聚氨酯催化劑（泡沫）的選擇

一、發泡催化劑

聚氨酯催化劑（泡沫）可以提供各種各樣結構的聚合物，因此解決了廣泛的商業需求。催化劑種類的選擇深刻影響著泡沫的凝膠和發泡反應。催化劑的選擇影響泡沫

係統的整體反應，和對特定反應的選擇性。泡沫體係的反應選擇性是由體係的儲存時間，製品的形狀，和脫模（固化）時間來衡量。催化劑的選擇性影響反應平衡、

類型和不同鏈接方式聚合物的形成順序，以及泡沫體係的流動性。催化劑也影響最終所得泡沫的物理性質。

胺催化劑主要影響水和異氰酸酯之間的反應。他們通常被稱為發泡催化劑。然而，他們有不同程度的活性，促進多元醇和異氰酸酯之間的反應。胺催化劑的這一特性

對於具有很高固有反應活性的多元醇是很特別的。在一些配方中，隻用胺類催化劑。也有一些超濃無胺催化劑，如一些銻化合物，可作為發泡催化劑。

聚氨酯泡沫最常用的催化劑有叔胺、季胺，胺鹽類和金屬羧酸鹽（如Sn2+，Sn4+，或K+）。叔胺對發泡反應顯示出高選擇性，同時也影響凝膠和交聯反應。胺鹽

類和熱敏胺，如三乙烯二胺的鹽，主要是用來提供延遲反應。

錫類化合物是一類用來促進多元醇與異氰酸酯反應的催化劑。因此，它們被稱為作為凝膠催化劑。和胺催化劑一樣，有的配方中隻使用有機錫催化劑。金屬羧酸鹽對

於凝膠反應有強烈性。二價錫（Sn2+）化合物成本低，但它們水解不穩定。它們通常用在一個可以提供單獨催化劑組份的工藝應用中，如軟質大塊泡。錫化合物

（Sn4+）有更大的耐水解，可以加入組合料中，如軟質模塑泡沫。

三（二甲基氨基甲基）苯酚、2,4,6-三[ 3 -（二甲基氨基）丙基]六氫三嗪、季銨鹽類和一些鉀類化合物對三聚反應有強烈的選擇性。

平衡催化劑

在沒有催化劑存在條件下，異氰酸酯和羥基基團之間的實際反應速率太慢。無催化劑時，聚氨酯泡沫也可發泡，但是泡沫體可能不會完全固化，也得不到優良的物理

性能。氨基甲酸酯的反應主要由堿性材料來催化的。例如：1,3-丙二胺、四甲基丁烷二胺、二乙醇胺和三乙胺等叔胺都得到了廣泛的應用。

在聚氨酯硬泡發泡係統中使用的CO2由水-異氰酸酯反應形成，氨基脲酸酯反應和氨基甲酸酯反應之間的相對速率的平衡是必要的。如果氨基甲酸酯反應速度不夠快

，氣體不會被泡孔包圍，也不會形成泡沫。相反的，如果氨基甲酸酯反應太快，在氣體形成之前，聚合物已經形成，則會導致泡沫體的密度過高。凝膠反應比氨基甲

酸酯反應更難通過催化劑的手段去控製。

叔胺可單獨作為催化劑使用，但對於噴塗等一些應用，需要更快的凝膠速度。金屬鹽類，特別是錫鹽類，可以單獨使用或與叔胺催化劑的組合使用，用於加速泡沫凝

膠反應。辛酸亞錫和二月桂酸二丁基錫對硬質聚氨酯更具重要性。辛酸亞錫在堿性催化劑存在下將水解，會失去活性。室溫下辛酸亞錫和水共存時，隻有幾個小時的

穩定期。

二月桂酸二丁基錫在主樹脂體係中可穩定存在數月時間。因此，對於一些需要一定儲存期的包裝泡沫體係，優選考慮使用二月桂酸二丁基錫催化劑。

延遲催化劑也已廣泛應用。還有一些緩衝胺催化劑，即在酸性物質存在的條件下，胺催化劑的活性被抑製。酸性物質可以用來延緩氨基甲酸酯的反應。氯化氫和苯甲

酰氯已用於與胺類催化劑組合來控製反應速率。少量的酸就可以使得發泡時間從2.2分鍾增加至6分鍾。

溫度也可以用來控製聚氨酯發泡反應，溫度越高，發泡速度越快。有些需要延遲的硬質聚氨酯發泡係統，其所有原料的混合將在特別低的溫度（約−300°F）下進行

。當這些係統被加熱時，係統就會發泡。

對於CO2發泡體係，可隻用叔胺作催化劑。然而，對於物理發泡劑體係，由於物理發泡劑的冷卻效果，需要一個更高活性的催化劑。錫催化劑和叔胺之間存在協同作

用。聚醚或聚酯一次成型體係和預聚體體係的硬質泡沫，因為他們交聯度足夠大，凝膠速度足夠快，隻用叔胺催化劑就能滿足發泡要求。叔胺的結構對其催化效率影

響很大，因此對泡沫生產也有較大的影響。聚氨酯催化劑的催化活性隨著胺的堿性增加而增加，並且隨著氨基氮的空間位阻的降低而增加。