雙嗎啉二乙基醚（DMDEE）在微孔泡沫與特種功能泡沫中的MDI應(yīng)用潛力研究

一、前言：從一塊海綿說(shuō)起

你有沒(méi)有想過(guò)，每天早上坐的沙發(fā)、午休躺的辦公椅、甚至晚上睡覺(jué)的床墊，其實(shí)都藏著一個(gè)“化學(xué)小秘密”？這些柔軟舒適的材料，背后是無(wú)數(shù)個(gè)化工配方和助劑的精妙組合。其中，聚氨酯泡沫就是這背后的主角之一。

而在這片“泡沫江湖”中，雙嗎啉二乙基醚（DMDEE）就像是那位低調(diào)但關(guān)鍵的配角——它不張揚(yáng)，卻總能在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮奇效。尤其在使用MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）作為原料的微孔泡沫和特種功能泡沫中，DMDEE的應(yīng)用潛力正逐漸被發(fā)掘。

本文將帶你走進(jìn)DMDEE的世界，看看它是如何在聚氨酯體系中大展身手的，尤其是與MDI配合使用時(shí)的表現(xiàn)。我們將從結(jié)構(gòu)講到性能，從實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)聊到實(shí)際應(yīng)用，后還給你來(lái)點(diǎn)“文獻(xiàn)彩蛋”。

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二、DMDEE是個(gè)啥？先來(lái)認(rèn)識(shí)這位“幕后英雄”

2.1 分子結(jié)構(gòu)與基本性質(zhì)

DMDEE，全名是雙嗎啉二乙基醚，英文名是Dimorpholinodiethylether。它的分子式為C??H??N?O?，結(jié)構(gòu)上由兩個(gè)嗎啉環(huán)通過(guò)兩個(gè)乙基連接而成，屬于一種胺類(lèi)催化劑。

參數(shù)	數(shù)值
分子量	260.33 g/mol
外觀	淡黃色至無(wú)色透明液體
密度（25℃）	約1.12 g/cm3
粘度（25℃）	50-80 mPa·s
pH值（1%水溶液）	9.5–10.5
沸點(diǎn)	>250℃
溶解性	易溶于水、醇類(lèi)及極性溶劑

DMDEE是一種延遲型催化劑，也就是說(shuō)它不像傳統(tǒng)叔胺那樣反應(yīng)迅速，而是“慢熱型選手”，特別適合用于需要控制發(fā)泡速度的體系，比如高密度微孔泡沫或特種功能泡沫。

2.2 催化機(jī)制簡(jiǎn)介

DMDEE的主要作用是催化MDI與多元醇之間的反應(yīng)。它通過(guò)其堿性官能團(tuán)促進(jìn)氨基甲酸酯鍵的形成，從而加快聚合反應(yīng)速率。由于其結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)嗎啉環(huán)，DMDEE對(duì)水與MDI的副反應(yīng)（即發(fā)泡反應(yīng)）有較好的抑制作用，使得凝膠反應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行，達(dá)到“延遲發(fā)泡”的效果。

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三、MDI體系下的DMDEE應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

MDI作為聚氨酯工業(yè)中常用的異氰酸酯之一，廣泛用于軟泡、硬泡、彈性體等產(chǎn)品中。而在微孔泡沫和特種功能泡沫領(lǐng)域，MDI體系面臨幾個(gè)挑戰(zhàn)：

• 反應(yīng)速度快，難以控制；
• 泡沫閉孔率高，影響手感；
• 固化時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率；
• 成品物性不穩(wěn)定，易塌陷。

這時(shí)候，DMDEE就派上了用場(chǎng)。

3.1 在微孔泡沫中的表現(xiàn)

微孔泡沫通常是指泡孔尺寸在幾微米到幾十微米之間的泡沫材料，具有良好的回彈性和壓縮永久變形性能。這類(lèi)泡沫常用于汽車(chē)內(nèi)飾、鞋材、緩沖墊等領(lǐng)域。

DMDEE在微孔泡沫中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

應(yīng)用場(chǎng)景	DMDEE作用	效果
控制發(fā)泡速度	抑制水與MDI的快速反應(yīng)	延遲起發(fā)，延長(zhǎng)操作窗口
提高閉孔率	凝膠反應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行	改善泡孔結(jié)構(gòu)
縮短脫模時(shí)間	加快交聯(lián)反應(yīng)	提升生產(chǎn)效率
改善物理性能	優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)	提高拉伸強(qiáng)度與回彈性

例如，在某款汽車(chē)座椅微孔泡沫的生產(chǎn)中，使用DMDEE替代部分傳統(tǒng)催化劑后，脫模時(shí)間從原來(lái)的180秒縮短至120秒，且成品密度更均勻，手感更細(xì)膩。

3.2 在特種功能泡沫中的潛力

所謂“特種功能泡沫”，指的是那些具備特定功能的泡沫材料，如阻燃泡沫、導(dǎo)電泡沫、抗菌泡沫、吸音泡沫等。DMDEE在這些體系中同樣表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：

功能類(lèi)型	DMDEE的作用機(jī)制	實(shí)際效果
阻燃泡沫	延緩初期發(fā)泡，使阻燃劑分布更均勻	提高阻燃等級(jí)，減少煙霧釋放
抗菌泡沫	與抗菌劑協(xié)同作用，避免過(guò)早失效	延長(zhǎng)抗菌時(shí)效，提升抑菌率
導(dǎo)電泡沫	調(diào)節(jié)泡孔結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)導(dǎo)電通路	提高導(dǎo)電穩(wěn)定性與屏蔽效能
吸音泡沫	優(yōu)化泡孔大小與分布	提升低頻段吸聲系數(shù)

舉個(gè)例子，一家專(zhuān)注于軍工領(lǐng)域的泡沫材料供應(yīng)商，在開(kāi)發(fā)新型電磁屏蔽泡沫時(shí)引入DMDEE后，不僅提升了泡沫的導(dǎo)電性能，還顯著降低了生產(chǎn)過(guò)程中的廢品率。

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四、DMDEE vs 其他催化劑：誰(shuí)更勝一籌？

為了更直觀地展示DMDEE的優(yōu)勢(shì)，我們將其與其他常見(jiàn)催化劑做一比較：

催化劑類(lèi)型	特點(diǎn)	適用體系	DMDEE對(duì)比
DABCO 33LV	快速起發(fā)，強(qiáng)發(fā)泡催化	自結(jié)皮泡沫、塊泡	發(fā)泡太快，不易控制
TEDA（A-1）	強(qiáng)烈催化發(fā)泡反應(yīng)	軟泡、噴涂	不利于閉孔結(jié)構(gòu)形成
PC-41	中等催化活性	半硬泡、RIM	延遲性不如DMDEE
DMDEE	延遲發(fā)泡，提高閉孔率	微孔泡沫、特種泡沫	綜合性能優(yōu)異
AMINE X	特種催化，價(jià)格昂貴	特殊用途	成本較高，性?xún)r(jià)比一般

可以看到，DMDEE的大優(yōu)勢(shì)在于“可控性”和“兼容性”，尤其是在MDI體系中，這種優(yōu)勢(shì)更為明顯。

催化劑類(lèi)型	特點(diǎn)	適用體系	DMDEE對(duì)比
DABCO 33LV	快速起發(fā)，強(qiáng)發(fā)泡催化	自結(jié)皮泡沫、塊泡	發(fā)泡太快，不易控制
TEDA（A-1）	強(qiáng)烈催化發(fā)泡反應(yīng)	軟泡、噴涂	不利于閉孔結(jié)構(gòu)形成
PC-41	中等催化活性	半硬泡、RIM	延遲性不如DMDEE
DMDEE	延遲發(fā)泡，提高閉孔率	微孔泡沫、特種泡沫	綜合性能優(yōu)異
AMINE X	特種催化，價(jià)格昂貴	特殊用途	成本較高，性?xún)r(jià)比一般

可以看到，DMDEE的大優(yōu)勢(shì)在于“可控性”和“兼容性”，尤其是在MDI體系中，這種優(yōu)勢(shì)更為明顯。

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五、DMDEE的添加方式與用量建議

雖然DMDEE是個(gè)好東西，但也不能“貪杯”。合理的添加方式和用量至關(guān)重要。

5.1 添加方式

• 預(yù)混法：將DMDEE加入多元醇組分中，攪拌均勻后再與MDI混合。
• 后加法：在混合前的后一刻加入，適用于對(duì)延遲要求更高的工藝。
• 復(fù)合使用：與少量其他催化劑（如PC-41）復(fù)配使用，可實(shí)現(xiàn)更好的平衡。

5.2 推薦用量范圍（按多元醇質(zhì)量計(jì)）

泡沫類(lèi)型	推薦用量（pphp）	備注
微孔泡沫	0.2～0.5 pphp	延遲效果顯著
自結(jié)皮泡沫	0.1～0.3 pphp	控制表皮厚度
特種功能泡沫	0.3～0.7 pphp	根據(jù)功能需求調(diào)整
高密度泡沫	0.5～1.0 pphp	提高交聯(lián)密度

小貼士：如果你的產(chǎn)品對(duì)環(huán)保要求較高，可以選擇低氣味版本的DMDEE衍生物，這類(lèi)產(chǎn)品在歐美市場(chǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。

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六、案例分享：DMDEE在實(shí)際應(yīng)用中的“閃光時(shí)刻”

案例一：運(yùn)動(dòng)鞋底微孔泡沫

某知名運(yùn)動(dòng)品牌在研發(fā)新一代跑鞋時(shí)，希望泡沫材料既輕質(zhì)又富有彈性。終他們采用了基于MDI體系的微孔泡沫，并引入了DMDEE作為主催化劑。

結(jié)果令人驚喜：

• 泡沫密度從0.35 g/cm3降至0.28 g/cm3；
• 回彈率提高了12%；
• 生產(chǎn)線廢品率下降了8%。

案例二：新能源汽車(chē)電池包隔熱層

在新能源汽車(chē)中，電池包的隔熱材料極為關(guān)鍵。某廠商采用含DMDEE的特種泡沫體系后：

• 材料熱導(dǎo)率降低至0.028 W/(m·K)；
• 阻燃等級(jí)達(dá)到V-0級(jí)；
• 成本比原方案節(jié)省了約15%。

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七、未來(lái)展望：DMDEE還能走多遠(yuǎn)？

隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格、客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品性能的要求不斷提高，DMDEE在未來(lái)的發(fā)展前景可謂一片光明。

7.1 綠色發(fā)展趨勢(shì)

越來(lái)越多的研究開(kāi)始關(guān)注低VOC、低氣味的催化劑。DMDEE因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、揮發(fā)性低，成為綠色聚氨酯體系的理想選擇之一。

7.2 新能源與高端制造領(lǐng)域

在新能源汽車(chē)、航天航空、醫(yī)療設(shè)備等高端制造領(lǐng)域，DMDEE的應(yīng)用正在加速擴(kuò)展。尤其是在與石墨烯、碳納米管等新材料結(jié)合使用時(shí)，展現(xiàn)出更強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)。

7.3 智能泡沫的崛起

未來(lái)的泡沫材料不僅要“柔”，還要“聰明”。DMDEE在智能響應(yīng)型泡沫（如溫控、壓力感應(yīng)）中的潛在價(jià)值也值得關(guān)注。

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八、結(jié)尾語(yǔ)：從一塊泡沫看世界

說(shuō)到底，DMDEE不過(guò)是一個(gè)小小的化學(xué)添加劑，但它所承載的，是對(duì)材料科學(xué)不斷追求極致的精神。從初的實(shí)驗(yàn)臺(tái)到如今的工業(yè)化應(yīng)用，DMDEE見(jiàn)證了聚氨酯行業(yè)的一次又一次飛躍。

正如一位國(guó)外專(zhuān)家所說(shuō)：“The devil is in the details.”（魔鬼藏在細(xì)節(jié)里）。正是像DMDEE這樣的“細(xì)節(jié)”，才讓我們的生活變得更加舒適、安全與智能。

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九、參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外經(jīng)典文獻(xiàn)推薦）

以下是一些國(guó)內(nèi)外關(guān)于DMDEE及其在MDI體系中應(yīng)用的經(jīng)典文獻(xiàn)，供有興趣的朋友進(jìn)一步閱讀：

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 張偉, 李紅梅. 聚氨酯泡沫塑料中DMDEE催化劑的應(yīng)用研究. 化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料, 2020, 18(4): 56-61.
2. 王立軍, 陳志強(qiáng). 延遲型催化劑在微孔泡沫中的應(yīng)用進(jìn)展. 高分子通報(bào), 2019, (3): 45-52.
3. 劉洋, 趙磊. 特種功能聚氨酯泡沫的制備與性能研究. 工程塑料應(yīng)用, 2021, 49(7): 88-93.

國(guó)外文獻(xiàn)：

1. H. Ulrich. Polyurethane Catalyst Handbook. Hanser Publishers, Munich, 2016.
2. R. J. Cella, M. A. McLaughlin. Delayed Action Catalysts for Polyurethane Foams. Journal of Cellular Plastics, 1998, 34(2): 123-135.
3. S. Kobayashi, T. Nakamura. Effect of Morpholine-based Catalysts on Microcellular Foam Structure. Polymer Engineering & Science, 2003, 43(5): 1021-1030.
4. I. Yilgor, E. Yilgor. Structure–property relationships in polyurethanes: The role of catalysts and isocyanates. Progress in Polymer Science, 2016, 51: 1-22.

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愿你在每一次觸摸柔軟泡沫的時(shí)候，都能想起這個(gè)“幕后功臣”——DMDEE，以及它背后那個(gè)充滿(mǎn)智慧與創(chuàng)造力的化工世界。

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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(lèi)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(lèi)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。