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延遲型弱發(fā)泡催化劑在低密度、高回彈泡沫和超軟泡沫中的應(yīng)用前景

延遲型弱發(fā)泡催化劑在低密度、高回彈泡沫與超軟泡沫中的應(yīng)用前景


一、引言:泡沫的世界,催化劑的江湖

如果你問(wèn)一個(gè)搞聚氨酯的人:“你怕什么?”他可能會(huì)說(shuō),“催化劑選錯(cuò)了”。別笑,這可是真的。催化劑在聚氨酯發(fā)泡過(guò)程中,就像樂(lè)隊(duì)的指揮,指揮得好,泡沫就柔順、均勻、彈性十足;指揮得不好,泡沫就發(fā)脆、塌陷、甚至“炸鍋”。

而在眾多催化劑中,延遲型弱發(fā)泡催化劑就像一位“慢熱型”的指揮家,它不急著上臺(tái),而是等節(jié)奏差不多了才開(kāi)始發(fā)力,這樣做的好處是給泡沫一個(gè)“緩沖期”,避免反應(yīng)太猛、發(fā)泡太快,從而影響終的結(jié)構(gòu)和性能。

特別是在低密度、高回彈泡沫和超軟泡沫中,這種催化劑的作用尤為關(guān)鍵。今天我們就來(lái)聊聊它的“江湖地位”和“應(yīng)用前景”。


二、延遲型弱發(fā)泡催化劑:什么是它,它能干嘛?

1. 定義與原理

延遲型弱發(fā)泡催化劑,顧名思義,是一種在反應(yīng)初期活性較低,隨著溫度升高或反應(yīng)進(jìn)行逐漸釋放催化能力的催化劑。它不會(huì)讓聚氨酯體系在混合后立即劇烈反應(yīng),而是“慢半拍”地啟動(dòng)發(fā)泡反應(yīng)。

這種“慢熱”特性,非常適合用于需要較長(zhǎng)乳白時(shí)間和較長(zhǎng)流動(dòng)時(shí)間的泡沫體系,比如低密度、高回彈泡沫和超軟泡沫。

2. 常見(jiàn)類型

目前市面上常見(jiàn)的延遲型弱發(fā)泡催化劑主要包括以下幾類:

類型 代表產(chǎn)品 特點(diǎn)
胺類延遲催化劑 DABCO TMR系列、TEDA緩釋型 延遲效果明顯,適用于TDI體系
金屬類延遲催化劑 有機(jī)錫緩釋型(如T-12緩釋劑) 活性適中,適合高回彈配方
復(fù)合型催化劑 Niax A-系列、Polycat 46等 兼具延遲與發(fā)泡調(diào)節(jié)能力
溫控型催化劑 特殊結(jié)構(gòu)的叔胺 溫度越高,催化越強(qiáng)

這些催化劑各有千秋,選擇時(shí)需根據(jù)具體泡沫類型、原料體系(如TDI/MDI)、工藝條件等因素綜合考慮。


三、低密度泡沫:輕盈如風(fēng),催化劑是關(guān)鍵

低密度泡沫廣泛用于床墊、坐墊、汽車內(nèi)飾等領(lǐng)域。它要求泡沫既輕又柔軟,同時(shí)還要保持一定的支撐性和回彈性。

1. 難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

低密度泡沫密度通常在18~30 kg/m3之間,這意味著發(fā)泡劑用量大、反應(yīng)體系稀薄,容易出現(xiàn)以下問(wèn)題:

  • 反應(yīng)過(guò)快,導(dǎo)致泡沫塌陷;
  • 泡孔結(jié)構(gòu)不均勻,影響手感;
  • 回彈性差,使用體驗(yàn)不佳。

2. 延遲催化劑的“救場(chǎng)”表現(xiàn)

延遲型催化劑的引入,可以有效解決上述問(wèn)題:

  • 延長(zhǎng)乳白時(shí)間:使物料在模具中流動(dòng)更均勻;
  • 控制發(fā)泡速度:避免局部膨脹過(guò)快;
  • 優(yōu)化泡孔結(jié)構(gòu):形成更均勻、細(xì)膩的泡孔。

以某款床墊用低密度高回彈泡沫為例,使用DABCO TMR-2作為延遲催化劑后,其乳白時(shí)間從原來(lái)的8秒延長(zhǎng)至15秒,泡孔均勻度提升20%,回彈性提高15%以上。

參數(shù) 未使用延遲催化劑 使用延遲催化劑
乳白時(shí)間(秒) 8 15
回彈性(%) 38 44
泡孔均勻度(目測(cè)) 一般 良好
密度(kg/m3) 26 25

四、高回彈泡沫:彈得高,還得穩(wěn)得住

高回彈泡沫(HR泡沫)廣泛用于汽車座椅、辦公椅、運(yùn)動(dòng)護(hù)具等領(lǐng)域,其特點(diǎn)是“回彈快、支撐好、不塌陷”。

1. 高回彈泡沫的“性格”

高回彈泡沫的典型配方多采用MDI體系,配合高官能度聚醚,要求催化劑在控制發(fā)泡反應(yīng)的同時(shí),還能促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng),從而提高材料的彈性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1. 高回彈泡沫的“性格”

高回彈泡沫的典型配方多采用MDI體系,配合高官能度聚醚,要求催化劑在控制發(fā)泡反應(yīng)的同時(shí),還能促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng),從而提高材料的彈性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2. 延遲催化劑的“助攻”

在這種體系中,延遲型弱發(fā)泡催化劑的主要作用是:

  • 延緩初期反應(yīng),防止物料過(guò)早固化;
  • 促進(jìn)后期交聯(lián),提升回彈性;
  • 優(yōu)化泡孔結(jié)構(gòu),增強(qiáng)材料的壓縮永久變形性能。

例如,某廠家在生產(chǎn)汽車座椅用HR泡沫時(shí),使用Polycat 46作為延遲催化劑,結(jié)果如下:

參數(shù) 對(duì)比組(無(wú)延遲) 實(shí)驗(yàn)組(加Polycat 46)
回彈性(%) 42 49
壓縮永久變形(%) 12 7
表面開(kāi)孔率 一般 良好
工藝穩(wěn)定性 一般

從數(shù)據(jù)可以看出,延遲催化劑的加入顯著提升了泡沫的整體性能,尤其是在回彈性和耐久性方面。


五、超軟泡沫:軟得有底線,彈得有節(jié)制

超軟泡沫主要用于枕頭、靠墊、嬰兒用品等對(duì)觸感要求極高的產(chǎn)品。它的密度更低,通常在12~20 kg/m3之間,手感柔軟如云,但制作難度也更大。

1. 制作難點(diǎn)

  • 發(fā)泡劑用量大,體系??;
  • 反應(yīng)控制難,容易出現(xiàn)“塌陷”或“泡不起來(lái)”;
  • 泡孔結(jié)構(gòu)容易不均勻,影響手感。

2. 延遲催化劑的“溫柔引導(dǎo)”

在超軟泡沫中,延遲催化劑的作用尤為關(guān)鍵:

  • 延長(zhǎng)乳白時(shí)間,讓物料充分流動(dòng);
  • 控制發(fā)泡速度,防止泡沫“炸鍋”;
  • 優(yōu)化泡孔結(jié)構(gòu),提升柔軟度和手感。

某廠家在開(kāi)發(fā)一款嬰兒枕頭用超軟泡沫時(shí),采用了Niax A-1和DABCO TMR-2的復(fù)合催化劑體系,取得了良好效果:

參數(shù) 對(duì)比組 實(shí)驗(yàn)組
密度(kg/m3) 18 16
回彈性(%) 30 35
手感評(píng)分(1~10) 6.5 8.5
工藝穩(wěn)定性 一般

由此可見(jiàn),延遲催化劑不僅提升了產(chǎn)品的舒適性,還增強(qiáng)了工藝的可重復(fù)性和穩(wěn)定性。


六、產(chǎn)品參數(shù)與推薦配方

為了更直觀地了解延遲型弱發(fā)泡催化劑的應(yīng)用,以下是一些常見(jiàn)產(chǎn)品及其推薦使用參數(shù):

常見(jiàn)延遲催化劑產(chǎn)品參數(shù)表:

催化劑名稱 類型 推薦用量(phr) 延遲效果 適用體系 備注
DABCO TMR-2 胺類 0.3~0.6 強(qiáng) TDI/MDI 適合低密度泡沫
Polycat 46 復(fù)合胺類 0.2~0.5 MDI 提升回彈性
Niax A-1 胺類 0.2~0.4 強(qiáng) TDI 適合超軟泡沫
T-12緩釋型 有機(jī)錫 0.1~0.2 MDI 用于高回彈體系
TEDA緩釋劑 胺類 0.3~0.5 強(qiáng) TDI 控制初期反應(yīng)

推薦配方示例(高回彈泡沫):

組分 用量(phr)
聚醚多元醇(官能度3.0) 100
MDI(指數(shù)105) 45
3.5
延遲催化劑(Polycat 46) 0.4
開(kāi)孔劑 1.5
硅油 1.0

此配方在實(shí)際生產(chǎn)中表現(xiàn)出良好的工藝穩(wěn)定性和泡沫性能。


七、結(jié)語(yǔ):催化劑雖小,作用不小

延遲型弱發(fā)泡催化劑雖然在配方中只是“配角”,但它的作用卻不可小覷。它像一位耐心的導(dǎo)演,不急于出鏡,卻在關(guān)鍵時(shí)刻掌控全局,讓泡沫的“人生”更加精彩。

無(wú)論是低密度泡沫的輕盈飄逸,還是高回彈泡沫的活力四射,亦或是超軟泡沫的溫柔細(xì)膩,延遲催化劑都在其中扮演著不可或缺的角色。

未來(lái),隨著環(huán)保要求的提升、原料體系的多樣化以及終端應(yīng)用的個(gè)性化,延遲型催化劑將有更廣闊的應(yīng)用空間。它不僅是技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn),更是聚氨酯行業(yè)不斷追求品質(zhì)與效率的縮影。


參考文獻(xiàn):

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn):

  1. 張立軍, 李華. 聚氨酯泡沫塑料[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.
  2. 王建國(guó), 劉曉東. 延遲型催化劑在高回彈泡沫中的應(yīng)用研究[J]. 聚氨酯工業(yè), 2020, 35(3): 22-26.
  3. 陳曉峰, 趙偉. 低密度高回彈泡沫的制備與性能研究[J]. 塑料科技, 2021, 49(2): 45-49.

國(guó)外文獻(xiàn):

  1. H. Ulrich. Catalysts for Polyurethane Foams: A Review[J]. Journal of Cellular Plastics, 2015, 51(4): 335-352.
  2. G. Lagasse, R. Mathers. Delayed Action Catalysts in Flexible Foam Applications[J]. Polyurethane World Congress, 2017.
  3. M. Szycher. Szycher’s Handbook of Polyurethanes[M]. CRC Press, 2019.
  4. A. N. Netravali, R. J. Mohanty. Advances in Polyurethane Foams: Materials, Processing and Applications[J]. Progress in Polymer Science, 2020, 100: 1-25.

寫在后:
催化劑的世界,看似不起眼,實(shí)則千變?nèi)f化。它不像主料那樣“顯眼”,也不像設(shè)備那樣“搶鏡”,但它就像一位幕后英雄,默默成就每一個(gè)完美的泡沫。希望這篇文章,能為你打開(kāi)一扇了解它的窗戶。

====================聯(lián)系信息=====================

聯(lián)系人: 吳經(jīng)理

手機(jī)號(hào)碼: 18301903156 (微信同號(hào))

聯(lián)系電話: 021-51691811

公司地址: 上海市寶山區(qū)淞興西路258號(hào)

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公司其它產(chǎn)品展示:

  • NT CAT T-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系,快速固化。

  • NT CAT UL1 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性,活性略低于T-12。

  • NT CAT UL22 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,活性比T-12高,優(yōu)異的耐水解性能。

  • NT CAT UL28 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,該系列催化劑中活性高,常用于替代T-12。

  • NT CAT UL30 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性。

  • NT CAT UL50 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性。

  • NT CAT UL54 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,中等催化活性,耐水解性良好。

  • NT CAT SI220 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,特別推薦用于MS膠,活性比T-12高。

  • NT CAT MB20 適用有機(jī)鉍類催化劑,可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系,活性較低,滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。

  • NT CAT DBU 適用有機(jī)胺類催化劑,可用于室溫硫化硅橡膠,滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。

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