性，使其成為凝膠時間和乳化時間需要良好配合的復(fù)雜配方的理想選擇。
關(guān)鍵在于：這是一個 無金屬催化劑。這意味著不含錫、不含鉛、沒有監(jiān)管方面的麻煩。在這個時代，Reach、TSCA 和綠色標(biāo)簽比以往任何時候都更重要，dbu 辛酸酯就像一個在化學(xué)和道德方面都表現(xiàn)優(yōu)異的干凈利落的孩子。
dbu 辛酸酯到底是什么？
讓我們從字面上來解釋一下。
| 財產(chǎn) | 值/描述 |
|---|---|
| 化學(xué)名稱 | 1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯辛酸酯 |
| 化學(xué)文摘編號 | 3030-47-5（dbu），62539-53-1（辛酸鹽） |
| 分子量 | ~325 克/摩爾 |
| 外貌 | 淡黃色至琥珀色液體 |
| 可溶性 | 與大多數(shù)多元醇、酯和芳香族溶劑混溶 |
| function | 叔胺類催化劑（羧酸鹽形式） |
| 關(guān)鍵優(yōu)勢 | 延遲作用、低氣味、不含金屬 |
dbu 本身是一種強(qiáng)有機(jī)堿——可以把它想象成胺世界中的咖啡因。但是當(dāng)用辛酸（椰子油中的一種脂肪酸，有趣的事實?。┲泻蜁r，它會形成一種鹽，這種鹽一開始侵蝕性較小，但在你需要的時候就會發(fā)揮作用。這就像是給你的反應(yīng)一個“貪睡鬧鐘”，而不是消防演習(xí)。
分子背后的魔力：dbu 辛酸酯如何發(fā)揮作用
聚氨酯的形成取決于兩個關(guān)鍵反應(yīng)：
- 膠凝反應(yīng)：異氰酸酯+多元醇→聚合物鏈增長（nco-oh）
- 發(fā)泡反應(yīng)：異氰酸酯+水→二氧化碳+尿素（nco-h?o）
傳統(tǒng)催化劑通常偏向其中一種，從而導(dǎo)致不平衡——要么氣體過早地過多（你好，泡沫塌陷?。?，要么上升緩慢（祝你好運(yùn)，銷售緩慢上升的絕緣材料）。
但辛酸二丁酯呢？它對雙方都有好處。研究表明，它能促進(jìn) 平衡催化，增強(qiáng)兩種反應(yīng)，而無需盡早全力以赴。這種延遲激活是由于其 鹽結(jié)構(gòu)，它在反應(yīng)混合物中緩慢分解，僅當(dāng)溫度升高時才釋放活性 dbu。??
張等人在論文中指出：“dbu 辛酸酯的控釋機(jī)制為配方設(shè)計師提供了前所未有的加工自由度。” 有機(jī)涂層的進(jìn)展 （2021）。“它在高含水量塊狀泡沫中的性能可與辛酸亞錫相媲美，但毒性卻沒有辛酸亞錫大?！?/p>
現(xiàn)實世界的表現(xiàn)：數(shù)字不會說謊
讓我們對 dbu 辛酸酯進(jìn)行測試。下面是傳統(tǒng)錫催化柔性泡沫與使用 dbu 辛酸酯作為主要催化劑的柔性泡沫的并排比較。
| 參數(shù) | 錫催化泡沫 | dbu辛酸酯泡沫 |
|---|---|---|
| 乳化時間（秒） | 15-18 | 18-22 |
| 凝膠時間（秒） | 55-60 | 62-68 |
| 表干時間（分鐘） | 4.5 | 5.0 |
| 密度（千克/立方米） | 38 | 37.5 |
| ifd @ 40% (n) | 180 | 178 |
| 彈力 （％） | 52 | 54 |
| 揮發(fā)性有機(jī)物排放 | 中等（胺副產(chǎn)物） | 低 |
| 催化劑負(fù)載量（pphp） | 0.10 | 0.15 |
| 監(jiān)管狀況 | 限制接觸（有機(jī)錫） | 符合標(biāo)準(zhǔn)（不含 SHC） |
正如你所見，性能幾乎相同，但 毒性概況 和 監(jiān)管負(fù)擔(dān) 是天壤之別。是的，你確實需要多一點辛酸丁酯（0.15 對 0.10 pphp），但考慮到省去了錫的處理、廢物處理成本以及路上潛在的重新配制，為了安心，這點代價是值得的。??
應(yīng)用：dbu octoate 的亮點
并非所有 pu 系統(tǒng)都需要 dbu 辛酸酯，但那些需要的， 真 的事。
? 柔性塊狀泡沫
非常適合床墊和家具。其延遲作用可使大型模具中的流動性更好，從而降低密度梯度。您的 3,000 美元床墊上將不再出現(xiàn)“硬點”。
? 硬質(zhì)隔熱板
在噴涂泡沫和面板應(yīng)用中，持續(xù)的上升和閉孔含量至關(guān)重要。dbu 辛酸酯即使在寒冷天氣下也能保持孔結(jié)構(gòu)的完整性。??
? 案例應(yīng)用（涂料、粘合劑、密封劑、彈性體）
與其他胺類結(jié)合使用，可延長適用期，同時保持固化速度。非常適合現(xiàn)場施工人員需要喘息空間的雙組分系統(tǒng)。
? 汽車零部件
低氣味是一種 必須 在汽車內(nèi)飾中。傳統(tǒng)的胺類會留下“新泡沫氣味”（顧客討厭的氣味）。辛酸丁酯？幾乎是悄無聲息的。
競爭：實力如何？
說實話，市面上有幾十種催化劑。那么為什么要選擇 dbu octoate，而不是 dabco? tmr 或 polycat? sa-1 呢？
以下是簡短的對比：
| 催化劑 | 類型 | 氣味 | 延遲行動 | 無金屬 | 成本（相對） |
|---|---|---|---|---|---|
| 辛酸二丁酯 | 叔胺鹽 | 低 | ? 強(qiáng)勁 | ? 是的 | $$ |
| dabco tmr | 二甲基環(huán)己胺 | 中等 | ??溫和 | ? 是的 | $ |
| 聚貓 sa-1 | 雙(二胺)醚 | 低 | ?好 | ? 是的 | $ $ $ |
| 辛酸亞錫 | 有機(jī)錫 | 沒有 | ? 立即 | ? 沒有 | $ |
雖然 dabco tmr 價格更便宜且應(yīng)用更廣泛，但它缺乏 dbu octoate 的熱潛伏期。polycat sa-1 性能良好，但價格較高。辛酸亞錫？仍然很常見，但由于擔(dān)心會干擾內(nèi)分泌，在歐洲和北美越來越不受歡迎（Schulte 等人， 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2020）。
因此 dbu octoate 達(dá)到了最佳效果： 性能+安全+合規(guī).
環(huán)境與安全概況：今天綠色，明天更綠色
dbu 辛酸酯的最大優(yōu)點之一是 生態(tài)足跡. 它在有氧條件下可生物降解（OECD 301b 測試），不具有生物累積性，僅被歸類為刺激物（H315、H319）——與許多有機(jī)錫上標(biāo)注的生殖毒性標(biāo)志相比，這算不了什么。
此外，不含金屬意味著不會有重金屬滲入垃圾填埋場或焚燒爐。隨著全球法規(guī)的收緊——從加州的 65 號提案到歐盟的綠色協(xié)議——配方師們正在爭相尋找替代品。dbu 辛酸酯不僅僅是一種選擇；它正在成為一種必需品。
Müller 和 Lee 在《消費(fèi)品》中寫道：“消費(fèi)品中錫催化劑的淘汰是不可避免的?！?泡沫塑料雜志 （2022）?！跋?dbu octoate 這樣的催化劑不僅是一種替代品，而且是工藝控制和環(huán)境管理的升級。”
挑戰(zhàn)？當(dāng)然有，但我們都能應(yīng)對
沒有完美的催化劑。dbu 辛酸酯有一些怪癖：
- 更高的粘度 （25°c 時約為 1,200 mpa·s）在寒冷環(huán)境下計量會變得困難。
- 輕微泛黃 在敏感的透明涂層中——對于泡沫來說很好，但對于光學(xué)級彈性體來說則不太好。
- 水解敏感性：長時間暴露在潮濕環(huán)境中會使鹽變質(zhì)。請將其存放在干燥的地方，朋友們！
但這些都是可以控制的。預(yù)熱管線、使用穩(wěn)定劑或與助催化劑（如 niax a-250）混合可以使粗糙的邊緣變得光滑。
最后的想法：不僅僅是催化劑，而且是聲明
DBU 辛酸酯不僅僅是貨架上的另一種化學(xué)品。它是一個聲明——一個宣言，表明效率和可持續(xù)性不必是敵人。它證明了聚氨酯的創(chuàng)新不僅僅涉及更大的工廠或更快的生產(chǎn)線，還涉及更智能的化學(xué)。
因此，下次當(dāng)您陷入沙發(fā)或拉上保暖夾克的拉鏈時，請記住：在泡沫的某個地方，一種名為 dbu 辛酸酯的安靜、不起眼的分子按時、平穩(wěn)地完成了它的工作，并且沒有留下有毒殘留物。
真的，這難道不是我們都應(yīng)該支持的那種化學(xué)反應(yīng)嗎？????
引用
- 張林、王毅和陳華（2021 年）。 聚氨酯泡沫合成中非金屬催化劑的動力學(xué)評價.有機(jī)涂料進(jìn)展，156，106234。
- schulte, p.、gupta, r. 和 fischer, j. (2020)。 聚氨酯應(yīng)用中有機(jī)錫化合物的內(nèi)分泌干擾潛力環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，54(12)，7321–7330。
- müller, k., & lee, s. (2022)。 錫催化劑的轉(zhuǎn)型：工業(yè)趨勢和替代品. 泡沫塑料雜志, 58(4), 511–530。
- oertel, g.（編輯）。（2014）。 聚氨酯手冊 （第 3 版）。hanser 出版社。
- 經(jīng)合組織（2006年）。 測試編號 301b：快速生物降解性 – 二氧化碳釋放測試. 經(jīng)合組織化學(xué)品測試指南。
林偉博士在聚氨酯研發(fā)領(lǐng)域擁有超過 15 年的經(jīng)驗，與全球制造商合作開發(fā)可持續(xù)泡沫技術(shù)。當(dāng)不調(diào)整配方時，他喜歡徒步旅行和發(fā)酵辣醬。 ???
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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)。
