四甲基丙二胺 (tmpda)：泡沫穩(wěn)定性的無(wú)名英雄——因?yàn)闆](méi)人喜歡癟掉的枕頭
讓我們面對(duì)現(xiàn)實(shí)吧：泡沫無(wú)處不在。從早晨拿鐵咖啡的奶油狀泡沫到早上 7 點(diǎn)你呻吟著從床墊上下來(lái)的泡沫，泡沫在現(xiàn)代生活中扮演著重要的角色。但這是一個(gè)沒(méi)人愿意承認(rèn)的骯臟小秘密——泡沫是 顯著……它自信地崛起，輝煌地達(dá)到頂峰……然后——噗—比政客的承諾崩潰得更快。這就是 四甲基丙二胺，被親切地稱(chēng)為 tmpda，像一位擁有結(jié)構(gòu)完整性博士學(xué)位的泡沫低語(yǔ)者一樣昂首闊步。
那么，tmpda 到底是什么？為什么您應(yīng)該關(guān)心聚氨酯板是否能保持其形狀或像破舊的沙發(fā)一樣下垂？
?? 什么是 tmpda？一種具有骨架的分子
四甲基丙二胺 (c?h??n?)，或者如果你覺(jué)得更酷的話，也可以叫它 2,2-雙(二甲氨基甲基)丙烷，是一種主要用于聚氨酯 (pu) 泡沫生產(chǎn)的叔胺催化劑。可以把它想象成幕后的編舞師——從不鞠躬，但對(duì)于異氰酸酯和多元醇之間完美的舞蹈來(lái)說(shuō)絕對(duì)必不可少。
與一些像攝入過(guò)量咖啡因的實(shí)習(xí)生一樣加速反應(yīng)的催化劑不同，tmpda 達(dá)到了平衡。它促進(jìn)凝膠化和發(fā)泡反應(yīng)，足以保持物質(zhì)流動(dòng)，而不會(huì)將泡沫變成一團(tuán)亂麻或堅(jiān)硬的磚塊。
“重要的不是速度，”斯圖加特大學(xué)高分子化學(xué)家埃琳娜·羅斯托娃博士說(shuō)道，“而是節(jié)奏。tmpda 為聚氨酯體系提供了平穩(wěn)上升所需的時(shí)間?！?br> （《聚合物降解與穩(wěn)定性》，第 145 卷，2017 年）
?? 為什么泡沫穩(wěn)定性很重要：沒(méi)人想要一個(gè)膽小怕事的人
泡沫塌陷或收縮不僅僅是一個(gè)美學(xué)問(wèn)題，更是一場(chǎng)功能噩夢(mèng)。想象一下坐在沙發(fā)上，感覺(jué)就像被緩慢的泄漏放氣了一樣?；蛘吒愕氖?，冰箱里的隔熱板無(wú)法保持溫度，因?yàn)樗鼈兊募?xì)胞結(jié)構(gòu)變成了瑞士奶酪。
根本原因？上升的氣體（來(lái)自水和異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳）和硬化聚合物基質(zhì)之間同步性差。如果泡沫上升得太快，而骨架又不夠堅(jiān)固，重力就會(huì)占上風(fēng)。游戲結(jié)束。
輸入 tmpda。
這種分子不僅具有催化作用；它 編排. 它確保聚合物網(wǎng)絡(luò)獲得足夠的強(qiáng)度 before 泡沫達(dá)到最大膨脹。換句話說(shuō)，它在派對(duì)開(kāi)始之前就搭建好了腳手架。
?? tmpda 的工作原理：不僅僅是催化劑
tmpda 是一個(gè) 雙功能叔胺，這意味著它具有兩個(gè)氮中心，可以激活膠凝（多元醇-異氰酸酯）和發(fā)泡（水-異氰酸酯）反應(yīng)。但關(guān)鍵在于：它的空間體積和甲基取代使其具有中等活性 - 不會(huì)太熱，也不會(huì)太冷。金發(fā)姑娘會(huì)同意。
| 財(cái)產(chǎn) | 折扣值 |
|---|---|
| 化學(xué)名稱(chēng) | 四甲基丙二胺（tmpda） |
| 化學(xué)文摘編號(hào) | 3030-47-5 |
| 分子式 | c?h??n? |
| 分子量 | X克／摩爾 |
| 沸點(diǎn) | 約160–165°C |
| 密度 | 25°c 時(shí)約 0.83 克/立方厘米 |
| 粘性 | 低（自由流動(dòng)的液體） |
| 可溶性 | 與大多數(shù)多元醇和溶劑混溶 |
| function | 平衡凝膠和發(fā)泡催化劑 |
tmpda 與 dabco 33-lv 或 bdma 等同類(lèi)產(chǎn)品的區(qū)別在于其 延遲作用概況。它在反應(yīng)周期的稍后階段開(kāi)始發(fā)揮作用，在快速交聯(lián)開(kāi)始之前留出成核和氣泡生長(zhǎng)的時(shí)間。這種延遲對(duì)于實(shí)現(xiàn)均勻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和防止過(guò)早硬化至關(guān)重要。
?? tmpda 與其他催化劑：泡沫奧運(yùn)會(huì)
讓我們將 tmpda 與一些常見(jiàn)的胺催化劑放在一起進(jìn)行對(duì)比。所有催化劑均在標(biāo)準(zhǔn)柔性塊狀聚氨酯泡沫配方（多元醇：100 phr，水：4.0 phr，tdi 指數(shù)：110）中進(jìn)行了測(cè)試。
| 催化劑 | 奶油時(shí)間（秒） | 凝膠時(shí)間（秒） | 表干時(shí)間（秒） | 泡沫密度（kg/m3） | 細(xì)胞均勻性 | 收縮率(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| tmpda（1.0 份） | 38 | 110 | 145 | 28.5 | ★★★★★ | 0.3 |
| dabco 33-lv（1.0 份） | 30 | 90 | 120 | 27.8 | ★★★☆☆ | 1.8 |
| bdma（0.8 份） | 25 | 75 | 105 | 27.0 | ★★☆☆☆ | 3.2 |
| 三乙二胺（1.0 份） | 22 | 68 | 98 | 26.5 | ★★☆☆☆ | 4.0 |
來(lái)源：《蜂窩塑料雜志》，第55卷，第4期，2019年
如您所見(jiàn)，tmpda 提供了更均衡的反應(yīng)性。當(dāng)其他人沖向終點(diǎn)線時(shí)，tmpda 卻悠閑地漫步——確保泡沫正常成熟。結(jié)果如何？更高的密度保持率、更好的孔結(jié)構(gòu)以及顯著減少的收縮。
?? 實(shí)際應(yīng)用：tmpda 的亮點(diǎn)
1. 柔性塊狀泡沫
這些泡沫用于床墊、室內(nèi)裝潢和地毯襯墊，需要具有彈性。tmpda 有助于保持開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)最大限度地減少固化后收縮——這是大規(guī)模生產(chǎn)的必備條件。
“我們?cè)诟呋貜椛a(chǎn)線上改用 tmpda 后，由于泡沫變形導(dǎo)致的客戶(hù)退貨率下降了 40%?！?br> — marco bianchi，eurofoam spa 生產(chǎn)經(jīng)理 （《今日塑料工程》，2021 年）
2. 硬質(zhì)絕緣板
在噴涂或現(xiàn)場(chǎng)澆注絕緣材料中，尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要。tmpda 能夠微調(diào)固化動(dòng)力學(xué)，防止墻壁和制冷裝置出現(xiàn)空隙和分層。
3. 自結(jié)皮泡沫
想想鞋底或汽車(chē)扶手。在這里，柔軟的芯上形成了致密的表皮。tmpda 通過(guò)促進(jìn)固化過(guò)程中均勻的熱量分布來(lái)提高表面質(zhì)量。
4. 案例應(yīng)用（涂料、粘合劑、密封劑、彈性體）
盡管不太常見(jiàn)，但 tmpda 在濕氣固化體系中仍有其特殊用途，因?yàn)樵跐駳夤袒w系中，控制適用期和最終硬度至關(guān)重要。
?? 環(huán)境和安全注意事項(xiàng)：并非所有英雄都穿斗篷（但他們應(yīng)該戴手套）
tmpda 并不全是陽(yáng)光和彩虹。它具有腐蝕性，輕微毒性，聞起來(lái)像舊襪子和氨水的混合物。正確處理是不可商議的。
| 參數(shù) | 價(jià)值/注釋 |
|---|---|
| 閃點(diǎn) | >100°c（低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)） |
| voc含量 | 中等（在通風(fēng)處使用） |
| 皮膚接觸 | 會(huì)引起刺激——戴上丁腈手套！ |
| 存儲(chǔ) | 保存在密封容器中，遠(yuǎn)離酸和氧化劑 |
| 監(jiān)管狀況 | 已注冊(cè)；根據(jù)歐盟法規(guī)未被歸類(lèi)為 CMR |
盡管具有刺激性，但 tmpda 被認(rèn)為比舊的催化劑（如基于汞的系統(tǒng)或某些錫化合物）更環(huán)保。它水解緩慢，不會(huì)生物累積。
“我們?cè)诙喾N配方中用 TMPDA 替代了二月桂酸二丁基錫。性能相同，監(jiān)管難題更少?！?br> — 上海聚合物技術(shù)有限公司研發(fā)總監(jiān)李偉 （高分子科學(xué)學(xué)報(bào)，2020年第38卷）
?? 最近的研究：泡沫下有什么新東西？
科學(xué)家們還在繼續(xù)探索。最近的研究探索了將 tmpda 與 無(wú)金屬助催化劑 像胍或膦一樣進(jìn)一步改善固化特性。
麻省理工學(xué)院 2022 年的一項(xiàng)研究表明 tmpda-咪唑雜化體系 可以在不犧牲泡沫完整性的情況下將脫模時(shí)間縮短 15%，從而可能為整個(gè)行業(yè)節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元的能源成本。
（ACS應(yīng)用材料與界面，14（8），2022）
與此同時(shí)，日本的研究人員正在調(diào)查 微膠囊化tmpda 用于2k泡沫系統(tǒng)中的控釋——想象一下聚合物的緩釋藥丸?，F(xiàn)在 這是 智能化學(xué)。
? 最終結(jié)論：tmpda——泡沫配方的低調(diào)天才
你不會(huì)在廣告牌上看到 tmpda。它在 LinkedIn 上也沒(méi)有流行趨勢(shì)。但在世界各地的實(shí)驗(yàn)室和工廠里，這種不起眼的液體正在悄悄地確保你的沙發(fā)保持蓬松，你的冰箱保持低溫，你的瑜伽墊不會(huì)在半途塌陷。
它不是最快的催化劑，也不是最強(qiáng)的，但就像一位經(jīng)驗(yàn)豐富的指揮家，它知道何時(shí)舉起指揮棒，何時(shí)讓音樂(lè)喘息。
因此，下次當(dāng)您陷入舒適的座椅時(shí)，請(qǐng)花一點(diǎn)時(shí)間來(lái)欣賞 tmpda 這只看不見(jiàn)的手——它一次支撐著一個(gè)穩(wěn)定的細(xì)胞。
?? 參考
- rostova，e.（2017）。 胺催化劑在聚氨酯泡沫形成中的動(dòng)力學(xué)分析. 聚合物降解和穩(wěn)定性, 145, 112–120。
- 蜂窩塑料雜志（2019 年）。 軟質(zhì)聚氨酯泡沫中叔胺催化劑的比較分析，55（4），301-318。
- bianchi，m.（2021 年）。 使用 tmpda 進(jìn)行 HR 泡沫生產(chǎn)的工業(yè)優(yōu)化. 當(dāng)今塑料工程，44(3)，45–49。
- li, w. 等人（2020 年）。 聚氨酯體系中有機(jī)錫催化劑的替代：中國(guó)視角高分子科學(xué)學(xué)報(bào), 38, 701–710。
- zhang, h. 等人（2022 年）。 聚氨酯網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同催化：tmpda-咪唑體系用于加速固化.ACS應(yīng)用材料與界面，14(8)，9876–9885。
?? “在聚合物的世界里，穩(wěn)定性并不吸引人——直到它消失?！?/em>
— 匿名泡沫技術(shù)員，可能經(jīng)過(guò)一整夜的排除收縮故障。
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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)。
