延迟催化剂C-225在聚氨酯泡沫生产中的高效应用技术

引言

聚氨酯（Polyurethane，PU）材料因其优异的物理性能、化学稳定性和加工适应性，在建筑、汽车、家电、家具等多个领域得到广泛应用。聚氨酯泡沫作为其中一类重要产品，广泛用于隔热保温、缓冲减震和结构填充等用途。在聚氨酯泡沫的合成过程中，催化剂起着至关重要的作用，其种类与用量直接影响反应速率、发泡效果及最终产品的性能。

延迟催化剂是一种特殊类型的催化剂，它能够在反应初期抑制或延缓某些反应路径，从而实现对反应过程的精确控制。C-225作为一种新型高效的延迟催化剂，近年来在聚氨酯行业中受到广泛关注。本文将围绕C-225的化学特性、作用机理、在不同聚氨酯泡沫体系中的应用效果及其工艺优化等方面进行详细探讨，并结合国内外研究成果进行系统分析。

一、C-225催化剂的基本性质

1.1 化学结构与组成

C-225是一种有机胺类延迟催化剂，通常为浅黄色至琥珀色液体，具有较低的挥发性和良好的储存稳定性。其主要成分为二甲基环己胺衍生物（Dimethylcyclohexylamine Derivative），分子式为C₁₀H₂₁N，分子量约为155.28 g/mol。该化合物具有较强的碱性，能够有效促进异氰酸酯与多元醇之间的氨基甲酸酯反应。

1.2 物理参数

参数名称

数值范围

单位

外观 淡黄色透明液体 —

密度（20°C） 0.86–0.89 g/cm³

粘度（20°C） 3–5 mPa·s

pH值 10.5–11.2 —

沸点 195–205 °C

凝固点 < -10 °C

溶解性（水） 微溶 —

表1：C-225催化剂的主要物理参数（数据来源：中国化工信息中心）

1.3 化学特性

C-225在聚氨酯体系中表现出良好的选择性催化能力。其分子结构中含有一个环状胺基团，使其在反应初期对水与异氰酸酯的副反应（即发泡反应）起到一定的抑制作用，从而延长乳白时间，提高物料流动性和填充性；而在反应后期则能有效促进凝胶反应，确保泡沫结构致密且均匀。

二、C-225的作用机理

聚氨酯泡沫的形成过程主要包括两个主要反应：

氨基甲酸酯反应（凝胶反应）：异氰酸酯（NCO）与多元醇（OH）反应生成氨基甲酸酯键。

发泡反应：异氰酸酯与水反应生成二氧化碳气体，产生气泡。

延迟催化剂的核心功能是在反应初期优先抑制发泡反应，使物料在模具中充分流动并填充复杂结构，随后再逐步释放催化活性，促进凝胶反应的发生。

C-225通过以下机制实现延迟催化作用：

空间位阻效应：其环状结构增加了与水分子接触的难度，降低了初始阶段的发泡速率。

热响应性释放：随着反应放热温度升高，C-225逐渐释放出更强的催化活性，推动凝胶反应加速。

选择性配位：C-225更倾向于与异氰酸酯发生可逆配位，调控反应路径。

研究表明，C-225在模塑软泡、硬质泡沫以及喷涂泡沫中均能显著改善泡孔结构和机械性能（Wang et al., 2021）。

三、C-225在聚氨酯泡沫中的应用研究

3.1 在软质聚氨酯泡沫中的应用

软质聚氨酯泡沫广泛用于座椅、床垫、汽车内饰等领域，要求泡沫具有良好的柔软性、回弹性和透气性。在这些应用中，C-225被证明可以有效延长乳白时间，提升流动性，同时减少表面缺陷。

实验编号

C-225添加量（pphp）

乳白时间（s）

上升时间（s）

泡孔直径（μm）

回弹性（%）

A1 0 12 45 180 42

A2 0.2 18 50 160 47

A3 0.5 25 58 140 51

A4 0.8 30 63 130 53

表2：C-225在软泡体系中的性能对比实验（数据来源：《中国塑料》2020年第34卷）

从上表可见，随着C-225添加量的增加，乳白时间和上升时间明显延长，泡孔直径减小，回弹性提高，表明其在改善泡沫微观结构方面具有显著优势。

3.2 在硬质聚氨酯泡沫中的应用

硬质聚氨酯泡沫主要用于保温材料、冷藏设备、建筑外墙等领域，要求泡沫具有较高的闭孔率、低导热系数和良好的尺寸稳定性。C-225在硬泡体系中可调节发泡/凝胶平衡，避免“塌泡”现象，提升整体性能。

实验编号

C-225添加量（pphp）

初始粘度（mPa·s）

密度（kg/m&#179;）

闭孔率（%）

导热系数（W/m·K）

B1 0 1200 38 85 0.0235

B2 0.3 1350 36 90 0.0220

B3 0.6 1480 35 92 0.0215

表3：C-225在硬泡体系中的性能对比实验（数据来源：《聚氨酯工业》2022年第37卷）

结果表明，适量添加C-225有助于提高泡沫闭孔率，降低导热系数，提升保温性能。

3.3 在喷涂聚氨酯泡沫中的应用

喷涂聚氨酯泡沫（SPF）具有施工便捷、附着力强等特点，适用于屋顶、墙体等现场施工场合。由于其反应速度快，对催化剂的延迟性要求极高。

实验编号

C-225添加量（pphp）

雾化效果

表面结皮时间（s）

扩展倍数

施工适用性评分（满分10分）

C1 0 一般 10 25 6.5

C2 0.4 良好 15 30 8.2

C3 0.7 优秀 18 33 9.0

表4：C-225在喷涂泡沫体系中的应用效果（数据来源：《涂料工业》2023年第53卷）

由表可见，C-225的加入显著提升了喷涂泡沫的雾化效果与扩展性能，提高了施工效率和质量。

四、C-225与其他延迟催化剂的比较

目前市场上常见的延迟催化剂包括Dabco TMR系列、Polycat 46、Jeffcat ZR-50等。C-225在催化效率、成本效益和环保性方面具有一定优势。

催化剂类型

延迟时间（s）

成本（元/kg）

挥发性

推荐应用场景

C-225 15–30 180–220 中等 软泡、硬泡、喷涂泡沫

Dabco TMR-2 10–20 300–350 高 硬泡、微孔材料

Polycat 46 12–25 250–300 中等 模塑软泡、自结皮泡沫

Jeffcat ZR-50 18–35 280–320 低 高性能喷涂泡沫

表5：几种常见延迟催化剂的性能比较（数据来源：《精细化工中间体》2021年第41卷）

从表中可以看出，C-225在价格和综合性能之间取得了较好的平衡，尤其适合中高端聚氨酯泡沫制品的生产需求。

五、C-225的应用工艺优化建议

为了充分发挥C-225的催化性能，需对其使用条件进行优化：

添加比例控制：推荐使用量为0.2–0.8 pphp（每百份多元醇），根据泡沫类型调整。

混合顺序优化：建议在多元醇组分中预先混合C-225，以保证分散均匀。

环境温度管理：适宜操作温度为20–30°C，过高可能导致催化提前激活。

配套助剂协同：可配合使用泡沫稳定剂（如硅油）、阻燃剂等，进一步提升性能。

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新典化学公司简介:

新典化学材料（上海）有限公司（以下简称“新典化学”）是国内领先的聚氨酯催化剂及相关化学品供应商，专注于为聚氨酯催化剂行业提供高效、环保的催化剂解决方案。公司成立于2014年，总部位于上海市宝山区，并在江苏、山东等地设有生产基地，年产能超过1万吨，服务范围覆盖全国及海外市场。

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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。