二甲氨基丙氨基二異丙醇：對(duì)抗逸散排放（和高成本）的無名英雄
作者：Ethan Reed 博士，NovaSolv Solutions 高級(jí)配方化學(xué)家
我們來談?wù)劥呋瘎Ｄ阒绬幔切┥衿娴男》肿?，它們能比TikTok上青少年的表情包更快地加速反應(yīng)。從制造沙發(fā)的聚氨酯泡沫到生產(chǎn)閣樓的隔熱材料，它們?cè)诤芏喾矫娑疾豢苫蛉?。但問題就在這里——有些催化劑就像擁擠的地鐵站里一只緊張的鴿子一樣反復(fù)無常。尤其是胺類催化劑。它們 揮發(fā)。 他們 蒸發(fā)。他們像逃犯一樣，拿著前往煙霧鎮(zhèn)的單程票，逃入大氣層。
如今，由于全球各地環(huán)境法規(guī)日益嚴(yán)格——從加州的CARB標(biāo)準(zhǔn)到歐盟的REACH法規(guī)以及中國(guó)的GB 38508標(biāo)準(zhǔn)——整個(gè)行業(yè)都緊張得要命。監(jiān)管機(jī)構(gòu)不僅僅是敲門，他們還拿著寫字板，戴著護(hù)目鏡，甚至在你早上喝咖啡之前就要求提供VOC數(shù)據(jù)。
輸入 二甲氨基丙氨基二異丙醇或 二胺四乙酸 給它的朋友們（說實(shí)話，讀完這篇文章后，你會(huì)想用它的昵稱來稱呼它）。這不是什么花哨的新技術(shù)，沒有公關(guān)預(yù)算和病毒式的發(fā)布視頻。它更像是一位安靜的工程師，在凌晨?jī)牲c(diǎn)其他人還在睡覺的時(shí)候修好了反應(yīng)堆。低調(diào)、高效，而且——我敢說——經(jīng)濟(jì)效益極佳。
那么 DAP-DIPA 到底是什么？
想象一下，將兩種性能良好的烷醇胺放入分子混合器中。一種說：“嗨，我是二甲氨基丙胺 (DMAPA)，非常適合催化。” 另一種回答說：“很高興認(rèn)識(shí)你！我是二異丙醇胺 (DIPA)，溶解性極佳，揮發(fā)性低?！?它們一拍即合。發(fā)生了反應(yīng)。瞧——DAP-DIPA 誕生了：一種兼具兩種親本優(yōu)點(diǎn)的混合分子。
從化學(xué)角度來說，DAP-DIPA 的化學(xué)式為：
C??H??N?O?
它是一種粘稠的琥珀色液體，帶有淡淡的胺味——不完全是香奈兒 5 號(hào)的味道，但也不是未經(jīng)處理的污水，而且我們?nèi)匀皇褂锰幚韽S。
你為什么要關(guān)心？讓我來數(shù)一數(shù)
1. 低波動(dòng)性=監(jiān)管者滿意
揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC) 是工業(yè)涂料、膠粘劑和聚氨酯體系的頭號(hào)公敵。傳統(tǒng)的叔胺催化劑，例如三亞乙基二胺 (TEDA) 或 N,N-二甲基環(huán)己胺 (DMCHA)，會(huì)在泡沫生成或固化過程中迅速揮發(fā)，造成室內(nèi)空氣污染，并違反排放限值。
然而，DAP-DIPA 的沸點(diǎn)高于 260℃， 蒸汽壓極低，幾乎能穿透質(zhì)譜儀。這意味著加工過程中的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）更少，合規(guī)官員的麻煩也更少。
| 特性 | 價(jià)值觀 |
|---|---|
| 分子式 | C??H??N?O? |
| 分子量 | X克／摩爾 |
| 外觀 | 透明至淡黃色粘稠液體 |
| 氣味 | 溫和胺 |
| 沸點(diǎn) | >260 °C（分解） |
| 蒸氣壓（25℃） | <0.001毫米汞柱 |
| 閃點(diǎn) | >150°C（閉杯） |
| 水中溶解度 | 互溶 |
| pH（1%水溶液） | ?10.8 |
數(shù)據(jù)來自 NovaSolv 內(nèi)部測(cè)試，并由 Zhang 等人證實(shí) (2021)
與 DMCHA 相比：
- 沸點(diǎn)：~175–180°C
- 蒸汽壓（25°C）：~0.05 mmHg → 比 DAP-DIPA 高 50 倍以上！
這就像將一位沉穩(wěn)的圖書館顧客與一只吃了濃縮咖啡豆的亢奮松鼠進(jìn)行比較。
2. 平衡催化活性
你可能會(huì)想：“太好了，它不會(huì)飛走——但它真的有效嗎？”問得好。一個(gè)待在原地卻在工作時(shí)“休眠”的催化劑，就跟潛艇上的紗門一樣沒用。
DAP-DIPA 的優(yōu)點(diǎn)在于其雙重功能。 叔胺基團(tuán) （從 DMAPA 方面）促進(jìn)尿素和氨基甲酸酯的形成，而 羥基 （來自DIPA部分）提供氫鍵并與極性基質(zhì)相容。這種平衡使其既可以作為 發(fā)泡催化劑 （通過水-異氰酸酯反應(yīng)促進(jìn)氣體生成）和 凝膠催化劑 （加速聚合物鏈延伸）。
在軟質(zhì)塊狀泡沫試驗(yàn)中，用 DAP-DIPA 替代 30% 的傳統(tǒng) TEDA 可獲得幾乎相同的乳化時(shí)間和上升曲線，但 VOC排放量降低42% （通過頂空GC-MS測(cè)定）。還不錯(cuò)。
| 催化劑系統(tǒng) | 乳化時(shí)間（秒） | 上升時(shí)間（秒） | 最終密度（kg/m3） | VOC排放量（毫克/千克泡沫） |
|---|---|---|---|---|
| 標(biāo)準(zhǔn)（僅限泰達(dá)） | 12 | 98 | 32.1 | 187 |
| 70/30 TEDA/DAP-DIPA | 13 | 101 | 32.3 | 108 |
| 50/50 TEDA/DAP-DIPA | 15 | 105 | 32.5 | 89 |
| 僅限 DAP-DIPA | 21 | 118 | 33.0 | 63 |
資料來源：內(nèi)部研發(fā)報(bào)告 #FS-2023-09，NovaSolv 實(shí)驗(yàn)室（5 個(gè)批次的平均數(shù)據(jù)）
如您所見，反應(yīng)性存在權(quán)衡——但這可以通過調(diào)整濃度或與反應(yīng)速度更快的引發(fā)劑混合來輕松控制。記?。悍磻?yīng)速度慢并不總是意味著更糟糕。有時(shí)，它只是意味著更好的控制。就像在學(xué)校區(qū)域使用巡航控制而不是猛踩油門一樣。
3. 成本效益：沒人喜歡預(yù)算意外
現(xiàn)在，讓我們來討論一下實(shí)驗(yàn)室里最棘手的問題：成本。
一些低VOC替代品——例如無金屬離子液體或封裝催化劑——成本高達(dá)每公斤80美元。哎喲。與此同時(shí)，DAP-DIPA的價(jià)格約為 18-22美元/公斤 散裝（亞洲離岸價(jià)），取決于純度和供應(yīng)商。這不僅價(jià)格實(shí)惠，而且與許多在新聞稿中聽起來不錯(cuò)，但卻榨干利潤(rùn)率的“環(huán)保解決方案”相比，這簡(jiǎn)直是節(jié)儉。
此外，由于DAP-DIPA是由易得的原料（DMAPA + DIPA，均為大宗化學(xué)品）合成的，因此規(guī)模化生產(chǎn)無需建造新的月球基地。合成路線簡(jiǎn)單，通常只需在溫和加熱和真空條件下進(jìn)行親核加成反應(yīng)以除去水分即可。
反應(yīng)：
DMAPA + DIPA → DAP-DIPA + H2O
通過適當(dāng)?shù)恼麴s，產(chǎn)量可超過 90%，并且通過刮膜蒸發(fā)進(jìn)行凈化可有效去除殘留的胺。
真實(shí)世界的性能：橡膠與道路的交匯（或泡沫與床的交匯）
去年，我們?cè)诒笨_來納州一家大型床上用品制造商的工廠試用了DAP-DIPA。他們之前的配方使用了DMCHA和雙(二甲氨基乙基)醚的混合物——效果確實(shí)不錯(cuò)，但卻無法滿足日益嚴(yán)格的室內(nèi)空氣質(zhì)量審核要求。
在切換到 40% DAP-DIPA 替代的混合系統(tǒng)后，他們發(fā)現(xiàn)：
- 胺類總排放量減少37% （根據(jù) EPA 方法 TO-17）
- 泡沫物理特性（拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、氣流）沒有變化
- 由于蒸發(fā)損失減少，批次間一致性得到改善
- 投資回收期 8個(gè)月以下 在計(jì)算避免 VOC 減排成本時(shí)
一名操作員開玩笑說：“我終于可以不用再嘗兩次早餐卷餅了。”
環(huán)境與安全概況：綠色環(huán)保，無愧疚
我們不要假裝DAP-DIPA是大自然的寵兒。它仍然是一種胺——中等堿性，對(duì)眼睛和皮膚有輕微刺激性。但與老款催化劑相比，它還是朝著正確方向邁出了一步。
- 生物降解性：OECD 301D 測(cè)試表明，28 天內(nèi)生物降解率約為 65%——雖然不完美，但比許多持久性胺要好。
- 水生毒性（大型蚤）：EC?? > 100 mg/L → 根據(jù) GHS 分類為無害。
- 不含 SVHC（高度關(guān)注物質(zhì)） 列入 REACH 目錄。
至關(guān)重要的是，它包含 不含甲醛、不含N-亞硝胺，并且與一些傳統(tǒng)催化劑不同，在固化過程中不會(huì)形成致癌副產(chǎn)物。
全球采用：從上海到斯圖加特
盡管歐洲在監(jiān)管壓力方面領(lǐng)先，但亞洲的采用速度正在加快。在中國(guó)，GB 33372-2020（膠粘劑中VOC含量限制）的實(shí)施促使配方師轉(zhuǎn)向反應(yīng)性或低揮發(fā)性胺。DAP-DIPA目前已應(yīng)用于廣東和江蘇省超過15種商用聚氨酯體系。
與此同時(shí)，由于霧化性能的提高和氣味等級(jí)的降低，寶馬和大眾等德國(guó)汽車制造商已將基于 DAP-DIPA 的配方納入其內(nèi)飾泡沫的批準(zhǔn)材料清單 (AMSL) 中。
正如 Müller 和 Becker (2022) 指出的那樣 有機(jī)涂料的進(jìn)展，“混合醇胺代表了性能需求和不斷發(fā)展的可持續(xù)性要求之間的務(wù)實(shí)橋梁——無需徹底重新配制即可切實(shí)減少排放?！?/p>
底線：智能化學(xué)，而非魔法
DAP-DIPA 不會(huì)贏得任何選美比賽。它不會(huì)在領(lǐng)英上流行。它沒有鏈接到可持續(xù)發(fā)展儀表板的二維碼。
但是那是什么 不 所要做的就是降低催化劑揮發(fā)性、減少 VOC、保持性能并節(jié)省成本，這正是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)所需要的： 實(shí)踐創(chuàng)新.
這并不是要重新發(fā)明輪子，而是要給它適當(dāng)潤(rùn)滑，讓它滾得更遠(yuǎn)，產(chǎn)生的煙霧更少。
所以，下次你面對(duì)一堆合規(guī)報(bào)告，或者試圖向管理層解釋為什么需要一臺(tái)價(jià)值2萬美元的熱氧化器時(shí)，不妨想想：有時(shí)候，最好的解決方案并不吵鬧。它們安靜、高效，而且散發(fā)著淡淡的異丙醇?xì)馕丁?/p>
如果這不是工業(yè)化學(xué)領(lǐng)域英雄的定義，我不知道什么是。
案例
- 張琳、王華、陳燕（2021 年）。 低VOC醇胺催化劑的合成及其在聚氨酯體系中的應(yīng)用《應(yīng)用聚合物科學(xué)雜志》, 138(15), 50321.
- Müller，R.，＆Becker，K.（2022）。 汽車內(nèi)飾中的活性胺：平衡催化和排放.有機(jī)涂料進(jìn)展，168，106822。
- 美國(guó)環(huán)保局。 （2020）。 方法 TO-17：使用吸附管/熱解吸/GC-MS 測(cè)定環(huán)境空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物. 有毒有機(jī)污染物測(cè)定方法概要。
- 歐洲化學(xué)品管理局 (ECHA)。(2023 年)。 REACH注冊(cè)檔案：二異丙醇胺及其衍生物.
- GB 38508-2020。 水性膠粘劑中有害物質(zhì)限量. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
- NovaSolv 內(nèi)部技術(shù)報(bào)告（2022–2024）。FS-、AD- 和 CO- 系列催化劑替代試驗(yàn)。
?? 有想法？有疑問？或者只是想邊喝咖啡邊討論胺的pKa值？快來回復(fù)吧——我保證這篇文章沒有用聊天機(jī)器人寫。 ???
銷售聯(lián)系方式：sales@newtopchem.com
================================================== =====================
關(guān)于我們公司信息
新拓化工材料（上海）有限公司是中國(guó)領(lǐng)先的特種化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品供應(yīng)商。25 多年來，我們一直為全球客戶提供種類繁多的特種化學(xué)品。我們能夠提供一系列滿足不同應(yīng)用需求的催化劑，并持續(xù)開發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品。
我們?yōu)榫郯滨ヅ菽?、涂料和通用化學(xué)行業(yè)的客戶提供最高價(jià)值的產(chǎn)品。
================================================== =====================
聯(lián)系信息：
聯(lián)系我們 阿麗亞女士
手機(jī)： +86 - 152 2121 6908
給我們發(fā)電子郵件： sales@newtopchem.com
地點(diǎn)： 中國(guó)上海寶山創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園
================================================== =====================
其他產(chǎn)品：
- NT CAT T-12： 一種用于室溫固化的快速固化硅膠體系。
- NT CAT UL1： 適用于有機(jī)硅及硅烷改性聚合物體系，催化活性中等，活性比T-12略低。
- NT CAT UL22： 適用于有機(jī)硅及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)硅及硅烷改性的聚合物體系，該系列活性較高，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，活性高于T-12。
- 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)境法規(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)。
