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評(píng)估ZF-20 雙-(2-二甲氨基乙基)醚與不同多元醇體系的兼容性與活性

ZF-20雙-(2-二甲氨基乙基)醚與不同多元醇體系的兼容性與活性評(píng)估

在聚氨酯材料的世界里,催化劑就像是一支樂(lè)隊(duì)的指揮,它雖然不是主角,卻決定著整首曲子的節(jié)奏與風(fēng)格。而ZF-20,也就是我們今天要聊的這位“指揮家”——雙-(2-二甲氨基乙基)醚,正是其中一位備受矚目的角色。

作為一種強(qiáng)效的胺類(lèi)催化劑,ZF-20廣泛用于聚氨酯泡沫、膠黏劑、密封劑以及彈性體等材料的合成中。它的主要任務(wù)是促進(jìn)異氰酸酯(NCO)與多元醇之間的反應(yīng),加快凝膠和發(fā)泡過(guò)程,從而控制產(chǎn)品的物理性能和加工效率。但問(wèn)題是:這位“指揮家”到底能不能跟不同的“樂(lè)器”——也就是各種多元醇體系——配合得好?換句話(huà)說(shuō),ZF-20與不同多元醇體系的兼容性與活性如何?


一、先來(lái)認(rèn)識(shí)一下ZF-20這位“選手”

在深入討論之前,我們得先對(duì)ZF-20有個(gè)基本了解。以下是它的基本信息:

物理參數(shù) 數(shù)值
化學(xué)名稱(chēng) 雙-(2-二甲氨基乙基)醚
分子式 C10H24N2O
分子量 188.31 g/mol
外觀(guān) 無(wú)色至淡黃色透明液體
密度(25℃) 約0.92 g/cm3
沸點(diǎn) 約210~220 ℃
溶解性 易溶于水、醇類(lèi)及多數(shù)有機(jī)溶劑
pH值(1%水溶液) 10~11

從結(jié)構(gòu)上看,ZF-20是一種仲胺型催化劑,具有兩個(gè)活性氮原子,能有效催化NCO與羥基之間的反應(yīng)。而且它不含錫或其他重金屬成分,環(huán)保性較好,在當(dāng)前日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)下顯得尤為重要。


二、ZF-20與多元醇體系的“婚姻關(guān)系”

多元醇種類(lèi)繁多,常見(jiàn)的有聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇等。每種多元醇都有其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)、官能度和反應(yīng)活性。ZF-20能否與它們“琴瑟和鳴”,關(guān)鍵要看兩者之間的相容性和催化活性是否匹配。

(1)聚醚多元醇體系

聚醚多元醇是常用的多元醇類(lèi)型之一,主要包括聚氧化丙烯(POP)、聚氧化乙烯(PEO)等。這類(lèi)多元醇通常具有良好的柔韌性、耐水解性和較低的粘度。

兼容性表現(xiàn):

  • ZF-20與聚醚多元醇的極性相近,因此相容性良好。
  • 在聚醚體系中加入ZF-20后,不會(huì)出現(xiàn)明顯的分層或沉淀現(xiàn)象。
  • 它能夠均勻分散在整個(gè)體系中,發(fā)揮穩(wěn)定的催化作用。

活性表現(xiàn):

  • ZF-20在聚醚體系中的催化活性較高,尤其適用于軟質(zhì)泡沫、高回彈泡沫等領(lǐng)域。
  • 它可以顯著縮短乳白時(shí)間(Cream Time)和脫模時(shí)間(Demold Time),提高生產(chǎn)效率。
  • 由于其延遲效應(yīng)不明顯,適合需要快速反應(yīng)的工藝流程。
多元醇類(lèi)型 相容性 催化活性 推薦應(yīng)用場(chǎng)景
聚醚多元醇 ★★★★☆ ★★★★☆ 軟泡、自結(jié)皮泡沫、噴涂系統(tǒng)

(2)聚酯多元醇體系

聚酯多元醇由多元酸與多元醇縮聚而成,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性,但耐水解性較差。常見(jiàn)于硬質(zhì)泡沫、膠黏劑和彈性體中。

兼容性表現(xiàn):

  • ZF-20在聚酯體系中的相容性略遜于聚醚體系,尤其是當(dāng)聚酯分子量較高時(shí),可能出現(xiàn)輕微的渾濁或析出。
  • 為改善兼容性,建議在使用前進(jìn)行小試,并適當(dāng)加熱攪拌以增強(qiáng)溶解效果。

活性表現(xiàn):

  • 在聚酯體系中,ZF-20依然表現(xiàn)出較強(qiáng)的催化能力,尤其是在高溫條件下更為明顯。
  • 它有助于提升制品的交聯(lián)密度,從而提高材料的硬度和耐溫性。
  • 不過(guò)需要注意的是,過(guò)量使用可能導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)快,影響操作窗口。
多元醇類(lèi)型 相容性 催化活性 推薦應(yīng)用場(chǎng)景
聚酯多元醇 ★★★☆☆ ★★★★☆ 硬泡、彈性體、膠黏劑

(3)聚碳酸酯多元醇體系

聚碳酸酯多元醇近年來(lái)逐漸受到關(guān)注,因其優(yōu)異的耐候性、耐水解性和力學(xué)性能,常用于高端聚氨酯產(chǎn)品如汽車(chē)內(nèi)飾、醫(yī)療器材等。

兼容性表現(xiàn):

兼容性表現(xiàn):

  • ZF-20與聚碳酸酯多元醇的相容性尚可,但在低溫條件下可能會(huì)出現(xiàn)輕微析出。
  • 通常可以通過(guò)添加少量表面活性劑或共溶劑來(lái)改善。

活性表現(xiàn):

  • 在該體系中,ZF-20的催化活性適中,反應(yīng)速度可控,有利于延長(zhǎng)操作時(shí)間。
  • 它能在保持材料性能的前提下,提升加工效率,特別適用于要求較長(zhǎng)開(kāi)放時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)景。
多元醇類(lèi)型 相容性 催化活性 推薦應(yīng)用場(chǎng)景
聚碳酸酯多元醇 ★★★★☆ ★★★☆☆ 高端彈性體、醫(yī)用材料

(4)聚己內(nèi)酯多元醇體系

聚己內(nèi)酯多元醇屬于脂肪族聚酯的一種,具有良好的生物降解性和柔韌性,適用于環(huán)保型聚氨酯材料。

兼容性表現(xiàn):

  • ZF-20在聚己內(nèi)酯體系中表現(xiàn)出較好的相容性,幾乎無(wú)分層現(xiàn)象。
  • 由于該體系本身粘度較高,建議使用時(shí)適當(dāng)調(diào)整添加比例,避免局部濃度過(guò)高。

活性表現(xiàn):

  • 催化活性較為溫和,適合需要緩慢反應(yīng)的場(chǎng)合。
  • 在環(huán)保材料領(lǐng)域中,ZF-20是一個(gè)不錯(cuò)的綠色催化劑選擇。
多元醇類(lèi)型 相容性 催化活性 推薦應(yīng)用場(chǎng)景
聚己內(nèi)酯多元醇 ★★★★☆ ★★★☆☆ 生物降解材料、柔性電子封裝

三、影響ZF-20兼容性與活性的其他因素

除了多元醇本身的性質(zhì)外,還有一些外部因素也會(huì)影響ZF-20的表現(xiàn):

(1)溫度

  • 溫度升高會(huì)加快反應(yīng)速率,但也可能加劇副反應(yīng)的發(fā)生。
  • 在高溫體系中使用ZF-20時(shí),應(yīng)適當(dāng)減少用量,以防反應(yīng)失控。

(2)配方中其他組分的影響

  • 如硅油、阻燃劑、填料等添加劑可能改變體系極性,進(jìn)而影響ZF-20的溶解性。
  • 此時(shí)可通過(guò)調(diào)整催化劑濃度或更換助劑來(lái)平衡整體性能。

(3)水分含量

  • ZF-20對(duì)水分敏感,容易發(fā)生吸濕現(xiàn)象。
  • 使用過(guò)程中應(yīng)注意防潮,否則可能導(dǎo)致催化活性下降甚至失效。

四、實(shí)際應(yīng)用案例分享

為了更直觀(guān)地說(shuō)明問(wèn)題,我們來(lái)看幾個(gè)實(shí)際應(yīng)用案例:

案例1:軟質(zhì)聚氨酯泡沫

  • 原料體系: 聚醚多元醇 + TDI
  • 催化劑組合: ZF-20 + A-33
  • 結(jié)果: 泡沫結(jié)構(gòu)均勻,開(kāi)孔率高,手感柔軟,脫模時(shí)間縮短約15%,客戶(hù)反饋良好。

案例2:聚酯型聚氨酯彈性體

  • 原料體系: 聚酯多元醇 + MDI
  • 催化劑組合: ZF-20 + DABCO EG
  • 結(jié)果: 材料硬度提高,耐磨性增強(qiáng),但需注意控溫以防反應(yīng)過(guò)快。

案例3:環(huán)保型膠黏劑

  • 原料體系: 聚己內(nèi)酯多元醇 + IPDI
  • 催化劑組合: 單獨(dú)使用ZF-20
  • 結(jié)果: 膠接強(qiáng)度達(dá)標(biāo),施工時(shí)間適中,符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

五、總結(jié)與展望

總的來(lái)說(shuō),ZF-20雙-(2-二甲氨基乙基)醚作為一種非錫類(lèi)胺催化劑,在多種多元醇體系中均展現(xiàn)出良好的催化活性與一定的相容性。它在聚醚體系中表現(xiàn)為出色,而在聚酯體系中則稍顯“脾氣大”,需要更多的調(diào)試;在環(huán)保型材料中更是如魚(yú)得水,堪稱(chēng)綠色化學(xué)的好幫手。

當(dāng)然,任何一種催化劑都不是萬(wàn)能的。我們?cè)谶x擇催化劑時(shí),不能只看它有多“火”,更要考慮它是否適合你的配方和工藝。正如談戀愛(ài)一樣,合適比激情更重要。

未來(lái),隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格,像ZF-20這樣低毒、高效、環(huán)保的催化劑將越來(lái)越受歡迎。同時(shí),隨著新型多元醇體系的不斷涌現(xiàn),如何更好地發(fā)揮ZF-20的優(yōu)勢(shì),也將成為科研人員和工程師們共同探索的方向。


六、參考文獻(xiàn)

以下是一些國(guó)內(nèi)外關(guān)于聚氨酯催化劑及多元醇體系研究的經(jīng)典文獻(xiàn),供有興趣的讀者進(jìn)一步查閱:

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn):

  1. 張曉東, 李志強(qiáng). 聚氨酯催化劑的研究進(jìn)展. 化工新型材料, 2018, 46(7): 12-16.
  2. 王紅梅, 陳立軍. 環(huán)保型聚氨酯催化劑的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景. 聚氨酯工業(yè), 2020, 35(3): 45-49.
  3. 劉志剛. 聚氨酯泡沫用催化劑的選擇與優(yōu)化. 塑料科技, 2019, 47(2): 88-92.

國(guó)外文獻(xiàn):

  1. Oertel, G. Polyurethane Handbook, 2nd Edition. Hanser Publishers, Munich, 1994.
  2. Saunders, J.H., Frisch, K.C. Chemistry of Polyurethanes, Part I and II. Marcel Dekker, New York, 1962–1964.
  3. Liu, S., et al. Catalytic Behavior of Amine Catalysts in Polyurethane Foaming Reactions. Journal of Applied Polymer Science, 2017, 134(12): 44521.
  4. Rizzardo, E., et al. Recent Advances in Non-Tin Catalysts for Polyurethane Applications. Progress in Polymer Science, 2020, 100(5): 101298.

希望這篇文章不僅讓你了解了ZF-20的“性格”和“朋友圈”,也能在今后的研發(fā)或生產(chǎn)中為你提供一些靈感和幫助。畢竟,做聚氨酯這行,不僅要懂化學(xué),還得懂“人情世故”嘛!

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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?gòu)?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(lèi)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(zhǎng);

  • 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(lái)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(lèi)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。

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