用于制備高絕熱、高抗壓聚氨酯硬泡板材的N-甲基二環己胺

各位朋友，化工界的同仁們，大家好！今天咱們聊點兒實在的，聊聊保溫隔熱界的“扛把子”——聚氨酯硬泡板材，更要扒一扒制造這“金鐘罩鐵布衫”的幕后功臣之一：N-甲基二環己胺。

開場白：硬泡板材，保暖隔熱界的“變形金剛”

大家有沒有過這樣的體驗：寒冬臘月，裹著厚厚的羽絨服瑟瑟發抖；盛夏酷暑，空調呼呼作響也趕不走身上的粘膩。這時候，如果你的房子有一層給力的“保護罩”，那感覺肯定不一樣。而聚氨酯硬泡板材，就是這樣一位能扛冷暖、防噪音的“變形金剛”。

它就像給建筑穿上了一層厚厚的“棉襖”，隔絕了外界的冷熱侵襲，讓室內冬暖夏涼。而且，它還是一位“沉默衛士”，能有效降低噪音污染，給你一個安靜舒適的家。更厲害的是，這“棉襖”還很結實，抗壓能力杠杠的，不用擔心它會被壓垮。

主角登場：N-甲基二環己胺，催化反應的“加速器”

那么，這位“變形金剛”是怎么煉成的呢？這就要說到我們今天的主角：N-甲基二環己胺（簡稱MCHA）。它可不是板材的直接組成部分，而是一位隱藏在幕后的“魔法師”——催化劑。

大家可以把它想象成一位經驗豐富的“媒人”，在聚氨酯的合成反應中，它能巧妙地牽線搭橋，加速各種原料的“戀愛”進程，讓它們更快、更高效地結合在一起，終生成我們需要的聚氨酯硬泡。

MCHA的“自我介紹”：身份、性格與技能

• 化學身份： N-甲基二環己胺，化學式C13H25N，CAS號150-49-2。別看名字挺長，其實它就是個結構相對簡單的叔胺。
• 性格特征： 無色至淡黃色液體，具有胺類特有的氣味，有點像氨水，但沒那么刺鼻。它比較活潑好動，容易與其他物質發生反應。
• 技能專長： 作為一種高效的叔胺催化劑，MCHA主要負責加速聚氨酯反應中的兩個關鍵步驟：
  1. 異氰酸酯與多元醇的反應（凝膠反應）： 這個反應決定了聚氨酯的分子量和交聯密度，就像蓋房子時的“鋼筋混凝土結構”，決定了板材的強度和硬度。
  2. 異氰酸酯與水的反應（發泡反應）： 這個反應產生二氧化碳氣體，就像面包發酵一樣，讓聚氨酯膨脹成泡沫狀，形成板材內部的無數個小氣泡，從而賦予其優異的保溫隔熱性能。

MCHA的“工作原理”：催化反應的微觀世界

要理解MCHA的作用，我們得稍微進入一下微觀世界。聚氨酯的合成反應，說白了就是異氰酸酯（-NCO）與多元醇（-OH）或者水（H2O）之間的“親密接觸”。但是，如果沒有MCHA這位“媒人”，它們的反應速度會非常慢，效率很低。

MCHA的“魔法”在于，它能與異氰酸酯或者多元醇形成中間絡合物，降低反應的活化能，就像給它們之間搭了一座橋，讓它們更容易走到一起，從而加速反應的進行。

參數對比：MCHA vs 其他催化劑

市面上有很多種叔胺催化劑，MCHA憑什么脫穎而出，成為制備高絕熱、高抗壓聚氨酯硬泡板材的“首選”呢？下面我們來做一個簡單的對比：

催化劑類型	催化活性	發泡/凝膠平衡	對環境的影響	對終產品性能的影響
N-甲基二環己胺 (MCHA)	高	平衡	相對較低	優異的流動性，易于混合，更容易制備均勻的泡沫結構。 更高的閉孔率，更好的保溫性能。 更好的尺寸穩定性，不易變形。 提高板材的抗壓強度和耐磨性。 * 較低的殘留氣味。
三乙胺 (TEA)	較高	偏凝膠	較高	反應速度快，但容易導致泡沫過早凝膠，導致泡沫不均勻，閉孔率低。 刺激性氣味強。 * 影響板材的尺寸穩定性。
二乙胺基 (DEOA)	中等	偏發泡	中等	發泡反應較快，容易導致泡沫塌陷。 羥基官能團可能參與反應，影響聚氨酯的結構。
二甲基環己胺 (DMCHA)	高	平衡	中等	與MCHA性能相似，但氣味可能略重。 在高濕環境下，可能會釋放出少量胺類物質。
1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷 (DABCO)	非常高	偏凝膠	較高	催化活性極高，容易導致反應失控。 刺激性氣味強。 容易引起聚氨酯材料黃變。 對終產品的物理性能影響較大，需要精確控制用量。

從表格中可以看出，MCHA在催化活性、發泡/凝膠平衡、對環境的影響以及對終產品性能的影響等方面都表現出色，可謂是“全面發展”的優秀催化劑。

催化劑類型	催化活性	發泡/凝膠平衡	對環境的影響	對終產品性能的影響
N-甲基二環己胺 (MCHA)	高	平衡	相對較低	優異的流動性，易于混合，更容易制備均勻的泡沫結構。 更高的閉孔率，更好的保溫性能。 更好的尺寸穩定性，不易變形。 提高板材的抗壓強度和耐磨性。 * 較低的殘留氣味。
三乙胺 (TEA)	較高	偏凝膠	較高	反應速度快，但容易導致泡沫過早凝膠，導致泡沫不均勻，閉孔率低。 刺激性氣味強。 * 影響板材的尺寸穩定性。
二乙胺基 (DEOA)	中等	偏發泡	中等	發泡反應較快，容易導致泡沫塌陷。 羥基官能團可能參與反應，影響聚氨酯的結構。
二甲基環己胺 (DMCHA)	高	平衡	中等	與MCHA性能相似，但氣味可能略重。 在高濕環境下，可能會釋放出少量胺類物質。
1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷 (DABCO)	非常高	偏凝膠	較高	催化活性極高，容易導致反應失控。 刺激性氣味強。 容易引起聚氨酯材料黃變。 對終產品的物理性能影響較大，需要精確控制用量。

從表格中可以看出，MCHA在催化活性、發泡/凝膠平衡、對環境的影響以及對終產品性能的影響等方面都表現出色，可謂是“全面發展”的優秀催化劑。

MCHA的“獨門絕技”：高絕熱、高抗壓的秘密

那么，MCHA是如何幫助我們制備出高絕熱、高抗壓的聚氨酯硬泡板材的呢？

1. 均勻的泡沫結構： MCHA能促進反應的均勻進行，形成致密、均勻的閉孔泡沫結構。這些無數個封閉的小氣泡就像一個個獨立的“保溫瓶”，能有效阻止熱量的傳遞，從而提高板材的保溫隔熱性能。
2. 更高的閉孔率： 閉孔率是指泡沫中封閉氣泡所占的比例。閉孔率越高，保溫性能越好。MCHA能幫助提高聚氨酯硬泡的閉孔率，進一步提升其絕熱性能。
3. 優異的力學性能： MCHA能促進聚氨酯分子鏈之間的交聯，形成更強的網絡結構，從而提高板材的抗壓強度、彎曲強度和剪切強度，使其能夠承受更大的壓力和沖擊。
4. 良好的尺寸穩定性： MCHA能減少板材的收縮和膨脹，使其在不同的溫度和濕度條件下都能保持穩定的尺寸，避免因變形而影響使用效果。

實際應用：MCHA在聚氨酯硬泡板材生產中的“身影”

在聚氨酯硬泡板材的生產過程中，MCHA通常以很小的比例（通常為0.1%-1%）添加到聚氨酯原料中。雖然用量很小，但作用卻至關重要。

生產商會根據具體的配方和工藝要求，精確控制MCHA的用量，以達到佳的催化效果。過多的MCHA可能會導致反應過快，泡沫結構不穩定；而過少的MCHA則可能導致反應不完全，影響板材的性能。

注意事項：MCHA的“溫柔一面”與“安全守則”

雖然MCHA性能優異，但在使用過程中也需要注意一些事項：

• 刺激性： MCHA具有一定的刺激性，操作時應佩戴防護手套和眼鏡，避免直接接觸皮膚和眼睛。
• 易燃性： MCHA是易燃液體，應遠離火源和高溫。
• 通風： 在通風良好的環境下操作，避免吸入其蒸汽。
• 儲存： 儲存于陰涼、干燥、通風處，遠離氧化劑和酸類物質。

展望未來：MCHA的“綠色之路”

隨著環保意識的日益增強，對催化劑的環保性能也提出了更高的要求。未來的發展趨勢是開發更環保、更高效的催化劑，例如：

• 生物基催化劑： 利用可再生資源（如植物油）衍生的胺類化合物作為催化劑，減少對石油資源的依賴。
• 固體酸催化劑： 使用固體酸催化劑代替傳統的叔胺催化劑，避免胺類物質的揮發和排放。
• 低VOC催化劑： 開發揮發性有機化合物（VOC）含量更低的催化劑，減少對空氣的污染。

結尾：聚氨酯硬泡，未來可期

總而言之，N-甲基二環己胺作為一種高效的叔胺催化劑，在制備高絕熱、高抗壓聚氨酯硬泡板材中發揮著重要的作用。隨著技術的不斷進步和環保要求的日益提高，未來的聚氨酯硬泡板材將會更加綠色、環保、高效，為我們的生活帶來更多舒適和便利。

感謝大家的聆聽！希望今天的講座能讓大家對N-甲基二環己胺以及聚氨酯硬泡板材有更深入的了解。如果有任何問題，歡迎隨時提問，我們共同探討！

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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，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。