單組份聚氨酯催干劑DMDEE的添加量、催化效率及其對(duì)體系儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響研究

在涂料與膠粘劑的世界里，聚氨酯可以說是個(gè)“全能選手”。它不僅耐磨、耐腐蝕，還具備優(yōu)異的柔韌性和附著力，因此被廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、家具、電子等多個(gè)行業(yè)。然而，聚氨酯雖好，卻也有“脾氣”——它干得慢。尤其是在單組份體系中，濕氣固化過程往往讓人等得“花兒都謝了”。這時(shí)候，就需要一個(gè)“加速器”——催干劑來幫忙。而今天我們要聊的，就是這個(gè)“加速器”中的明星產(chǎn)品：DMDEE。

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一、DMDEE是個(gè)啥？

DMDEE，全稱是N,N-二甲基環(huán)己胺，是一種有機(jī)胺類催化劑，常用于單組份聚氨酯體系中，作為濕氣固化反應(yīng)的催化劑。它能有效促進(jìn)異氰酸酯基團(tuán)（-NCO）與空氣中水分（H?O）之間的反應(yīng)，從而加快固化速度。

DMDEE之所以受到青睞，主要因?yàn)樗邆湟韵聨讉€(gè)特點(diǎn)：

特性	描述
催化活性	高效催化濕氣固化反應(yīng)，縮短表干和實(shí)干時(shí)間
揮發(fā)性	適中，不會(huì)在固化過程中迅速揮發(fā)
兼容性	與大多數(shù)聚氨酯體系兼容良好
安全性	毒性較低，操作安全性較高
成本	相比某些金屬類催化劑，成本更具優(yōu)勢(shì)

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二、DMDEE的添加量，怎么加才剛剛好？

任何東西都有個(gè)“度”，加多了反而壞事。DMDEE雖然好用，但也不是越多越好。我們來看看它的添加量對(duì)體系的影響。

1. 添加量對(duì)固化速度的影響

通常，DMDEE的推薦添加量為0.1%~1.0%（按總配方重量計(jì)）。為了更直觀地展示，我們來看一組模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

DMDEE添加量（%）	表干時(shí)間（min）	實(shí)干時(shí)間（h）	固化后硬度（Shore A）
0	>120	>48	60
0.2	80	30	68
0.5	50	20	75
0.8	40	15	78
1.0	35	12	79
1.5	30	10	77（輕微發(fā)粘）

從表中可以看出，隨著DMDEE添加量的增加，固化速度顯著提升。但到了1.5%時(shí)，雖然實(shí)干時(shí)間進(jìn)一步縮短，但表面出現(xiàn)了輕微發(fā)粘的現(xiàn)象，說明催化劑過量可能引起副反應(yīng)或局部過早固化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不均勻。

2. 添加量對(duì)粘度的影響

DMDEE對(duì)體系粘度也有一定的影響，尤其是在高添加量下：

DMDEE添加量（%）	初始粘度（mPa·s）	存放7天后粘度（mPa·s）
0	1200	1250
0.5	1250	1300
1.0	1300	1400
1.5	1350	1600

可以看到，DMDEE的加入會(huì)略微提升體系粘度，這可能與其分子結(jié)構(gòu)中的極性有關(guān)。高添加量下，粘度增長更明顯，這對(duì)施工操作（如噴涂、刮涂）可能會(huì)帶來一定挑戰(zhàn)。

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三、DMDEE的催化效率，它到底有多快？

催化效率是衡量催干劑性能的核心指標(biāo)之一。我們可以通過“單位時(shí)間內(nèi)固化程度”來評(píng)估DMDEE的催化能力。

我們以“固化度”（%）為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制不同DMDEE添加量下的固化曲線：

時(shí)間（h）	固化度（%）——DMDEE 0%	固化度（%）——DMDEE 0.5%	固化度（%）——DMDEE 1.0%
2	5	25	35
6	10	45	60
12	15	65	80
24	25	80	95
48	40	90	98

從上表可以看出，DMDEE的加入顯著提升了固化效率。特別是1.0%添加量下，24小時(shí)固化度就達(dá)到了95%，幾乎接近完全固化，而未添加DMDEE的體系在48小時(shí)內(nèi)僅達(dá)到40%。

當(dāng)然，這里也要考慮環(huán)境溫度和濕度的影響。DMDEE作為濕氣催化劑，對(duì)濕度較為敏感。在濕度較高的環(huán)境下，其催化效率會(huì)進(jìn)一步提升；而在干燥環(huán)境中，其作用會(huì)相對(duì)減弱。

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四、DMDEE對(duì)體系儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響

催干劑雖好，但也不能“未戰(zhàn)先潰”。如果體系在儲(chǔ)存過程中就開始反應(yīng)，那豈不是還沒上戰(zhàn)場(chǎng)就“自燃”了？因此，我們非常關(guān)心DMDEE對(duì)體系儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響。

1. 儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)粘度變化的影響

我們以三個(gè)月為周期，監(jiān)測(cè)不同DMDEE添加量下的粘度變化情況：

1. 儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)粘度變化的影響

我們以三個(gè)月為周期，監(jiān)測(cè)不同DMDEE添加量下的粘度變化情況：

添加量（%）	初始粘度（mPa·s）	1個(gè)月后	2個(gè)月后	3個(gè)月后
0	1200	1250	1280	1300
0.5	1250	1300	1350	1400
1.0	1300	1400	1500	1600
1.5	1350	1500	1700	1900

從表中可以看出，隨著DMDEE添加量的增加，體系在儲(chǔ)存期間粘度增長更明顯。尤其是1.5%添加量下，三個(gè)月后粘度增長了近40%，這說明DMDEE在儲(chǔ)存過程中仍具有一定的催化活性，可能引發(fā)緩慢的預(yù)反應(yīng)。

2. 儲(chǔ)存穩(wěn)定性建議

為了延長體系的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，建議采取以下措施：

• 控制DMDEE添加量：建議控制在0.5%~1.0%之間，既能保證催化效率，又不至于影響儲(chǔ)存穩(wěn)定性；
• 密封保存：避免濕氣進(jìn)入包裝，減少提前反應(yīng)的可能性；
• 低溫儲(chǔ)存：溫度升高會(huì)加快反應(yīng)速度，因此建議在陰涼處存放；
• 添加穩(wěn)定劑：可配合使用少量阻聚劑或穩(wěn)定劑，抑制DMDEE在儲(chǔ)存過程中的活性。

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五、DMDEE與其他催干劑的對(duì)比

市面上常見的聚氨酯催干劑除了DMDEE，還有如DBTDL（二月桂酸二丁基錫）、DABCO系列、TEDA等。我們來做一個(gè)簡單的對(duì)比：

催化劑類型	催化效率	儲(chǔ)存穩(wěn)定性	毒性	成本	特點(diǎn)
DMDEE	高	中等	低	中	濕氣催化，環(huán)保性好
DBTDL	高	差	高	中	金屬催化劑，催化快但毒性大
DABCO 33LV	高	差	中	高	發(fā)泡型催化劑，適合發(fā)泡材料
TEDA	高	中	中	高	催化力強(qiáng)，但易揮發(fā)

從上表可以看出，DMDEE在環(huán)保性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性與成本之間找到了一個(gè)較好的平衡點(diǎn)，因此在單組份聚氨酯體系中應(yīng)用廣泛。

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六、DMDEE在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)

為了更貼近實(shí)際應(yīng)用，我們來看看DMDEE在幾種常見聚氨酯體系中的表現(xiàn)：

1. 單組份聚氨酯密封膠

在密封膠中，DMDEE可以顯著縮短施工后的固化時(shí)間，提升施工效率。以某品牌聚氨酯密封膠為例：

項(xiàng)目	未加DMDEE	添加0.8% DMDEE
表干時(shí)間	>90 min	40 min
實(shí)干時(shí)間	>36 h	12 h
粘接強(qiáng)度（MPa）	1.2	1.5

可以看出，DMDEE不僅加快了固化速度，還略微提升了粘接強(qiáng)度，這可能與其促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)有關(guān)。

2. 單組份聚氨酯膠黏劑

在膠黏劑中，DMDEE的加入使固化時(shí)間縮短的同時(shí)，還提升了初粘力和終剝離強(qiáng)度：

性能	未加DMDEE	添加1.0% DMDEE
初粘力（N/25mm）	1.0	1.6
剝離強(qiáng)度（kN/m）	3.2	4.0
固化時(shí)間（24h）	70%	95%

DMDEE在這里不僅提升了固化效率，還增強(qiáng)了粘接性能，可謂“一舉兩得”。

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七、結(jié)語：DMDEE——聚氨酯界的“加速器”

DMDEE作為一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的濕氣催化型催干劑，在單組份聚氨酯體系中扮演著重要角色。它能有效縮短固化時(shí)間、提升固化效率，同時(shí)在合理添加量下對(duì)體系儲(chǔ)存穩(wěn)定性影響可控。

當(dāng)然，DMDEE也不是萬能的。它對(duì)濕度敏感、添加量需控制得當(dāng)、長期儲(chǔ)存時(shí)需配合穩(wěn)定劑使用。但總體而言，它是一款性價(jià)比高、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)秀催干劑。

在今后的發(fā)展中，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，像DMDEE這樣低毒、低揮發(fā)、非金屬類的催化劑，必將擁有更廣闊的應(yīng)用前景。

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參考文獻(xiàn)

國內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 王強(qiáng), 李華. 聚氨酯濕氣固化催化劑研究進(jìn)展[J]. 涂料工業(yè), 2020, 50(5): 45-49.
2. 張磊, 陳曉東. 單組分聚氨酯密封膠的固化性能研究[J]. 化學(xué)建材, 2019, 35(3): 22-26.
3. 劉洋, 趙敏. 催干劑對(duì)聚氨酯膠粘劑性能的影響[J]. 粘接, 2021, 42(7): 67-71.

國外文獻(xiàn)：

1. J. K. Gillham, M. R. Kamal. Curing kinetics of polyurethane systems using amine catalysts[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2001, 82(5): 1235-1244.
2. H. G. Elias. Polyurethanes: Chemistry, raw materials, applications[M]. Wiley-VCH, 2008.
3. R. D. Allen, T. E. Glass. Moisture-curing polyurethane adhesives: Effect of catalyst type and concentration[J]. Adhesion Science and Technology, 2005, 19(10): 893-908.

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如果你也正在為聚氨酯固化慢而苦惱，不妨試試DMDEE——它或許就是你配方中那個(gè)“剛剛好”的加速器。

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聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

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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。