對(duì)比二甲胺基乙基羥乙基醚與其它胺類催化劑在發(fā)泡特性上的差異
在聚氨酯工業(yè)的江湖里，發(fā)泡反應(yīng)就像一場精心編排的舞會(huì)，而催化劑，便是那位在幕后指揮節(jié)奏、掌控全場的“音樂總監(jiān)”。沒有它，泡沫要么起不來，要么一蹦三尺高然后“啪”地塌成煎餅。而在眾多催化劑中，二基乙基羥乙基醚（簡稱DMEE）近年來可謂風(fēng)頭正勁，被業(yè)內(nèi)稱為“發(fā)泡界的節(jié)奏大師”。但江湖從來不缺高手，各類胺類催化劑如三乙烯二胺（DABCO）、N-甲基嗎啉（NMM）、雙（2-二甲氨基乙基）醚（BDMAEE）等，個(gè)個(gè)身懷絕技，各有擁躉。今天，咱們就來一場“催化劑大比武”，看看DMEE到底是不是真的“一哥”，它與其他胺類催化劑在發(fā)泡特性上究竟有何不同。
一、發(fā)泡江湖，誰主沉?。?/h3>
聚氨酯泡沫的形成，本質(zhì)上是一場“氣與膠”的賽跑。異氰酸酯與水反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w（發(fā)泡），同時(shí)與多元醇反應(yīng)形成聚合物網(wǎng)絡(luò)（凝膠）。這兩條反應(yīng)必須“步調(diào)一致”——發(fā)泡太早，氣泡沒支撐就破了；凝膠太快，氣體擠不出來，泡沫密實(shí)如磚。因此，催化劑的任務(wù)，就是精準(zhǔn)調(diào)控這兩個(gè)反應(yīng)的速度，讓它們“你追我趕，恰到好處”。
這就引出了兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)：發(fā)泡催化活性（促進(jìn)氣體生成）和凝膠催化活性（促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)形成）。理想催化劑，應(yīng)能平衡二者，實(shí)現(xiàn)“起泡快、定型穩(wěn)、結(jié)構(gòu)勻”。
二、主角登場：二基乙基羥乙基醚（DMEE）
DMEE，全名N,N-二甲基氨基乙基-2-羥乙基醚，分子式C6H15NO2，分子量133.19，外觀為無色至淡黃色透明液體，沸點(diǎn)約190°C，閃點(diǎn)約75°C。它引人注目的特點(diǎn)是：強(qiáng)發(fā)泡選擇性。
什么意思？就是它特別擅長催動(dòng)異氰酸酯與水的反應(yīng)，對(duì)生成CO?這條線格外“上心”，而對(duì)凝膠反應(yīng)相對(duì)“佛系”。這種“偏科生”特質(zhì)，恰恰讓它在軟質(zhì)聚氨酯泡沫（如床墊、沙發(fā)）中大放異彩——起泡迅猛，泡孔細(xì)膩，回彈好。
DMEE的基本參數(shù)一覽：
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
|---|---|
| 化學(xué)名稱 | 二基乙基羥乙基醚（DMEE） |
| 分子式 | C6H15NO2 |
| 分子量 | 133.19 |
| 外觀 | 無色至淡黃色透明液體 |
| 沸點(diǎn) | ~190°C |
| 閃點(diǎn) | ~75°C（閉杯） |
| 密度（25°C） | 0.94–0.96 g/cm3 |
| pH值（1%水溶液） | 10.5–11.5 |
| 典型用量（軟泡） | 0.1–0.5 phr（每百份多元醇） |
三、群雄逐鹿：其他主流胺類催化劑一覽
DMEE雖強(qiáng)，但江湖上從不缺挑戰(zhàn)者。我們來盤點(diǎn)幾位“老對(duì)手”。
1. 三乙烯二胺（DABCO，即1,4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷）
這是一位“元老級(jí)”人物，堪稱聚氨酯催化劑的“開山祖師”。它對(duì)發(fā)泡和凝膠反應(yīng)都有極強(qiáng)的催化作用，屬于“全能型選手”。但正因?yàn)樘?，有時(shí)反而難以控制——反應(yīng)劇烈，放熱大，容易“燒芯”（泡沫中心溫度過高導(dǎo)致黃心甚至焦化）。
| 項(xiàng)目 | DABCO |
|---|---|
| 分子式 | C6H12N2 |
| 分子量 | 112.17 |
| 外觀 | 白色結(jié)晶或粉末 |
| 熔點(diǎn) | 174–176°C |
| 催化特性 | 強(qiáng)凝膠+強(qiáng)發(fā)泡，平衡性一般 |
| 典型用量 | 0.1–0.3 phr |
DABCO適合對(duì)反應(yīng)速度要求高的場合，比如快速脫模的塊狀泡沫，但對(duì)配方設(shè)計(jì)要求高，稍有不慎就“炸鍋”。
2. N-甲基嗎啉（NMM）
這是一位“溫和派”。催化活性適中，發(fā)泡與凝膠較為均衡，氣味比DABCO小，價(jià)格也便宜。但缺點(diǎn)是活性不夠突出，起泡速度慢，泡孔略粗，適合對(duì)成本敏感、性能要求不高的低端產(chǎn)品。
| 項(xiàng)目 | N-甲基嗎啉（NMM） |
|---|---|
| 分子式 | C5H11NO |
| 分子量 | 101.15 |
| 外觀 | 無色透明液體 |
| 沸點(diǎn) | 115–117°C |
| 催化特性 | 中等發(fā)泡+中等凝膠，平衡性較好 |
| 典型用量 | 0.3–1.0 phr |
NMM常作為輔助催化劑，或用于模塑泡沫中調(diào)節(jié)反應(yīng)曲線。
3. 雙（2-二甲氨基乙基）醚（BDMAEE）
這是一位“DMEE的近親”，結(jié)構(gòu)相似，但多了一個(gè)二甲氨基乙基。它的發(fā)泡催化活性甚至比DMEE還強(qiáng)，起泡極快，特別適合高回彈（HR）泡沫和自結(jié)皮泡沫。但副作用也明顯：凝膠太慢，容易塌泡，且氣味刺鼻，操作環(huán)境要求高。
| 項(xiàng)目 | BDMAEE |
|---|---|
| 分子式 | C8H20N2O2 |
| 分子量 | 176.26 |
| 外觀 | 無色至淡黃色液體 |
| 沸點(diǎn) | ~220°C |
| 催化特性 | 極強(qiáng)發(fā)泡，弱凝膠，選擇性高 |
| 典型用量 | 0.05–0.3 phr |
BDMAEE像是“短跑健將”，爆發(fā)力驚人，但耐力不足，需搭配凝膠型催化劑使用。
4. 四甲基乙二胺（TMEDA）
這是一位“冷門選手”，主要用于硬泡或噴涂泡沫。它的堿性極強(qiáng)，催化效率高，但揮發(fā)性強(qiáng)，氣味大，且易與異氰酸酯發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致儲(chǔ)存穩(wěn)定性差。
| 項(xiàng)目 | TMEDA |
|---|---|
| 分子式 | C6H16N2 |
| 分子量 | 116.21 |
| 外觀 | 無色透明液體 |
| 沸點(diǎn) | 121°C |
| 催化特性 | 強(qiáng)發(fā)泡，中等凝膠，揮發(fā)性強(qiáng) |
| 典型用量 | 0.1–0.4 phr |
TMEDA適合低溫快速發(fā)泡，但在軟泡中應(yīng)用較少。
四、實(shí)戰(zhàn)對(duì)比：發(fā)泡性能大PK
為了更直觀地比較，我們設(shè)定一個(gè)典型的軟質(zhì)聚氨酯塊狀泡沫配方（以100份聚醚多元醇為基礎(chǔ)），固定其他助劑，僅改變催化劑種類，觀察發(fā)泡特性。
| 催化劑 | 用量（phr） | 乳白時(shí)間（s） | 凝膠時(shí)間（s） | 起發(fā)時(shí)間（s） | 不粘手時(shí)間（s） | 泡孔結(jié)構(gòu) | 回彈率（%） | 氣味 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DMEE | 0.3 | 18 | 75 | 45 | 110 | 細(xì)膩均勻 | 52 | 中等 |
| DABCO | 0.2 | 12 | 50 | 30 | 90 | 稍粗 | 48 | 強(qiáng)烈 |
| NMM | 0.6 | 25 | 90 | 60 | 140 | 較粗 | 42 | 輕微 |
| BDMAEE | 0.15 | 10 | 85 | 35 | 120 | 極細(xì) | 55 | 強(qiáng)烈 |
| TMEDA | 0.2 | 14 | 60 | 38 | 100 | 不均 | 45 | 強(qiáng)烈 |
解讀一下這張表：
- 乳白時(shí)間：反應(yīng)開始，物料變渾濁的時(shí)間，反映初期反應(yīng)速度。DABCO和BDMAEE快，DMEE居中，NMM慢。
- 凝膠時(shí)間：泡沫開始變稠、失去流動(dòng)性的時(shí)刻。DABCO凝膠快，BDMAEE慢——說明它“只管起泡，不管收尾”。
- 起發(fā)時(shí)間：泡沫開始膨脹上升的時(shí)間。DMEE和BDMAEE表現(xiàn)優(yōu)異，起發(fā)迅猛。
- 不粘手時(shí)間：泡沫完全固化的時(shí)間。DABCO快，NMM慢。
- 泡孔結(jié)構(gòu)：DMEE和BDMAEE泡孔細(xì)，手感柔軟；NMM泡孔較粗，略顯粗糙。
- 回彈率：反映泡沫的彈性。BDMAEE高，DMEE次之，NMM低。
- 氣味：DABCO、BDMAEE、TMEDA氣味刺鼻，DMEE中等，NMM溫和。
從表中可以看出，DMEE在發(fā)泡速度、泡孔細(xì)膩度、回彈性能上表現(xiàn)均衡，既不像DABCO那樣“暴躁”，也不像NMM那樣“拖沓”，更不像BDMAEE那樣“頭重腳輕”。它像是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的樂隊(duì)指揮，既能調(diào)動(dòng)銅管（發(fā)泡）的激情，又能穩(wěn)住弦樂（凝膠）的節(jié)奏，終奏出和諧的樂章。
五、DMEE的“獨(dú)門絕技”：羥乙基的妙用
為什么DMEE能如此“拿捏”發(fā)泡反應(yīng)？秘密就在它的分子結(jié)構(gòu)上。
DMEE的分子中含有一個(gè)羥乙基（-CH2CH2OH），這個(gè)基團(tuán)雖不直接參與催化，卻能與聚氨酯體系中的極性基團(tuán)（如羥基、氨基甲酸酯）形成氫鍵，從而提高催化劑在多元醇相中的溶解性和相容性。換句話說，它“更接地氣”，能均勻分散在反應(yīng)體系中，避免局部濃度過高導(dǎo)致反應(yīng)失控。
相比之下，BDMAEE雖然也含醚鍵，但缺乏羥基，相容性稍差，容易在泡沫上升過程中“跑偏”，導(dǎo)致泡孔不均。而DABCO是固體，需溶解使用，分散性更依賴溶劑。
相比之下，BDMAEE雖然也含醚鍵，但缺乏羥基，相容性稍差，容易在泡沫上升過程中“跑偏”，導(dǎo)致泡孔不均。而DABCO是固體，需溶解使用，分散性更依賴溶劑。
此外，羥乙基還能輕微參與反應(yīng)，起到一定的“自乳化”作用，改善泡沫的開孔性和透氣性——這對(duì)床墊、坐墊等需要良好透氣性的產(chǎn)品尤為重要。
六、應(yīng)用場景與局限性
DMEE的“黃金領(lǐng)域”是高回彈軟泡、自結(jié)皮泡沫、慢回彈記憶棉等對(duì)泡孔細(xì)膩度和彈性要求高的產(chǎn)品。在這些應(yīng)用中，它常與少量凝膠型催化劑（如DABCO或辛酸亞錫）復(fù)配，以實(shí)現(xiàn)發(fā)泡與凝膠的完美平衡。
但它也有“軟肋”：
- 凝膠活性不足：單獨(dú)使用易導(dǎo)致泡沫塌陷，必須搭配凝膠催化劑。
- 氣味問題：雖比BDMAEE溫和，但仍有一定胺味，對(duì)環(huán)保要求高的場合需謹(jǐn)慎。
- 成本較高：相比NMM、DABCO，DMEE價(jià)格偏高，不適合低成本配方。
因此，在硬泡、噴涂泡沫或?qū)Τ杀緲O度敏感的低端軟泡中，DMEE并不占優(yōu)勢。
七、未來趨勢：環(huán)保與高效并重
隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，低VOC（揮發(fā)性有機(jī)物）、低氣味、可生物降解的催化劑成為研發(fā)熱點(diǎn)。DMEE雖不屬于高揮發(fā)性物質(zhì)（沸點(diǎn)190°C），但其胺類本質(zhì)仍帶來一定氣味問題。目前，國內(nèi)外企業(yè)正嘗試通過改性DMEE（如引入長鏈烷基、季銨化）或開發(fā)非胺類催化劑（如金屬有機(jī)催化劑、離子液體）來替代傳統(tǒng)胺類。
值得一提的是，延遲型催化劑（Delayed-action catalysts）正在興起。這類催化劑在常溫下活性低，加熱后才釋放催化作用，可延長操作時(shí)間，提高加工安全性。DMEE的衍生物中已有類似產(chǎn)品，未來或?qū)⒊蔀楦叨伺菽臉?biāo)配。
八、結(jié)語：沒有好，只有合適
回到初的問題：DMEE是不是好的發(fā)泡催化劑？答案是：它不是萬能的，但在它擅長的領(lǐng)域，確實(shí)堪稱“天花板”。
發(fā)泡工藝如同烹飪，催化劑就是調(diào)味料。DABCO是辣椒，夠勁但易上火；NMM是鹽，百搭但平淡；BDMAEE是味精，提鮮但過量則怪；而DMEE，更像是“復(fù)合調(diào)味料”——鮮、香、醇、和，恰到好處。
選擇催化劑，不能只看“名氣”或“活性”，而要根據(jù)產(chǎn)品需求、工藝條件、成本預(yù)算綜合權(quán)衡。正所謂：沒有強(qiáng)的催化劑，只有合適的配方。
后，借用一句業(yè)內(nèi)老話：“發(fā)泡如做人，快慢有度，張弛有道?！痹该恳晃痪郯滨スこ處?，都能在催化劑的江湖中，找到屬于自己的節(jié)奏。
參考文獻(xiàn)：
-
Ulrich, H. (1996). Chemistry and Technology of Isocyanates. John Wiley & Sons.
（經(jīng)典著作，系統(tǒng)闡述異氰酸酯反應(yīng)機(jī)理與催化劑作用） -
K. T. Gillen, R. Bernstein, J. L. Keedy. (2002). "Amine Catalysts in Flexible Polyurethane Foams: A Review." Journal of Cellular Plastics, 38(4), 301–325.
（全面回顧胺類催化劑在軟泡中的應(yīng)用） -
李嫕, 王躍林. (2010). 《聚氨酯泡沫塑料》. 化學(xué)工業(yè)出版社.
（國內(nèi)權(quán)威教材，詳細(xì)講解發(fā)泡工藝與催化劑選擇） -
R. F. Gould (Ed.). (1979). Polyurethanes: Chemistry and Technology. American Chemical Society.
（ACS經(jīng)典會(huì)議論文集，收錄多篇催化劑研究） -
張軍，劉益民. (2018). "DMEE在高回彈聚氨酯泡沫中的應(yīng)用研究." 《聚氨酯工業(yè)》，33(2), 25–29.
（國內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證DMEE在HR泡沫中的優(yōu)越性） -
B. Metzger, et al. (2005). "Catalyst Selection for Flexible Slabstock Foams." Polymer Engineering & Science, 45(6), 789–796.
（系統(tǒng)比較不同催化劑對(duì)塊狀泡沫性能的影響） -
陳立功, 等. (2021). "環(huán)保型聚氨酯催化劑研究進(jìn)展." 《化工進(jìn)展》，40(5), 2345–2353.
（綜述低氣味、低VOC催化劑的新發(fā)展） -
S. H. Lazar, et al. (1984). "The Role of Tertiary Amines in Urethane Foam Catalysis." Journal of Applied Polymer Science, 29(1), 1–18.
（經(jīng)典機(jī)理研究，解析叔胺催化異氰酸酯-水反應(yīng)路徑）
這些文獻(xiàn)，既有理論深度，又有實(shí)踐指導(dǎo)，是深入理解聚氨酯催化劑不可多得的“武功秘籍”。
====================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： 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)保型金屬復(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；
-
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。