本文作者宋和璇，毕业于天津大学化工系工业催化专业，现就职于天津红百丽科工贸，聚氨酯新型催化剂、助剂研发工程师。擅长聚氨酯新型催化剂、助剂技术研究，对新型催化剂感兴趣的朋友欢迎联系她，手机号：13820086403。
　　隆重推出用于聚氨酯类合成材料的全新一类催化剂-——叔胺基羧酸盐类。这类催化剂不同于传统两大类(叔胺类和有机金属盐类)催化剂。

　　这类催化剂是在同一个分子上具有叔胺和有机金属盐两类基团，虽然同一分子具有两类催化剂官能团，而催化作用并不只是两类的协同和叠加， 而是降低了异氰酸酯参与的所有反应活化能，也就是说它可以将异氰酸酯活化至将其所能参与的反应进行到底，使催化反应的目标产物不仅限于传统催化剂的目标产物聚氨酯，还可以调控产生脲基甲酸酯，缩二脲三异氰酸酯，各种最终产物异氰脲酸酯 支链的和自身三聚的六元环。可以得到是聚氨酯类合成材料的延伸新材料——聚氨脲异氰脲酸酯。

　　异氰酸酯的化学特性具有高度不饱和键，能与含活泼氢化合物进行反应，也可以本身加热或催化剂作用发生自聚及脱羰反应如自身的三聚反应。

　　本技术催化剂U-3系可以在异氰酸酯足够量下促进异氰酸酯将物料中的活泼氢完全反应掉，多余的异氰酸酯发生自身三聚反应。

　　具体讲，传统催化剂促进异氰酸酯与带羟基的化合物反应生成氨基甲酸酯，本催化体系U-3系除了促进这一反应，还催化异氰酸酯与氨基甲酸酯继续反应生成脲基甲酸酯，脲基甲酸酯中还有活泼氢，本催化剂又继续促使异氰酸酯与其反应生成带支链的异氰脲酸酯，如果将上述按先后顺序分为一阶，二阶，三阶反应，异氰酸酯与水的反应也是同样，一阶反应产物是CO2和取代脲，本催化剂体系可继续催化二阶反应生成缩二脲三异氰酸酯及三阶反应生成另一种支链异氰脲酸酯，在体系中被活化的异氰酸酯也很容易发生自身的三聚反应生成六元环的异氰脲酸酯。在体系中最终可存在氨基，脲基酯及三种异氰脲酸酯。

　　从分子结构上讲，一阶反应产物是线性的，二阶三阶产物是支链的，支链形成网络，所生成的聚合物是线性和网络及六元环交织在一起的庞大的网络结构。这样在就赋予了材料更多的，更优异的性能。

　　传统催化体系中异氰酸酯反应的链段是线性的氨基甲酸酯，若要增加或提升力学性能就在要羟基·胺基化合物的结构上下功夫，如增加聚醚的官能度等，及增加制品密度来解决。 如今有了本技术催化体系使异氰酸酯深度活化，在异氰酸酯反应链段上得到支链结构的二阶三阶产物形成网络结构对力学性能的提升可达到质的变和化。在配料工艺上更简便，配料时减少叔胺催化剂用量，去掉固化催化剂加入本催化体系催化剂，可通过催化剂的比例和任意调高异氰酸酯的指数而得到不同的线性网络结构比例的产品。

　　其原理是既遵循聚氨酯技术规律，又延伸深化至异氰酸酯的完全活化的新的规律和创新理论——本催化剂增加了催化目标产物的选择性可以得到全新实用的合成材料——聚多异氰脲酸酯;降低了多级反应能量或能耗即加快发泡中后期反应速度。本U-3系催化剂中的叔胺基有弱的发泡作用，(在使用中显示延迟作用)首先促进一阶反应生成氨基甲酸酯，在含水的发泡反应中优先促进异氰酸酯与多元醇的反应，因反应内外温度的变化发生异氰酸酯与水和氨基甲酸酯二阶反应的竞争，所以即使水超量也就是异氰酸酯指数低了的发泡体系也会形成泡沫细密的网络结构，如果在高指数物料体系中各种二阶三阶反应会继续进行，可以得到高比例的各种异氰脲酸酯(支链的和六元环结构的)与线性交织在一起的网络结构制品。

　　总结本技术催化剂体系的功效在一下两方面的优势有：

　　一.在物性上的特点优势：

　　作为聚氨酯业内技术人员都会体会到，传统催化体系中异氰酸酯反应的链段是线性的氨基甲酸酯，若要增加或提升力学性能就在要羟基·胺基化合物的结构上下功夫，如增加聚醚的官能度等，及增加制品密度来解决。 异氰酸酯指数高了对硬度抗压强度有提高的作用，但指数不能超过300，而且对于任何高指数体系(110以上)面临着熟化困难大问题， 而今有了本技术催化体系使异氰酸酯深度活化，在异氰酸酯反应链段上得到支链结构的二阶三阶产物形成网络结构对力学性能的提升可达到质的变化。不但能使多么高的指数(如700以上)都能得到熟化，还可以全面提升力学性能。如抗压强度，拉伸撕裂，回弹强度。技术工程师也知道随着指数提高使制品的耐高温性和阻燃性也获得不断提高，也就是大家在围绕着PIR异氰脲酸酯体系研究的原因。有本技术催化剂系不但轻而易举的解决了PIR体系的发泡工艺问题，还能获得接近完全异氰酸酯三聚体的耐高温和阻燃性。有望从形成异氰脲酸酯链段网络方面配合阻燃多元醇化合物使制品达到国家规定的B1级阻燃标准。

　　二.在配料和工艺上的特点和优势：

　　由于本技术催化剂体系使聚氨酯类合成材料技术得到发展，进步，因此也能获得一种聚氨酯类新材料——聚氨脲异氰脲酸酯，必然在应用上发展或颠覆了原有的理论和配料标准工艺标准。

　　在配料工艺上更简便，本系催化剂属于中后期促进流动性和熟化反应催化剂，配料时减少传统前期发泡叔胺催化剂用量，去掉固化催化剂加入本催化体系催化剂，可通过催化剂的比例和任意调高异氰酸酯的指数而得到不同的线性网络结构比例的产品。所以很容易调各种用途的发泡时间段。

　　发泡时与传统催化剂不同的是;不用期待拔丝时间和凝胶时间，因为这种情况只在生成氨基甲酸酯线性结构泡沫才发生。本系催化剂在促进发生二阶三阶反应时体系形成网络，每形成一个网络就可以住进一个气体形成一个泡沫，泡沫数量增加依支链所形成的网络结构的增加而增加，加上网络结构的稳定性同样的发气量发泡所得到的泡沫更多，泡孔更细密，而且泡沫的形成不在只是是靠着内部的压力向压力低的方向走，而是更多的靠着含泡沫的物料的流动，在泡沫完全充满空间时需要释放的气体很少并且是缓慢释放，异氰酸酯可以继续反应，网络结构被增强直到完全反应掉即熟化，结束反应，这样的反应哪里去找拔丝还凝胶。即使在自由发泡时也不会发生明显的拔丝现象和凝胶固化现象，也不会发生传统的固化后泡沫还在变化的问题，而是只要还有新增泡沫物料就具有流动性，发到泡沫数量不再增加时异氰酸酯在继续反应掉泡沫熟化。异氰酸酯指数越高所产生的网络结构越多拔丝现象越少。泡沫是发泡到位的不是被气压到位置的，泡沫至始至终都具有良好的流动性，表现为物料良好的填充性，所以不用担心泡沫内外密度不均匀。只要本催化剂系量足够并且异氰酸酯指数不低于105 ，在传统的同等模温下熟化更完全，尺寸稳定性更好。由于网络结构的稳泡性更好，所以不要担心塌泡，还应减少硅油稳定剂的用量。

　　在与叔胺催化剂配合使用时异氰酸酯指数越高所需本技术催化剂用量越多异氰脲酸酯的含量越多，所形成的网络结构也越多，最终可形成与聚氨酯不同的产物和结构。
　　这可以是氨基甲酸酯的含量极少而以各种异氰脲酸酯为主的庞大的网络结构从如下几方面可以显示出来一些优势；

　　一. 力学性能的提升，例如抗压强度，抗拉强度抗撕裂强度都会有不同程度的提升。

　　二. 尺寸稳定性提升。提高产品合格率。

　　三. 导热系数降低。提高用于保温的硬泡的绝热保温性能。

　　四. 耐高温性可提升到150度以上。

　　五. 阻燃性提高，提高氧指数，降低烟密度，降低热释放量，有助于达到国家B1级防火阻燃标准。在燃烧时易形成碳化层可保护建筑物。

　　六. 在全水发泡体系中解决硬泡泡沫脆性，软泡僵硬等问题。

　　七. 促进异氰酸酯的完全反应，提高内部熟化速度。

　　八. 提高泡沫的细密度，在形成网络结构时具有稳泡作用。利于防止因稳泡剂影响的塌泡穿泡等泡沫孔异常问题。

　　九.在形成网络时产热和放热缓慢均匀所以可避免大型泡沫制品的烧心。

　　十.泡沫网络形成是稳定的，所以增加泡沫数量也是稳定的所形成的泡沫密度也是均匀一致的。

　　十一.增加制品寿命。

　　十二.本系催化剂与各种物料的好的相容性等等。

　　一个催化剂使物料发生反应的目标产物由氨基甲酸酯向脲基及支链异氰脲酸酯的变化；由线性向网络结构的变化所带来的聚氨酯技术革命，技术进步不胜枚举。本系催化剂的问世将为聚氨酯类合成材料开拓更广泛的市场，并且延伸出新材料——聚氨脲酸酯。利用新的催化剂体系虽然需要改进原有的理论，思路，改变配方，改变检验方法，但却能创造出新材料，新产品新市场。供大家利用本类催化剂去创造新材料，开发新市场。

　　对本技术催化剂作用及在化学合成中形成聚合物结构特点的进一步阐述：

　　聚氨酯类新材料——聚氨脲酸酯，为什么不同于聚氨酯改性的聚异氰脲酸酯，因为后者是线性聚氨基甲酸酯与六元环异氰脲酸酯的结构，而前者的形成是线性的氨基甲酸酯部分转化为脲基甲酸酯，便形成网络，脲基甲酸酯与异氰酸酯反应生成带支链的异氰脲酸酯又增加了网络结构，异氰酸酯自身三聚反应生成六元环结构即传统的PIR，交织在庞大的网络中，并且在本技术催化体系中三聚反应不是只在最后产生，具体各目标产物含量和产生时间由配合的传统催化剂的比例和温度来决定。使用本催化剂仍然要根据用途调节配方。