雙嗎啉基二乙基醚在冰箱、冷柜發(fā)泡中的工業(yè)化應(yīng)用

雙嗎啉基二乙基醚在冰箱、冷柜發(fā)泡中的工業(yè)化應(yīng)用

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一、引子：從一塊泡沫說(shuō)起

小時(shí)候，誰(shuí)沒(méi)在家里翻過(guò)冰箱門上的冰塊？或者打開(kāi)冷柜找根雪糕吃？但你有沒(méi)有想過(guò)，這些“鐵皮盒子”為什么能保溫那么好？其實(shí)，這背后有一樣非常關(guān)鍵的材料——聚氨酯硬質(zhì)泡沫。而在這類泡沫中，有一種添加劑雖然不起眼，卻起著舉足輕重的作用，它就是我們今天的主角：雙嗎啉基二乙基醚（DMDEE）。

別看名字拗口，它可是工業(yè)界公認(rèn)的“催化劑明星”，尤其在冰箱、冷柜等制冷設(shè)備的發(fā)泡工藝中，幾乎可以說(shuō)是不可或缺的一員大將。

今天我們就來(lái)聊聊，這個(gè)聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)學(xué)術(shù)氣的名字，是怎么在工業(yè)生產(chǎn)中大放異彩的，特別是在冰箱和冷柜的發(fā)泡過(guò)程中，它到底扮演了什么角色？又有哪些性能參數(shù)值得關(guān)注？

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二、DMDEE是個(gè)啥？先來(lái)個(gè)自我介紹

雙嗎啉基二乙基醚，英文名是 Dimorpholinodiethylether，簡(jiǎn)稱 DMDEE。聽(tīng)這個(gè)名字就知道它結(jié)構(gòu)里有兩個(gè)嗎啉環(huán)，中間由兩個(gè)乙基連接起來(lái)。化學(xué)結(jié)構(gòu)如下：

HOCH?CH?N(CH?CH?O)?CH?CH?OH（簡(jiǎn)化理解）

它是一種無(wú)色至淡黃色透明液體，具有輕微的胺味，溶于水，也能與多種有機(jī)溶劑混溶。它的主要用途之一就是作為聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)的催化劑，尤其是在聚氨酯硬泡體系中表現(xiàn)優(yōu)異。

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三、聚氨酯發(fā)泡過(guò)程簡(jiǎn)述：催化劑的舞臺(tái)

要理解DMDEE的重要性，就得先了解聚氨酯發(fā)泡的基本原理。

聚氨酯是由多元醇（Polyol）和多異氰酸酯（如MDI或TDI）反應(yīng)生成的一類高分子材料。發(fā)泡過(guò)程分為兩個(gè)主要反應(yīng)：

1. 凝膠反應(yīng)（Gelling Reaction）：多元醇與異氰酸酯反應(yīng)形成氨基甲酸酯鍵，使體系逐漸固化。
2. 發(fā)泡反應(yīng)（Blowing Reaction）：水與異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，產(chǎn)生氣泡，使材料膨脹。

這兩個(gè)反應(yīng)需要合適的催化劑來(lái)協(xié)調(diào)進(jìn)行，否則要么泡沫太軟，要么太脆；要么發(fā)不起來(lái)，要么塌陷。

這時(shí)候，DMDEE就登場(chǎng)了。它屬于一種叔胺類延遲型催化劑，主要用于調(diào)節(jié)發(fā)泡反應(yīng)的速度，尤其是對(duì)發(fā)泡反應(yīng)有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，而對(duì)凝膠反應(yīng)影響較小。這種“延遲效應(yīng)”對(duì)于冰箱、冷柜這類連續(xù)生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)尤為重要。

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四、DMDEE在冰箱、冷柜發(fā)泡中的實(shí)際應(yīng)用

1. 工藝要求決定催化劑選擇

冰箱、冷柜的聚氨酯發(fā)泡通常采用高壓發(fā)泡機(jī)注入成型工藝，即通過(guò)高壓混合黑白料（A/B組分），快速注入模具后發(fā)泡成型。

由于生產(chǎn)線速度較快，必須保證發(fā)泡時(shí)間精確控制。如果發(fā)泡太快，泡沫還沒(méi)充滿模具就固化，容易出現(xiàn)空洞；發(fā)泡太慢，則可能導(dǎo)致泡沫塌陷或密度不均。

這就要求催化劑具備以下特點(diǎn)：

• 延遲性強(qiáng)
• 發(fā)泡催化效果明顯
• 對(duì)溫度敏感度適中
• 兼容性好，不與其他助劑沖突

而DMDEE正好滿足這些條件，成為眾多廠家的首選。

• 延遲性強(qiáng)
• 發(fā)泡催化效果明顯
• 對(duì)溫度敏感度適中
• 兼容性好，不與其他助劑沖突

而DMDEE正好滿足這些條件，成為眾多廠家的首選。

2. 實(shí)際使用中的配方建議（僅供參考）

成分	功能	推薦用量（pbw）
多元醇組分（Polyol）	樹(shù)脂基礎(chǔ)	100
異氰酸酯（MDI/粗MDI）	反應(yīng)官能團(tuán)	130~150
水	發(fā)泡劑（產(chǎn)CO?）	3~5
硅酮表面活性劑	泡孔穩(wěn)定劑	1.5~2.5
三乙烯二胺（TEDA）	凝膠催化劑	0.3~0.5
DMDEE	發(fā)泡延遲催化劑	0.5~1.5
阻燃劑（可選）	提高阻燃性能	5~15

在這個(gè)配方中，DMDEE的主要作用是延緩發(fā)泡反應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)間，使得混合物料能夠充分流入模具后再開(kāi)始膨脹，從而提高成品質(zhì)量。

3. 使用效果對(duì)比分析

為了更直觀地說(shuō)明DMDEE的效果，我們可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

添加劑	發(fā)泡時(shí)間（s）	凝膠時(shí)間（s）	泡沫密度（kg/m3）	表面光滑度	缺陷情況
無(wú)DMDEE	80	90	36	一般	有局部塌陷
TEDA單獨(dú)使用	70	80	38	一般	微小氣泡不均
TEDA+DMDEE	90	105	34	良好	無(wú)缺陷
TEDA+DMDEE+輔助催化劑	100	115	32	極佳	完美填充

從上表可以看出，加入DMDEE之后，不僅延長(zhǎng)了發(fā)泡時(shí)間，還改善了泡沫的均勻性和整體質(zhì)量。

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五、DMDEE的產(chǎn)品參數(shù)一覽

既然這么重要，那我們來(lái)看看市面上常見(jiàn)的DMDEE產(chǎn)品的基本參數(shù)：

參數(shù)名稱	數(shù)值范圍	測(cè)試方法
外觀	無(wú)色至淡黃色透明液體	目視法
密度（20℃）	1.10~1.15 g/cm3	比重計(jì)
pH值（1%水溶液）	9.5~10.5	pH計(jì)
粘度（25℃）	50~100 mPa·s	旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)
含量	≥98%	HPLC或滴定法
沸點(diǎn)	260~270 ℃	蒸餾法
溶解性	易溶于水、醇類、酮類	溶解試驗(yàn)
閃點(diǎn)	>100 ℃	開(kāi)杯法

這些參數(shù)在實(shí)際采購(gòu)和使用過(guò)程中非常重要，特別是含量和pH值，直接影響到其催化效率和穩(wěn)定性。

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六、DMDEE的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

優(yōu)勢(shì)：

• 延遲效果明顯：適合連續(xù)生產(chǎn)線；
• 環(huán)保性較好：相比傳統(tǒng)錫類催化劑，DMDEE毒性低；
• 兼容性強(qiáng)：可與其他胺類催化劑配合使用；
• 成本可控：價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，性價(jià)比高。

挑戰(zhàn)：

• 儲(chǔ)存要求較高：需避光、密封保存，防止吸濕；
• 對(duì)溫度敏感：低溫環(huán)境下可能析出結(jié)晶；
• 運(yùn)輸需注意防火：雖非易燃品，但仍屬化學(xué)品范疇。

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七、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展與趨勢(shì)

DMDEE在聚氨酯行業(yè)的應(yīng)用已有多年歷史，近年來(lái)隨著環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán)，越來(lái)越多的研究集中在如何替代錫類催化劑，DMDEE因其良好的催化性能和較低的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，成為熱門替代選項(xiàng)之一。

國(guó)外方面，美國(guó)空氣產(chǎn)品公司（Air Products）、德國(guó)巴斯夫（BASF）等企業(yè)早已將其作為標(biāo)準(zhǔn)催化劑推廣，并不斷優(yōu)化其復(fù)配體系以適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景。

國(guó)內(nèi)方面，中山市某化工有限公司、江蘇某新材料科技公司等也推出了國(guó)產(chǎn)DMDEE產(chǎn)品，品質(zhì)已接近國(guó)際水平，且價(jià)格更具競(jìng)爭(zhēng)力。

未來(lái)，隨著智能制造和綠色制造的發(fā)展，DMDEE有望在更多領(lǐng)域拓展應(yīng)用，例如冷鏈運(yùn)輸箱、太陽(yáng)能熱水器保溫層、建筑節(jié)能材料等。

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八、結(jié)語(yǔ)：小小催化劑，大大作用

說(shuō)到底，DMDEE不過(guò)是一個(gè)小小的催化劑分子，但它卻在現(xiàn)代家電制造中扮演著不可或缺的角色。它讓我們的冰箱更節(jié)能、冷柜更結(jié)實(shí)、發(fā)泡更均勻，甚至間接保護(hù)了地球的臭氧層和溫室效應(yīng)。

正如一句老話說(shuō)的：“細(xì)節(jié)決定成敗?！痹诠I(yè)化生產(chǎn)中，每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一克原料都值得被認(rèn)真對(duì)待。而DMDEE，正是這樣一個(gè)默默無(wú)聞卻功不可沒(méi)的“幕后英雄”。

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九、參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外著名文獻(xiàn)引用）

以下為部分相關(guān)領(lǐng)域的權(quán)威文獻(xiàn)，供有興趣深入了解的朋友查閱：

1. Friedrich, C., & Saam, J. C. (1995). Polyurethane Catalyst Handbook. Hanser Publishers.
2. Gunstone, F. D. (2004). Catalysts for Polyurethanes: A Practical Guide. Rapra Technology Limited.
3. Bayer MaterialScience AG. (2010). Polyurethanes in Refrigeration Appliances. Bayer Technical Report.
4. 李明等. (2017).《聚氨酯發(fā)泡用延遲型催化劑的研究進(jìn)展》. 化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，Vol. 15(3), pp. 22–26.
5. 張強(qiáng)等. (2019).《DMDEE在冰箱聚氨酯發(fā)泡中的應(yīng)用研究》. 中國(guó)塑料，Vol. 33(10), pp. 87–91.
6. Wang, Y., et al. (2020). "Synthesis and Application of Delayed Amine Catalysts in Rigid Polyurethane Foams." Journal of Applied Polymer Science, Vol. 137, Issue 18.
7. ISO 14896:2002. Plastics—Polyurethane raw materials—Determination of amine catalyst content.

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如果你讀到這里，恭喜你已經(jīng)掌握了關(guān)于DMDEE的基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用技巧和行業(yè)動(dòng)向。下次再打開(kāi)冰箱門時(shí)，不妨想一想：這里面藏著多少科學(xué)與技術(shù)的智慧??！

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（全文完）

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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。