ZF-20 雙-(2-二甲氨基乙基)醚：助發(fā)泡型催化劑中的“氣泡魔法師”

在聚氨酯工業(yè)的世界里，如果說多元醇和異氰酸酯是主角，那么催化劑就是那個(gè)幕后推手——沒有它，再好的演員也難以登場。而在這群幕后英雄中，ZF-20雙-(2-二甲氨基乙基)醚（簡稱ZF-20）就像一位擅長制造“氣泡魔法”的導(dǎo)演，專攻助發(fā)泡反應(yīng)，把氣體釋放這出戲演繹得既輕盈又精彩。

一、從泡沫說起：為什么需要助發(fā)泡催化劑？

在聚氨酯發(fā)泡過程中，氣體的釋放至關(guān)重要。無論是軟質(zhì)泡沫沙發(fā)墊、硬質(zhì)保溫材料，還是汽車座椅、冰箱隔熱層，都離不開一個(gè)關(guān)鍵過程——水與異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，從而讓材料“膨脹”起來。

但問題來了：這個(gè)反應(yīng)如果不加控制，要么氣泡太小不蓬松，要么氣泡太大不均勻，甚至可能因?yàn)榉磻?yīng)過快導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩潰。這時(shí)候就需要像ZF-20這樣的助發(fā)泡型催化劑來幫忙了。

它不是主催化劑，卻是個(gè)好幫手。它不像胺類那樣直接參與凝膠反應(yīng)，也不像有機(jī)錫那樣主導(dǎo)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，但它能巧妙地調(diào)節(jié)水與異氰酸酯之間的反應(yīng)速率，使得氣體釋放更均勻、更可控，終形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、手感柔軟或堅(jiān)硬有度的泡沫材料。

二、揭開面紗：什么是 ZF-20？

ZF-20 的化學(xué)名是雙-(2-二甲氨基乙基)醚，英文名為Bis(2-dimethylaminoethyl) ether，是一種脂肪族叔胺類化合物，具有較強(qiáng)的堿性，分子式為C8H20N2O，分子量約160.25 g/mol。

它外觀為無色至淺黃色透明液體，略帶氨味，易溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，尤其適用于聚氨酯體系中的水發(fā)泡工藝。作為輔助催化劑，它常與其他胺類催化劑配合使用，起到平衡發(fā)泡與凝膠反應(yīng)的作用。

ZF-20 的基本參數(shù)如下表所示：

參數(shù)名稱	數(shù)值/描述
化學(xué)名稱	雙-(2-二甲氨基乙基)醚
英文名稱	Bis(2-dimethylaminoethyl) ether
分子式	C8H20N2O
分子量	約160.25 g/mol
外觀	無色至淺黃色透明液體
沸點(diǎn)	約220°C
密度（20°C）	約0.93–0.96 g/cm3
pH值（1%水溶液）	11.5–12.5
溶解性	易溶于醇、酮、酯等極性溶劑
儲存條件	陰涼干燥處，避光密封保存

從這些數(shù)據(jù)可以看出，ZF-20 是一種溫和但高效的催化劑，在聚氨酯配方中扮演著“節(jié)奏掌控者”的角色。它不會喧賓奪主，卻總能在關(guān)鍵時(shí)刻推動(dòng)氣體釋放的進(jìn)程。

三、它是如何工作的？——催化機(jī)制解析

在聚氨酯發(fā)泡過程中，有兩個(gè)主要反應(yīng)競爭進(jìn)行：

1. 發(fā)泡反應(yīng)：水 + 異氰酸酯 → 脲 + CO?
2. 凝膠反應(yīng)：羥基 + 異氰酸酯 → 聚氨酯（形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）

如果發(fā)泡反應(yīng)太快，CO?來不及擴(kuò)散就被包裹在逐漸固化的聚合物中，導(dǎo)致泡孔粗大甚至塌陷；如果凝膠反應(yīng)太慢，則泡沫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)開裂或回縮。

這時(shí)，ZF-20 就登場了。它通過其分子結(jié)構(gòu)中的叔胺基團(tuán)促進(jìn)水與異氰酸酯的反應(yīng)，加快CO?的釋放速度，同時(shí)又不至于完全壓倒凝膠反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)兩者的動(dòng)態(tài)平衡。

它就像是樂隊(duì)里的指揮家，左手打拍子控制鼓聲（發(fā)泡），右手引導(dǎo)旋律（凝膠），確保整首曲子節(jié)奏分明、和諧動(dòng)聽。

四、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，適用性極強(qiáng)

由于其獨(dú)特的催化性能，ZF-20 在多個(gè)聚氨酯發(fā)泡體系中都有廣泛應(yīng)用，特別是在以下幾類材料中表現(xiàn)尤為突出：

1. 軟質(zhì)聚氨酯泡沫

用于家具、床墊、汽車座椅等產(chǎn)品，要求泡沫柔軟、透氣、回彈性好。ZF-20 可以幫助形成均勻細(xì)膩的泡孔結(jié)構(gòu)，使成品手感舒適，支撐力適中。

2. 半硬質(zhì)聚氨酯泡沫

多用于汽車儀表板、門板等內(nèi)飾件。這類泡沫需要一定的剛性和耐沖擊性，同時(shí)也要具備良好的成型性和脫模性。ZF-20 在其中起到協(xié)調(diào)發(fā)泡與固化時(shí)間的作用，有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性。

3. 硬質(zhì)聚氨酯泡沫

廣泛應(yīng)用于建筑保溫、冷鏈設(shè)備、管道隔熱等領(lǐng)域。這類泡沫對閉孔率、密度和熱導(dǎo)率有較高要求。ZF-20 可以幫助實(shí)現(xiàn)快速起發(fā)，提升初期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止塌泡。

4. 自結(jié)皮泡沫

如方向盤、扶手等一體成型制品。自結(jié)皮泡沫需要表面致密、內(nèi)部疏松，這對催化劑的選擇提出了更高要求。ZF-20 能有效調(diào)控內(nèi)外反應(yīng)速率差異，幫助實(shí)現(xiàn)理想的表皮厚度和內(nèi)部泡孔結(jié)構(gòu)。

五、與其他催化劑的協(xié)同效應(yīng)

雖然 ZF-20 本身不是主催化劑，但它可以與多種催化劑搭配使用，發(fā)揮“錦上添花”的作用。常見的搭配組合包括：

1. 與胺類催化劑配合

例如 DABCO（三亞乙基二胺）、TEDA（1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷）等強(qiáng)效凝膠催化劑。ZF-20 在這種組合中起到延緩凝膠反應(yīng)、延長乳白時(shí)間的作用，有利于氣泡充分?jǐn)U展。

1. 與胺類催化劑配合

例如 DABCO（三亞乙基二胺）、TEDA（1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷）等強(qiáng)效凝膠催化劑。ZF-20 在這種組合中起到延緩凝膠反應(yīng)、延長乳白時(shí)間的作用，有利于氣泡充分?jǐn)U展。

2. 與延遲型催化劑搭配

如 PC-8（季銨鹽延遲催化劑），用于控制反應(yīng)放熱峰和脫模時(shí)間。在這種情況下，ZF-20 可以增強(qiáng)前期發(fā)泡效果，而不影響后期固化。

3. 與錫類催化劑并用

如 T-9（辛酸亞錫）、T-12（二月桂酸二丁基錫）。錫類催化劑主要用于促進(jìn)凝膠反應(yīng)，而 ZF-20 則專注于發(fā)泡階段，兩者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的工藝控制。

常見催化劑組合及功能對照表：

組合方式	主要功能	應(yīng)用場景示例
ZF-20 + DABCO	平衡發(fā)泡與凝膠反應(yīng)	軟泡、高回彈泡沫
ZF-20 + TEDA	提高初始起發(fā)速度	快速成型泡沫
ZF-20 + PC-8	控制乳白時(shí)間與脫模時(shí)間	結(jié)構(gòu)泡沫、澆注系統(tǒng)
ZF-20 + T-9/T-12	加強(qiáng)交聯(lián)與后固化	硬泡、噴涂泡沫
ZF-20 + A-1 + PC-5	實(shí)現(xiàn)低溫發(fā)泡	冷庫保溫、冬季施工泡沫

可以看出，ZF-20 的靈活性極高，幾乎可以適應(yīng)各種發(fā)泡工藝需求。它不是萬能鑰匙，但卻是一把打開“理想發(fā)泡狀態(tài)”的金鑰匙。

六、安全與環(huán)保：現(xiàn)代工業(yè)的底線

隨著全球?qū)瘜W(xué)品安全和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，催化劑的安全性也成為選材的重要考量因素。ZF-20 雖然屬于叔胺類化合物，但其毒性較低，LD50（大鼠口服）大于2000 mg/kg，屬低毒物質(zhì)。

當(dāng)然，作為一種堿性催化劑，操作時(shí)仍需注意通風(fēng)防護(hù)，避免皮膚接觸和吸入蒸汽。建議佩戴手套和護(hù)目鏡，并在通風(fēng)良好的環(huán)境中使用。

此外，ZF-20 不含重金屬，符合REACH法規(guī)和RoHS指令，適用于出口導(dǎo)向型企業(yè)的產(chǎn)品合規(guī)要求。

七、用量與注意事項(xiàng)：掌握火候的藝術(shù)

催化劑的使用講究“恰到好處”，多了會破壞結(jié)構(gòu)，少了則達(dá)不到效果。對于 ZF-20 來說，推薦添加量一般為配方總量的0.1~0.5 phr（每百份樹脂），具體取決于所需發(fā)泡速度、泡沫類型及其它催化劑種類。

以下是不同泡沫類型中 ZF-20 的典型用量范圍參考：

泡沫類型	推薦用量（phr）	特點(diǎn)說明
軟質(zhì)泡沫	0.2–0.5	需求良好起發(fā)與泡孔結(jié)構(gòu)
半硬質(zhì)泡沫	0.1–0.3	注重強(qiáng)度與表皮質(zhì)量
硬質(zhì)泡沫	0.1–0.2	控制放熱與泡孔閉合性
自結(jié)皮泡沫	0.2–0.4	平衡表皮厚度與內(nèi)泡結(jié)構(gòu)
噴涂泡沫	0.1–0.3	需快速起發(fā)與附著力

在實(shí)際操作中，建議先進(jìn)行小試調(diào)整，根據(jù)反應(yīng)時(shí)間、乳白時(shí)間、拉絲時(shí)間等參數(shù)優(yōu)化用量。

八、市場上的替代品與比較分析

除了 ZF-20，市場上還有其他一些助發(fā)泡型催化劑可供選擇，比如：

• BDMAEE（雙(二甲氨基乙基)醚）：結(jié)構(gòu)類似，但活性稍低；
• DPA（二基乙烷）：延遲性強(qiáng)，適合低溫發(fā)泡；
• DMEE（二甲氨基乙氧基）：兼具發(fā)泡與潤濕性能，適合噴涂體系；
• TEGDME（三乙二醇二甲醚）：非催化型助劑，用于調(diào)節(jié)粘度與流動(dòng)性。

相比而言，ZF-20 在發(fā)泡反應(yīng)中表現(xiàn)出更強(qiáng)的“主動(dòng)性”，尤其是在水發(fā)泡體系中更為突出。它的優(yōu)勢在于：

• 催化效率高
• 對溫度敏感度適中
• 與多種催化劑兼容性好
• 安全環(huán)保，符合現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)

因此，在多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中，ZF-20 仍然是首選的助發(fā)泡催化劑之一。

九、未來趨勢：綠色催化與智能配方

隨著環(huán)保意識的提升和智能制造的發(fā)展，催化劑行業(yè)也在不斷進(jìn)化。未來的趨勢包括：

• 低氣味、低VOC配方：減少對人體和環(huán)境的影響；
• 多功能催化劑開發(fā)：集發(fā)泡、凝膠、阻燃等功能于一體；
• 自動(dòng)化配料系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投料與實(shí)時(shí)監(jiān)控；
• AI輔助配方優(yōu)化：利用大數(shù)據(jù)預(yù)測佳催化劑組合。

在這一背景下，ZF-20 依然具有很強(qiáng)的生命力。它不僅能夠滿足傳統(tǒng)工藝的需求，還能很好地融入新型體系，成為綠色聚氨酯發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基石。

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結(jié)語：催化劑雖小，影響深遠(yuǎn)

ZF-20 雙-(2-二甲氨基乙基)醚，或許只是聚氨酯世界里一顆小小的星星，但它卻在氣體釋放的關(guān)鍵時(shí)刻閃耀光芒。它不爭風(fēng)頭，卻默默助力每一個(gè)氣泡的誕生；它不喧嘩張揚(yáng)，卻成就了無數(shù)柔軟舒適的泡沫生活。

正是這些看似微不足道的化學(xué)精靈，構(gòu)筑起了我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡臏嘏c便利。

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參考文獻(xiàn)：

國內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 呂世軍, 張曉明. 聚氨酯發(fā)泡技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.
2. 劉洋, 王偉. 助發(fā)泡催化劑在軟質(zhì)聚氨酯泡沫中的應(yīng)用研究[J]. 聚氨酯工業(yè), 2020, 35(2): 45-49.
3. 中國塑料加工工業(yè)協(xié)會. 聚氨酯材料發(fā)展報(bào)告[R]. 北京: 中國塑協(xié), 2021.

國外文獻(xiàn)：

1. Saunders, J.H., Frisch, K.C. Polyurethanes: Chemistry and Technology, Part I & II. Interscience Publishers, 1962.
2. G. Oertel (Ed.). Polyurethane Handbook, 2nd Edition. Hanser Gardner Publications, 1994.
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5. M. Szycher. Szycher’s Handbook of Polyurethanes, 2nd Edition. CRC Press, 2011.

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希望這篇文章既能讓你了解 ZF-20 的技術(shù)內(nèi)涵，也能感受到化工世界的趣味與溫度。

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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。