DBU胺類(lèi)催化劑在特種聚氨酯材料中的應用潛力探析

說(shuō)起聚氨酯，很多人第一反應是“泡沫”、“海綿”、“軟墊子”，好像這東西就是個(gè)“軟骨頭”。其實(shí)不然，聚氨酯（Polyurethane, PU）家族龐大、性格多變，既有溫柔似水的柔性材料，也有剛烈如鋼的硬質(zhì)結構。而在這其中，特種聚氨酯材料更是異軍突起，廣泛應用于航空航天、汽車(chē)內飾、電子封裝、醫療設備等高端領(lǐng)域。

不過(guò)，再好的材料也離不開(kāi)“幕后推手”——催化劑。而在眾多聚氨酯催化劑中，DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）作為一種強堿性有機胺類(lèi)催化劑，近年來(lái)備受關(guān)注。它不僅能在特定條件下“快準狠”地推動(dòng)反應進(jìn)程，還能賦予材料更優(yōu)異的性能表現。今天我們就來(lái)聊聊，這個(gè)看似不起眼的DBU，在特種聚氨酯材料中到底有多大的“戲份”。

---

一、DBU是什么？它憑什么“上位”？

DBU全名1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯，化學(xué)式為C9H16N2，分子量152.24 g/mol，是一種無(wú)色或微黃色透明液體，具有一定的揮發(fā)性和吸濕性。它的結構中兩個(gè)氮原子形成一個(gè)獨特的環(huán)狀空間，使得它具備非常強的堿性和選擇性催化能力。

相比傳統金屬類(lèi)催化劑（如錫類(lèi)、鋅類(lèi)），DBU作為非金屬有機堿催化劑具有以下幾大優(yōu)勢：

特性	DBU	錫類(lèi)催化劑
催化活性	高	中等
環(huán)保性	好	差（重金屬殘留）
反應選擇性	強	弱
揮發(fā)性	中等	低
成本	較高	較低

從表格可以看出，雖然DBU的成本略高，但其環(huán)保性、選擇性和反應控制能力遠勝于傳統催化劑，尤其適合對環(huán)保要求嚴格的高端應用領(lǐng)域。

---

二、DBU在聚氨酯反應中的角色定位

聚氨酯的合成通常依賴(lài)于多元醇與多異氰酸酯之間的加成反應，生成氨基甲酸酯基團。這個(gè)過(guò)程可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是凝膠反應（即-NCO與-OH的反應），另一類(lèi)是發(fā)泡反應（即-NCO與-H2O的反應）。不同的催化劑對這兩類(lèi)反應的選擇性不同，這就決定了終材料的形態(tài)和性能。

DBU在其中扮演的是“精準指揮官”的角色。它主要促進(jìn)凝膠反應，抑制不必要的副反應（如發(fā)泡反應），從而實(shí)現更均勻的交聯(lián)結構和更可控的反應速率。特別是在一些對泡孔結構要求極高的特種聚氨酯材料中（如微孔彈性體、電子灌封料），DBU的加入能有效減少氣泡缺陷，提升產(chǎn)品一致性。

此外，DBU還具有良好的延遲催化特性。也就是說(shuō)，在反應初期它可以“按兵不動(dòng)”，等到體系溫度升高或反應進(jìn)行到一定程度后再“發(fā)力”，這種“后發(fā)制人”的能力非常適合用于噴涂、澆注等需要時(shí)間窗口控制的工藝。

---

三、DBU在特種聚氨酯材料中的具體應用

1. 航空航天用高性能聚氨酯復合材料

在航空航天領(lǐng)域，材料不僅要耐高溫、抗沖擊，還要輕量化、高強度。DBU因其良好的熱穩定性和反應控制能力，被廣泛應用于這類(lèi)聚氨酯復合材料的制備中。

例如，在制備聚氨酯/碳纖維復合材料時(shí)，DBU能夠促進(jìn)樹(shù)脂快速固化，同時(shí)避免因過(guò)早凝膠導致的浸潤不均問(wèn)題。其結果是得到力學(xué)性能更優(yōu)、界面結合更強的復合材料。

2. 醫療級聚氨酯材料

醫用聚氨酯材料對生物相容性、無(wú)毒性和長(cháng)期穩定性有極高要求。傳統錫類(lèi)催化劑容易引起重金屬污染，而DBU作為有機堿，不含金屬成分，且易于通過(guò)后續處理去除，因此更適合用于醫用導管、人工心臟瓣膜、藥物緩釋系統等產(chǎn)品的制備。

2. 醫療級聚氨酯材料

醫用聚氨酯材料對生物相容性、無(wú)毒性和長(cháng)期穩定性有極高要求。傳統錫類(lèi)催化劑容易引起重金屬污染，而DBU作為有機堿，不含金屬成分，且易于通過(guò)后續處理去除，因此更適合用于醫用導管、人工心臟瓣膜、藥物緩釋系統等產(chǎn)品的制備。

3. 電子封裝材料

電子封裝中常用的聚氨酯灌封膠要求具有低粘度、快速固化、無(wú)氣泡等特點(diǎn)。DBU在此類(lèi)體系中既能提供足夠的催化活性，又能有效抑制水分引起的二氧化碳釋放（從而減少氣泡產(chǎn)生），特別適用于精密電子元器件的封裝保護。

4. 高溫耐候型聚氨酯涂料

在戶(hù)外使用的聚氨酯涂料中，DBU可與其他催化劑復配使用，調節涂層的表干與實(shí)干時(shí)間，使其在高溫下仍保持良好施工性能和機械強度。

---

四、DBU的使用參數與操作建議

為了讓大家更好地掌握DBU的實(shí)際應用技巧，我們整理了一些常用參數和推薦用量范圍，供參考：

應用類(lèi)型	推薦用量（相對于總配方）	使用方式	注意事項
微孔彈性體	0.05%~0.2%	預混或后添加	控制環(huán)境濕度，避免吸濕
醫療材料	0.1%~0.3%	后添加為主	盡量低溫保存，避免揮發(fā)
電子灌封	0.1%~0.2%	與多元醇組分混合	需配合延遲催化劑使用
復合材料	0.05%~0.15%	分步添加	可與錫類(lèi)催化劑協(xié)同使用

另外，DBU屬于弱堿性物質(zhì)，操作過(guò)程中需注意通風(fēng)防護，避免長(cháng)時(shí)間接觸皮膚或吸入蒸氣。儲存方面建議密封避光，置于陰涼干燥處，保質(zhì)期一般為12個(gè)月左右。

---

五、DBU的未來(lái)發(fā)展趨勢

隨著(zhù)全球環(huán)保法規日益嚴格，特別是歐盟REACH法規和我國《新污染物治理行動(dòng)方案》的出臺，傳統含錫催化劑正逐步被淘汰。在這種背景下，像DBU這樣的綠色有機胺類(lèi)催化劑迎來(lái)了發(fā)展的黃金期。

未來(lái)，DBU有望在以下幾個(gè)方向進(jìn)一步拓展：

1. 綠色替代：替代錫類(lèi)催化劑成為主流環(huán)保催化劑；
2. 多功能改性：通過(guò)結構修飾或與其他催化劑復配，提升其適用范圍；
3. 智能響應型材料：用于開(kāi)發(fā)具有響應性的智能聚氨酯材料，如溫敏、pH響應型材料；
4. 納米材料復合：與石墨烯、納米二氧化硅等復合，提升材料綜合性能。

---

六、結語(yǔ)：催化劑雖小，作用不小

DBU并不是聚氨酯界的“主角”，但它絕對是個(gè)“關(guān)鍵配角”。它不張揚、不喧賓奪主，卻在關(guān)鍵時(shí)刻“穩住局面”，讓整個(gè)反應過(guò)程更加高效、可控、綠色。正如一位經(jīng)驗豐富的老匠人，懂得何時(shí)該出手，何時(shí)該收手，才能做出真正的好作品。

在特種聚氨酯材料這片沃土上，DBU的潛力才剛剛開(kāi)始被挖掘。隨著(zhù)科研人員對其機理研究的深入以及工業(yè)化應用的推進(jìn)，相信它會(huì )在未來(lái)的高分子材料舞臺上，扮演越來(lái)越重要的角色。

---

參考文獻

以下是一些國內外關(guān)于DBU及其在聚氨酯中應用的研究成果，有興趣的朋友不妨深入了解：

1. Liu, Y., et al. (2021). "Synthesis and properties of waterborne polyurethane using DBU as a catalyst." Progress in Organic Coatings, 159, 106401.
2. Zhang, H., et al. (2020). "Effect of DBU on the curing behavior and mechanical properties of epoxy resin." Journal of Applied Polymer Science, 137(15), 48654.
3. Wang, X., et al. (2019). "Green synthesis of polyurethane foams with DBU as non-metallic catalyst." Green Chemistry, 21(3), 567–576.
4. Li, J., et al. (2022). "DBU-catalyzed bio-based polyurethanes: Preparation and characterization." Industrial Crops and Products, 188, 115514.
5. European Chemicals Agency (ECHA). (2023). REACH Regulation and Catalyst Alternatives.
6. 國家生態(tài)環(huán)境部. (2022). 新污染物治理行動(dòng)方案解讀與實(shí)施指南.

---

這篇文章寫(xiě)到這里就差不多了。如果你覺(jué)得DBU只是個(gè)小角色，那可能是因為你還沒(méi)看到它在實(shí)驗室里的“驚艷亮相”。下次當你接觸到一塊柔軟又堅韌、環(huán)保又耐用的聚氨酯制品時(shí)，別忘了，里面說(shuō)不定就藏著(zhù)DBU這位“幕后英雄”的一份功勞。

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

聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

手機號碼： 18301903156

聯(lián)系電話(huà)： 021-51691811

公司地址: 上海市寶山區淞興西路258號

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

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)保型金屬復合催化劑，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(shí)間長(cháng)；

• 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(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(lèi)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(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。