聚氨酯催化剂（泡沫）的选择

一、发泡催化剂

聚氨酯催化剂（泡沫）可以提供各种各样结构的聚合物，因此解决了广泛的商业需求。催化剂种类的选择深刻影响着泡沫的凝胶和发泡反应。催化剂的选择影响泡沫

系统的整体反应，和对特定反应的选择性。泡沫体系的反应选择性是由体系的储存时间，制品的形状，和脱模（固化）时间来衡量。催化剂的选择性影响反应平衡、

类型和不同链接方式聚合物的形成顺序，以及泡沫体系的流动性。催化剂也影响最终所得泡沫的物理性质。

胺催化剂主要影响水和异氰酸酯之间的反应。他们通常被称为发泡催化剂。然而，他们有不同程度的活性，促进多元醇和异氰酸酯之间的反应。胺催化剂的这一特性

对于具有很高固有反应活性的多元醇是很特别的。在一些配方中，只用胺类催化剂。也有一些超浓无胺催化剂，如一些锑化合物，可作为发泡催化剂。

聚氨酯泡沫最常用的催化剂有叔胺、季胺，胺盐类和金属羧酸盐（如Sn2+，Sn4+，或K+）。叔胺对发泡反应显示出高选择性，同时也影响凝胶和交联反应。胺盐

类和热敏胺，如三乙烯二胺的盐，主要是用来提供延迟反应。

锡类化合物是一类用来促进多元醇与异氰酸酯反应的催化剂。因此，它们被称为作为凝胶催化剂。和胺催化剂一样，有的配方中只使用有机锡催化剂。金属羧酸盐对

于凝胶反应有强烈性。二价锡（Sn2+）化合物成本低，但它们水解不稳定。它们通常用在一个可以提供单独催化剂组份的工艺应用中，如软质大块泡。锡化合物

（Sn4+）有更大的耐水解，可以加入组合料中，如软质模塑泡沫。

三（二甲基氨基甲基）苯酚、2,4,6-三[ 3 -（二甲基氨基）丙基]六氢三嗪、季铵盐类和一些钾类化合物对三聚反应有强烈的选择性。

平衡催化剂

在没有催化剂存在条件下，异氰酸酯和羟基基团之间的实际反应速率太慢。无催化剂时，聚氨酯泡沫也可发泡，但是泡沫体可能不会完全固化，也得不到优良的物理

性能。氨基甲酸酯的反应主要由碱性材料来催化的。例如：1,3-丙二胺、四甲基丁烷二胺、二乙醇胺和三乙胺等叔胺都得到了广泛的应用。

在聚氨酯硬泡发泡系统中使用的CO2由水-异氰酸酯反应形成，氨基脲酸酯反应和氨基甲酸酯反应之间的相对速率的平衡是必要的。如果氨基甲酸酯反应速度不够快

，气体不会被泡孔包围，也不会形成泡沫。相反的，如果氨基甲酸酯反应太快，在气体形成之前，聚合物已经形成，则会导致泡沫体的密度过高。凝胶反应比氨基甲

酸酯反应更难通过催化剂的手段去控制。

叔胺可单独作为催化剂使用，但对于喷涂等一些应用，需要更快的凝胶速度。金属盐类，特别是锡盐类，可以单独使用或与叔胺催化剂的组合使用，用于加速泡沫凝

胶反应。辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡对硬质聚氨酯更具重要性。辛酸亚锡在碱性催化剂存在下将水解，会失去活性。室温下辛酸亚锡和水共存时，只有几个小时的

稳定期。

二月桂酸二丁基锡在主树脂体系中可稳定存在数月时间。因此，对于一些需要一定储存期的包装泡沫体系，优选考虑使用二月桂酸二丁基锡催化剂。

延迟催化剂也已广泛应用。还有一些缓冲胺催化剂，即在酸性物质存在的条件下，胺催化剂的活性被抑制。酸性物质可以用来延缓氨基甲酸酯的反应。氯化氢和苯甲

酰氯已用于与胺类催化剂组合来控制反应速率。少量的酸就可以使得发泡时间从2.2分钟增加至6分钟。

温度也可以用来控制聚氨酯发泡反应，温度越高，发泡速度越快。有些需要延迟的硬质聚氨酯发泡系统，其所有原料的混合将在特别低的温度（约−300°F）下进行

。当这些系统被加热时，系统就会发泡。

对于CO2发泡体系，可只用叔胺作催化剂。然而，对于物理发泡剂体系，由于物理发泡剂的冷却效果，需要一个更高活性的催化剂。锡催化剂和叔胺之间存在协同作

用。聚醚或聚酯一次成型体系和预聚体体系的硬质泡沫，因为他们交联度足够大，凝胶速度足够快，只用叔胺催化剂就能满足发泡要求。叔胺的结构对其催化效率影

响很大，因此对泡沫生产也有较大的影响。聚氨酯催化剂的催化活性随着胺的碱性增加而增加，并且随着氨基氮的空间位阻的降低而增加。