雙嗎啉基二乙基醚在仿木、裝飾件中的MDI應(yīng)用效果
標(biāo)題:雙嗎啉基二乙基醚在仿木與裝飾件中的MDI應(yīng)用效果探析
引子:從一塊“木頭”說(shuō)起
小時(shí)候,我們總以為木頭就是大自然的饋贈(zèng),摸起來(lái)溫潤(rùn)、聞起來(lái)清香。但隨著科技的發(fā)展,越來(lái)越多的“木頭”其實(shí)并不是真正的木材。它們可能是塑料、復(fù)合材料,甚至是一種叫聚氨酯的東西做出來(lái)的。而在這其中,有一種神奇的小分子化合物——雙嗎啉基二乙基醚(DMDEE),它雖然名字拗口,卻在仿木和裝飾材料中扮演著不可或缺的角色。
今天我們就來(lái)聊聊這個(gè)“化學(xué)小精靈”,看看它是如何在聚氨酯體系中施展魔法的,尤其是在使用MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)作為原料時(shí),它的表現(xiàn)到底有多驚艷。
一、先說(shuō)說(shuō)DMDEE是個(gè)啥?
雙嗎啉基二乙基醚,英文名是Dimorpholinodiethylether,簡(jiǎn)稱(chēng)DMDEE,是一種常用的聚氨酯催化劑。它屬于一種延遲型胺類(lèi)催化劑,主要作用是在發(fā)泡過(guò)程中控制反應(yīng)速度,尤其是對(duì)凝膠反應(yīng)有很強(qiáng)的促進(jìn)作用,同時(shí)又不會(huì)讓發(fā)泡反應(yīng)太快,避免泡沫塌陷或者結(jié)構(gòu)不均。
簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō),它就像一個(gè)“節(jié)奏掌控大師”,讓整個(gè)聚氨酯體系按照既定的節(jié)奏進(jìn)行反應(yīng),不至于太急躁炸鍋,也不至于太慢導(dǎo)致成品質(zhì)量差。
二、MDI與仿木材料的結(jié)合:強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手
MDI,也就是二苯基甲烷二異氰酸酯,是一種廣泛應(yīng)用于聚氨酯領(lǐng)域的關(guān)鍵原料。相比TDI(二異氰酸酯),MDI具有更低的揮發(fā)性、更好的機(jī)械性能以及更環(huán)保的特點(diǎn),因此特別適合用于制造仿木材料、家具裝飾件等高端產(chǎn)品。
仿木材料,顧名思義,是模仿天然木材質(zhì)感和外觀(guān)的人造材料。這類(lèi)材料不僅節(jié)省了實(shí)木資源,還具備防水、防蟲(chóng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),在建筑、家居、工藝品等領(lǐng)域大受歡迎。
而在仿木材料的生產(chǎn)過(guò)程中,選擇合適的催化劑至關(guān)重要。這時(shí)候,DMDEE就派上用場(chǎng)了。
三、DMDEE在仿木材料中的作用機(jī)制
仿木材料通常采用的是聚氨酯硬質(zhì)泡沫或半硬質(zhì)泡沫體系,其基本反應(yīng)過(guò)程包括:
- 異氰酸酯(如MDI)與多元醇反應(yīng)生成氨基甲酸酯鍵(即所謂的“凝膠反應(yīng)”)
- 水與異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,從而產(chǎn)生發(fā)泡效果(即“發(fā)泡反應(yīng)”)
DMDEE的作用主要是催化凝膠反應(yīng),延長(zhǎng)乳白時(shí)間,使得發(fā)泡和凝膠反應(yīng)之間有一個(gè)良好的平衡。這對(duì)于仿木材料來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵,因?yàn)榉履静牧闲枰欢ǖ挠捕群兔芏?,同時(shí)也要求表面光滑、氣孔均勻。
舉個(gè)不太恰當(dāng)?shù)苄蜗蟮睦樱喝绻颜麄€(gè)發(fā)泡過(guò)程比作一場(chǎng)音樂(lè)會(huì),那么DMDEE就像是那個(gè)指揮家,他讓鼓手(發(fā)泡反應(yīng))不要太猛,也讓弦樂(lè)組(凝膠反應(yīng))別拖后腿,整首曲子才能完美呈現(xiàn)。
四、DMDEE在仿木與裝飾件中的實(shí)際應(yīng)用效果
為了讓大家更直觀(guān)地了解DMDEE的實(shí)際應(yīng)用效果,我特地整理了一份表格,對(duì)比了幾種常見(jiàn)催化劑在仿木材料中的表現(xiàn):
催化劑類(lèi)型 | 凝膠催化能力 | 發(fā)泡催化能力 | 乳白時(shí)間 | 成品表面質(zhì)量 | 是否適合MDI體系 | 備注 |
---|---|---|---|---|---|---|
DMDEE | ★★★★★ | ★★☆ | 長(zhǎng)(可控) | 光滑細(xì)膩 | 極佳 | 推薦首選 |
TEDA | ★★☆ | ★★★★★ | 短 | 易塌泡 | 一般 | 發(fā)泡過(guò)快 |
DABCO | ★★★ | ★★★ | 中等 | 表面略粗糙 | 可接受 | 平衡型 |
A-1 | ★★★ | ★★★ | 中等 | 氣孔分布不均 | 一般 | 耐久性差 |
從表中可以看出,DMDEE在仿木材料中表現(xiàn)出極高的凝膠催化能力和較長(zhǎng)的乳白時(shí)間,這正是仿木材料所需要的特性。它能讓泡沫結(jié)構(gòu)更加致密、表面更加光滑,而且還能提高成品的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。
五、DMDEE在裝飾件中的妙用
除了仿木材料之外,DMDEE在各種裝飾件中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。比如汽車(chē)內(nèi)飾、建筑裝飾條、家具邊角件、工藝品外殼等等,這些都可能用到了含有DMDEE的聚氨酯配方。
以汽車(chē)內(nèi)飾為例,現(xiàn)在很多車(chē)型的門(mén)板、儀表盤(pán)、扶手等部位都采用了聚氨酯軟泡或半硬泡材料。這些材料不僅要柔軟舒適,還要有一定的支撐性和耐磨性。DMDEE在這里起到了調(diào)節(jié)反應(yīng)速度、提升泡沫均勻度和表面光潔度的關(guān)鍵作用。
再比如一些高檔酒店或?qū)懽謽堑膲γ嫜b飾線(xiàn)條,很多都是用聚氨酯澆注成型的。這種工藝對(duì)模具填充性要求很高,DMDEE的存在可以有效延長(zhǎng)操作時(shí)間,確保材料充分流入模具各個(gè)角落,從而減少缺料、氣泡等問(wèn)題。
再比如一些高檔酒店或?qū)懽謽堑膲γ嫜b飾線(xiàn)條,很多都是用聚氨酯澆注成型的。這種工藝對(duì)模具填充性要求很高,DMDEE的存在可以有效延長(zhǎng)操作時(shí)間,確保材料充分流入模具各個(gè)角落,從而減少缺料、氣泡等問(wèn)題。
六、產(chǎn)品參數(shù)一覽表:DMDEE的基本信息
下面是一份關(guān)于DMDEE的詳細(xì)產(chǎn)品參數(shù)表,供讀者參考:
項(xiàng)目 | 參數(shù)值 |
---|---|
化學(xué)名稱(chēng) | 雙嗎啉基二乙基醚 |
分子式 | C??H??N?O? |
分子量 | 260.34 g/mol |
外觀(guān) | 無(wú)色至淡黃色透明液體 |
密度(25℃) | 1.12–1.14 g/cm3 |
粘度(25℃) | 150–250 mPa·s |
pH值 | 9.5–10.5 |
沸點(diǎn) | 320–330℃ |
閃點(diǎn) | >110℃ |
溶解性 | 可溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑,微溶于水 |
儲(chǔ)存條件 | 陰涼干燥處,密封保存,避光 |
保質(zhì)期 | 12個(gè)月 |
這份參數(shù)表可以幫助我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中更好地掌握DMDEE的物理化學(xué)性質(zhì),從而優(yōu)化配方設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝。
七、DMDEE與其他催化劑的協(xié)同效應(yīng)
在實(shí)際生產(chǎn)中,DMDEE往往不是單獨(dú)使用的,而是和其他催化劑搭配使用,形成“黃金組合”。
例如,在仿木材料中,常常會(huì)將DMDEE與少量的DABCO或TMR系列催化劑配合使用,這樣可以在保持良好表面質(zhì)量的同時(shí),進(jìn)一步改善泡沫的開(kāi)孔率和彈性。
再比如,在高密度仿木制品中,還會(huì)加入一定比例的錫類(lèi)催化劑(如T-9),用來(lái)增強(qiáng)后期固化效果,提升終產(chǎn)品的硬度和耐候性。
所以,DMDEE更像是一個(gè)“團(tuán)隊(duì)合作者”,它能很好地融入不同的配方體系中,起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。
八、國(guó)內(nèi)與國(guó)外的應(yīng)用現(xiàn)狀
在中國(guó),DMDEE已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于聚氨酯行業(yè),特別是在廣東、浙江、江蘇等地的仿木制品企業(yè)中,幾乎每一家都有使用DMDEE的經(jīng)驗(yàn)。不少?gòu)S商表示,使用DMDEE之后,他們的產(chǎn)品廢品率明顯下降,客戶(hù)滿(mǎn)意度顯著提高。
而在歐美市場(chǎng),DMDEE更是被當(dāng)作高性能催化劑的代表之一。許多國(guó)際知名的聚氨酯原材料供應(yīng)商,如BASF、Covestro、Evonik等,都在其產(chǎn)品手冊(cè)中推薦使用DMDEE作為仿木材料中的主催化劑。
值得一提的是,近年來(lái)隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格,低VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)材料成為趨勢(shì)。DMDEE由于其低揮發(fā)性和高效催化性能,正好契合這一發(fā)展方向,未來(lái)前景十分廣闊。
結(jié)語(yǔ):DMDEE,不只是催化劑那么簡(jiǎn)單
回顧全文,我們可以清晰地看到,DMDEE不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的催化劑,它是現(xiàn)代仿木與裝飾材料生產(chǎn)中不可或缺的“隱形推手”。它讓我們的生活更環(huán)保、更美觀(guān),也讓工業(yè)生產(chǎn)更加高效和穩(wěn)定。
在這個(gè)追求綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代,像DMDEE這樣的精細(xì)化學(xué)品,正在默默改變著我們的世界。
后,附上一些國(guó)內(nèi)外關(guān)于DMDEE及MDI體系的經(jīng)典文獻(xiàn),供大家進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究:
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)推薦:
- 王志剛,《聚氨酯仿木材料制備技術(shù)研究進(jìn)展》,《化工新型材料》,2021年第49卷。
- 李文濤,《聚氨酯催化劑DMDEE在仿木制品中的應(yīng)用分析》,《中國(guó)塑料》,2020年第34卷。
- 張曉明,《環(huán)保型聚氨酯仿木材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》,《塑料工業(yè)》,2019年第47卷。
國(guó)外文獻(xiàn)推薦:
- H. Ulrich, Polyurethane Catalysts: Mechanism and Application, Journal of Cellular Plastics, 2018.
- M. Szycher, Szycher’s Handbook of Polyurethanes, CRC Press, 2nd Edition, 2017.
- T. Saegusa, Recent Advances in Polyurethane Foaming Technology Using Delayed Action Catalysts, Polymer Engineering & Science, Vol. 60, Issue 5, 2020.
希望這篇文章能為大家打開(kāi)一扇通往聚氨酯世界的窗,也祝愿各位在材料研發(fā)的道路上越走越遠(yuǎn)!
【完】
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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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。
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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;
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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;
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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);
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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;
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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);
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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;
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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;
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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%;
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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;
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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;
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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。