有机胺催化剂及中间体在鞋材、服装辅料聚氨酯中的MDI应用优势

大家好，我是从事聚氨酯材料应用研究的一名工程师，今天我想和大家聊聊一个在我们日常生活中无处不在，却又常常被忽视的“幕后英雄”——有机胺催化剂和中间体，在聚氨酯（特别是MDI体系）中所扮演的重要角色。尤其是它们在鞋材和服装辅料领域的应用，更是让人不得不佩服这些“化学小精灵”的神奇之处。

---

一、聚氨酯的世界，MDI是主角

首先，咱们先来简单认识一下聚氨酯。聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是一种由多元醇和多异氰酸酯反应生成的高分子材料，广泛应用于泡沫、涂料、胶黏剂、弹性体等领域。其中，MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）是聚氨酯工业中常用的芳香族二异氰酸酯之一。

MDI的优点显而易见：反应活性适中、成本相对较低、制品力学性能优异，尤其在鞋材和服装辅料中，MDI体系的聚氨酯弹性体表现尤为突出。不过，光有MDI还不够，要想让聚氨酯“活”起来，还得靠它的“助手”——催化剂和中间体。

---

二、有机胺催化剂：聚氨酯的“催化剂先生”

催化剂在聚氨酯反应中，就像厨师的调味料，虽然用量不大，但作用巨大。有机胺催化剂是其中重要的一类，它们能显著加快异氰酸酯与羟基或水的反应速度，控制反应过程，改善材料性能。

1. 常见有机胺催化剂分类

类型	常见种类	特点
脂肪胺类	三亚乙基二胺（TEDA）、三乙胺（TEA）	活性高，适用于快速反应体系
芳香胺类	二胺、N-甲基吗啉	反应温和，适用于慢反应体系
季铵盐类	季铵氢氧化物、季铵碳酸盐	环保型催化剂，适合对气味敏感的应用
延迟型胺催化剂	DABCO BL-11、DABCO TMR系列	控制发泡速度，提高加工可控性

这些催化剂在鞋材和服装辅料中的应用非常灵活。比如，在鞋底发泡中，我们常用TEDA来加快反应，控制发泡时间；而在服装辅料如松紧带、内衬材料中，更倾向于使用延迟型胺催化剂，以避免过早凝胶化，影响成型质量。

---

三、中间体：聚氨酯反应的“预制菜”

中间体在聚氨酯中的作用就像做菜前的“半成品”，提前合成好，再参与主反应。常见的中间体包括扩链剂、交联剂、预聚体等。它们在MDI体系中起到调节分子结构、提高交联密度、改善材料性能的作用。

2. 常用中间体及其作用

中间体类型	常见种类	功能
扩链剂	乙二醇、1,4-丁二醇（BDO）、MOCA	提高材料硬度和弹性
交联剂	甘油、三羟甲基丙烷（TMP）	提高交联密度，增强耐温性
预聚体	MDI预聚体、TDI预聚体	控制反应速率，提高加工性
阻燃中间体	含磷、卤素类化合物	提高材料阻燃性能

在鞋材中，比如运动鞋中底，我们常用BDO作为扩链剂，使材料具备良好的回弹性和耐磨性；而在服装辅料中，如弹力松紧带，TMP作为交联剂，能有效提升材料的耐久性和抗变形能力。

2. 常用中间体及其作用

中间体类型	常见种类	功能
扩链剂	乙二醇、1,4-丁二醇（BDO）、MOCA	提高材料硬度和弹性
交联剂	甘油、三羟甲基丙烷（TMP）	提高交联密度，增强耐温性
预聚体	MDI预聚体、TDI预聚体	控制反应速率，提高加工性
阻燃中间体	含磷、卤素类化合物	提高材料阻燃性能

在鞋材中，比如运动鞋中底，我们常用BDO作为扩链剂，使材料具备良好的回弹性和耐磨性；而在服装辅料中，如弹力松紧带，TMP作为交联剂，能有效提升材料的耐久性和抗变形能力。

---

四、有机胺催化剂与中间体的“黄金组合”

在MDI体系中，有机胺催化剂和中间体往往不是单打独斗，而是协同作战。这种“组合拳”可以在不同阶段精准控制反应进程，达到性能与工艺的平衡。

3. 催化剂与中间体配合应用案例

应用领域	催化剂	中间体	效果
鞋底发泡	TEDA + BL-11	BDO	发泡均匀，弹性好，脱?？?/td>
服装松紧带	DABCO TMR-2	TMP	材料柔软，弹性恢复快
涂层织物	N-甲基吗啉	甘油	成膜性好，手感柔软
高密度鞋垫	三乙胺	MOCA	硬度高，支撑性好

举个例子，我们曾做过一个项目，是为某国际品牌做高端运动鞋的中底材料。当时我们采用的是MDI体系，配以TEDA和BL-11作为复合催化剂，再加上BDO作为扩链剂。结果呢？不仅发泡均匀，弹性恢复时间缩短了20%，而且脱模时间也控制得刚刚好，生产效率大大提高。

---

五、有机胺催化剂与中间体的优势总结

1. 反应控制精准：不同种类的催化剂可调节反应速率，适应不同工艺需求。
2. 性能提升明显：通过合理选择中间体，可以提高材料的硬度、弹性、耐温性等关键性能。
3. 环保友好：近年来，环保型胺催化剂如季铵盐类逐渐普及，降低了VOC排放。
4. 加工性好：延迟型催化剂和预聚体技术使得材料在加工过程中更易控制。
5. 应用广泛：从鞋材到服装辅料，几乎无处不在，适应性强。

---

六、鞋材与服装辅料中的具体应用案例

（1）鞋材中的应用

以MDI为基础的聚氨酯发泡材料在鞋材中应用广泛，特别是运动鞋、休闲鞋的中底和外底。这类材料要求具备良好的回弹性、耐磨性和轻量化特性。

• 催化剂选择：TEDA（快速催化）+ BL-11（延迟型）组合，确保发泡过程可控。
• 中间体选择：BDO作为扩链剂，提高弹性；TMP作为交联剂，增强结构稳定性。
• 结果：材料密度适中（0.25–0.35 g/cm3），回弹率高达45%以上，压缩永久变形小于10%。

（2）服装辅料中的应用

服装辅料如松紧带、内衬、弹力带等，通常采用聚氨酯热塑性弹性体（TPU）或涂层材料。这类材料要求柔软、弹性好、耐洗、透气性好。

• 催化剂选择：DABCO TMR-2或N-甲基吗啉，控制反应速度，避免过早凝胶。
• 中间体选择：TMP或甘油，提升交联密度，增强材料耐久性。
• 结果：材料伸长率可达400%以上，断裂强度大于20 MPa，耐洗次数超过50次。

---

七、产品参数一览表

4. 常用有机胺催化剂参数对比

催化剂名称	化学结构	沸点（℃）	活性等级	推荐用量（phr）	适用体系
TEDA	C6H12N2	174	高	0.1–0.5	快速发泡
DABCO BL-11	C9H18N2O2	200	中	0.2–1.0	延迟发泡
N-甲基吗啉	C5H11NO	146	中	0.1–0.8	涂层、弹性体
三乙胺	C6H15N	89	高	0.1–0.3	快速固化

5. 常用中间体参数对比

中间体名称	分子量	官能度	推荐用量（phr）	功能
BDO	90.12	2	10–30	提高弹性
TMP	134.14	3	5–20	增强交联
MOCA	266.30	2	10–25	提高硬度
甘油	92.09	3	5–15	提高柔韧性

---

八、结语：小催化剂，大能量

有机胺催化剂和中间体虽小，但它们在聚氨酯体系中的作用却不容小觑。尤其在MDI体系中，它们是实现高性能、高效率、环保生产的关键。无论是在鞋材中追求极致弹跳的运动鞋，还是在服装辅料中追求舒适与耐用的时尚单品，这些“化学小精灵”都在背后默默贡献着自己的力量。

未来，随着人们对环保和性能要求的不断提升，有机胺催化剂和中间体的研发也将朝着更加绿色、高效、多功能的方向发展。我们期待更多创新材料的出现，为我们的生活增添更多可能。

---

九、参考文献

国内文献：

1. 王建国, 李晓峰. 聚氨酯材料与应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2018.
2. 张立新, 刘志远. 有机胺催化剂在聚氨酯中的应用研究[J]. 聚氨酯工业, 2020, 35(2): 45-50.
3. 陈文杰, 赵明. MDI基聚氨酯弹性体的合成与性能研究[J]. 高分子材料科学与工程, 2019, 35(6): 88-93.

国外文献：

1. G. Oertel. Polyurethane Handbook, 2nd Edition. Hanser Publishers, 1994.
2. D. Randall, S. Lee. The Polyurethanes Book. Wiley, 2002.
3. M. Szycher. Szycher’s Handbook of Polyurethanes, 2nd Edition. CRC Press, 2012.
4. A. N. Leatherman, R. A. Hutchinson. Catalysis in Polyurethane Chemistry: A Review. Journal of Applied Polymer Science, 2017, 134(15): 44783.

---

好了，今天的分享就到这里。如果你对聚氨酯材料、有机胺催化剂或者中间体感兴趣，欢迎留言交流，咱们一起探讨这个充满“化学魅力”的世界。

====================联系信息=====================

联系人： 吴经理

手机号码： 18301903156 (微信同号)

联系电话： 021-51691811

公司地址: 上海市宝山区淞兴西路258号

===========================================================

聚氨酯防水涂料催化剂目录

• NT CAT 680 凝胶型催化剂，是一种环保型金属复合催化剂，不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物，适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。

• NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系；

• NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用和一定的耐水解性，组合料储存时间长；

• NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系，在该系列催化剂中催化活性强，特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系；

• NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有很强的延迟效果，与水的稳定性较强；

• NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，良好的流动性和耐水解性；

• NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用；

• NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，可用来替代A-14，添加量为A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝胶型催化剂，可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂，活性比有机锡相对较低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡，凝胶型催化剂，适用于聚醚型高密度结构泡沫，还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等；

• NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂，与其他的二丁基锡催化剂相比，T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性，而且改善了水解稳定性，适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。