單組分聚氨酯催干劑DMDEE在濕氣固化聚氨酯體系中的核心作用

聚氨酯材料，從我們日常生活中常見的沙發(fā)、床墊，到工業(yè)上的密封膠、涂料、膠黏劑，幾乎無處不在。而單組分濕氣固化聚氨酯（Moisture-Curing Polyurethane）體系，因其無需復雜的雙組分混合工藝，施工方便、環(huán)保性好，近年來在建筑、汽車、電子等領域得到了廣泛應用。然而，這類材料的固化過程依賴于環(huán)境中的濕氣，而濕氣的多少、溫度的高低，往往決定了固化速度的快慢。這就催生了一個關鍵角色——催干劑。而在眾多催干劑中，DMDEE（N,N-二甲基胺）因其優(yōu)異的催化性能，逐漸成為單組分濕氣固化聚氨酯體系中不可或缺的“加速器”。

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一、DMDEE是什么？它為何能成為聚氨酯催干劑中的“佼佼者”？

DMDEE，全稱N,N-二甲基胺，英文名Dimethylethanolamine，化學式為C4H11NO，是一種無色至淺黃色的液體，具有輕微的氨味。它屬于叔胺類化合物，具有較強的堿性，在聚氨酯反應中主要作為催化劑使用。

在濕氣固化聚氨酯體系中，其核心反應是異氰酸酯（—NCO）與水（H2O）的反應，生成氨基甲酸（—NH—CO—O—），進而釋放出二氧化碳（CO2），并繼續(xù)與未反應的異氰酸酯反應形成脲鍵（—NH—CO—NH—），從而實現材料的交聯和固化。這個反應速度較慢，特別是在低溫、低濕環(huán)境下，固化時間可能長達數天甚至更久。

這時候，DMDEE就派上用場了。它通過提供堿性環(huán)境，加速水與異氰酸酯的反應速率，從而顯著提升固化速度，縮短施工周期。更重要的是，DMDEE不像某些金屬類催化劑（如錫類催化劑）那樣存在毒性問題，因此在環(huán)保要求日益嚴格的今天，其應用前景十分廣闊。

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二、DMDEE在濕氣固化聚氨酯體系中的作用機制

在濕氣固化聚氨酯體系中，DMDEE主要通過以下幾種機制發(fā)揮作用：

1. 提高反應活性：DMDEE作為堿性催化劑，能有效降低異氰酸酯與水之間的反應活化能，從而加快反應速度。
2. 調節(jié)pH值：DMDEE的加入可提高體系的pH值，使水更容易解離，從而促進與異氰酸酯的反應。
3. 促進CO?釋放：水與異氰酸酯反應生成CO?，DMDEE能加速這一過程，有助于氣泡的釋放，減少材料中的氣孔缺陷。
4. 改善表面固化性能：由于DMDEE具有一定的揮發(fā)性，它可以在材料表面富集，加速表干，避免施工過程中表面被污染或破壞。

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三、DMDEE與其他常見催干劑的對比

在濕氣固化聚氨酯體系中，常用的催干劑除了DMDEE，還有以下幾種：

催干劑類型	化學名稱	特點	優(yōu)點	缺點
DMDEE	N,N-二甲基胺	叔胺類，堿性較強	催化效率高，環(huán)保，價格適中	稍有氨味，揮發(fā)性較強
DMP-30	2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚	叔胺類，苯酚衍生物	催化能力強，適用于多種聚氨酯體系	有顏色，可能影響淺色制品
DBTDL	二月桂酸二丁基錫	金屬催化劑	催化效率極高	毒性較高，環(huán)保性差
TEA	三胺	多官能堿性催化劑	成本低，來源廣	催化效果一般，易吸濕
K-KAT 348	胺類催化劑	專為濕氣固化設計	催化效率高，氣味小	價格較高

從上表可以看出，DMDEE在催化效率、環(huán)保性、成本等方面都具有較好的平衡，因此在濕氣固化聚氨酯體系中被廣泛采用。

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四、DMDEE的物理化學參數一覽

為了更好地理解DMDEE的性能，我們來看看它的主要物理化學參數：

參數	數值	單位	備注
分子量	89.14	g/mol	—
外觀	無色至淺黃色透明液體	—	—
沸點	134–136	℃	常壓下
密度	0.938–0.945	g/cm3	25℃
pH值（1%水溶液）	11.5–12.0	—	堿性明顯
溶解性	易溶于水、、等	—	—
揮發(fā)性	中等	—	可在表面富集
氣味	有輕微氨味	—	—
閃點	43	℃	可燃，需注意儲存安全
儲存條件	陰涼通風處，避光密封	—	避免高溫和潮濕

這些參數決定了DMDEE在聚氨酯體系中的應用方式和效果。例如，它的堿性決定了它能有效催化水與異氰酸酯的反應；它的揮發(fā)性則有助于表面快速固化，但同時也要求在使用過程中注意通風和密封保存。

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五、DMDEE在實際應用中的表現

1. 在聚氨酯密封膠中的應用

在建筑密封膠中，濕氣固化聚氨酯密封膠因其優(yōu)異的彈性、耐候性和粘接性能而廣受歡迎。然而，在冬季或潮濕環(huán)境中，固化速度往往成為施工的一大瓶頸。加入DMDEE后，不僅表干時間可縮短至幾小時，整體固化時間也大大縮短，極大地提高了施工效率。

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五、DMDEE在實際應用中的表現

1. 在聚氨酯密封膠中的應用

在建筑密封膠中，濕氣固化聚氨酯密封膠因其優(yōu)異的彈性、耐候性和粘接性能而廣受歡迎。然而，在冬季或潮濕環(huán)境中，固化速度往往成為施工的一大瓶頸。加入DMDEE后，不僅表干時間可縮短至幾小時，整體固化時間也大大縮短，極大地提高了施工效率。

2. 在聚氨酯防水涂料中的應用

防水涂料要求快速表干，避免雨水沖刷造成涂層破壞。DMDEE的加入使得涂料在表面迅速形成保護膜，同時內部繼續(xù)固化，兼顧了表干與實干的平衡。

3. 在電子灌封膠中的應用

電子灌封膠要求低氣味、環(huán)保、快速固化，以適應自動化生產。DMDEE作為低毒、高效的催化劑，能夠滿足這些苛刻條件，成為電子行業(yè)的優(yōu)選催干劑之一。

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六、DMDEE使用中的注意事項

盡管DMDEE性能優(yōu)良，但在實際使用中仍需注意以下幾點：

1. 添加量控制：一般推薦添加量為樹脂總質量的0.1%–1.0%，過量使用可能導致材料發(fā)脆或延長實干時間。
2. 儲存安全：DMDEE具有一定的揮發(fā)性和可燃性，應儲存在陰涼通風處，遠離火源。
3. 與體系兼容性：不同聚氨酯體系對DMDEE的敏感程度不同，建議在使用前進行小試。
4. 操作環(huán)境：使用時應保持通風，避免吸入蒸氣，必要時佩戴防護裝備。

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七、DMDEE的市場前景與發(fā)展趨勢

隨著全球對環(huán)保材料的需求日益增長，金屬類催化劑因毒性問題正逐步被取代，而DMDEE等有機叔胺類催化劑因其環(huán)保、高效、安全等優(yōu)點，正成為市場的主流選擇。

此外，隨著聚氨酯行業(yè)向高性能、多功能、低VOC（揮發(fā)性有機物）方向發(fā)展，DMDEE的應用也在不斷拓展。例如，近年來出現的“延遲催化”技術，就是通過控制DMDEE的釋放速度，來實現更精確的固化控制，滿足不同應用場景的需求。

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八、結語：DMDEE——聚氨酯世界中的“加速器”

如果說聚氨酯是一輛汽車，那么DMDEE就是那臺強勁的發(fā)動機，讓它跑得更快、更穩(wěn)、更環(huán)保。它雖然不是聚氨酯體系的主角，卻在關鍵時刻發(fā)揮著不可替代的作用。

正如一位老化工人曾對我說：“DMDEE就像我們廚房里的味精，加多了會苦，加少了沒味，但只要用對了量，整個體系就‘活’了?！?/p>

在未來，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格和用戶對施工效率的更高要求，DMDEE無疑將在濕氣固化聚氨酯體系中扮演越來越重要的角色。

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九、參考文獻

國內文獻：

1. 張偉, 李強. 濕氣固化聚氨酯密封膠的制備與性能研究[J]. 《高分子材料科學與工程》, 2019, 35(4): 78–83.
2. 王麗, 陳剛. 聚氨酯催干劑的研究進展[J]. 《化工新型材料》, 2020, 48(3): 45–49.
3. 劉洋, 趙磊. 有機胺類催化劑在濕氣固化聚氨酯中的應用[J]. 《粘接》, 2021, 42(2): 112–116.

國外文獻：

1. G. Oertel, Polyurethane Handbook, 2nd Edition, Hanser Publishers, 1994.
2. J. H. Saunders, K. C. Frisch, Polyurethanes: Chemistry and Technology, Part I, Interscience Publishers, 1962.
3. M. Szycher, Szycher’s Handbook of Polyurethanes, CRC Press, 2nd Edition, 2017.
4. R. N. Wakelyn, Polyurethane Catalysts: Mechanism, Performance and Environmental Aspects, Journal of Coatings Technology, 2001, 73(917): 45–52.

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這篇文章從DMDEE的化學性質、作用機制、實際應用、與其他催干劑的對比等多個角度，全面分析了它在濕氣固化聚氨酯體系中的核心作用。希望讀者能從中獲得對DMDEE更深入的理解，也為實際應用提供參考。

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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)保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；

• 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，組合料儲存時間長；

• 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，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，具有很強的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強；

• 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，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• 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構泡沫，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 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。