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深入分析CASE(非泡PU)通用催化剂对固化时间、开放时间和终性能的影响

日期：2025-07-16      分类：产品新闻

非泡PU通用催化剂：固化时间、开放时间与终性能的深度剖析

在聚氨酯（PU）材料的生产过程中，催化剂扮演着至关重要的角色。它不仅决定了反应的速度，还影响着材料的成型质量、使用性能和工艺窗口。尤其是非泡型聚氨酯（Non-foaming PU），其对催化剂的选择更为敏感。今天，我们就来聊聊非泡PU通用催化剂，看看它在固化时间、开放时间以及终性能上的表现，以及如何选择合适的催化剂来提升产品性能。

一、催化剂的“江湖地位”：不是主角，却是幕后推手

在聚氨酯的世界里，催化剂就像一个“隐形推手”，虽然它本身不参与终材料的结构组成，但它的存在与否、用量多少、种类选择，都会直接影响反应进程和成品性能。

聚氨酯是由多元醇和多异氰酸酯反应生成的聚合物，这个反应本身速度较慢，需要催化剂“推一把”。而在非泡型PU中，由于不需要产生气泡，因此对催化剂的控制要求更高——既要反应快，又不能太快，否则就会导致材料在模具中来不及流动就凝固，形成缺陷。

二、催化剂的分类：酸性、碱性与金属类的“三国杀”

在非泡PU体系中，常见的催化剂主要包括以下几类：

类型 代表化合物 特点 常见应用场景
胺类催化剂 DABCO、TEA、DMAE 碱性，促进氨基甲酸酯反应 弹性体、胶黏剂
有机锡类催化剂 二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、辛酸亚锡 促进凝胶反应，对湿气敏感 涂料、密封胶
非锡类金属催化剂 锆、铋、锌类催化剂 环保型，反应温和 医疗、食品接触材料
酸性催化剂 苯甲酰氯、对磺酸 延缓反应，用于延长开放时间 慢反应体系

在这些催化剂中，胺类和锡类是常用的两类。不过随着环保法规趋严，锡类催化剂的使用正在逐渐受到限制，取而代之的是非锡类金属催化剂，尤其是铋催化剂，因其低毒性和良好的反应控制能力，越来越受到欢迎。

三、固化时间：催化剂的“加速器”作用

固化时间，顾名思义，就是材料从液态变成固态所需的时间。催化剂在这个过程中就像一个“加速器”，它能显著缩短固化时间，提高生产效率。

1. 不同催化剂对固化时间的影响（以聚氨酯弹性体为例）

催化剂类型 典型添加量（phr） 初始固化时间（min） 完全固化时间（h） 备注
DBTDL（有机锡） 0.1~0.3 5~10 6~12 反应快，适合快速成型
DABCO（胺类） 0.2~0.5 8~15 12~24 对湿气敏感，需注意储存
Bi（铋催化剂） 0.3~0.6 10~20 18~36 反应温和，环保
无催化剂 — >60 >48 几乎无法成型

从上表可以看出，加入催化剂后，固化时间明显缩短。其中，锡类催化剂效果快，但其毒性较高；胺类催化剂则在反应速度和环保性之间取得了一个平衡；而铋类催化剂虽然稍慢，但更环保、更安全，适合对环保要求高的行业。

四、开放时间：催化剂的“时间管理大师”

开放时间指的是材料在混合后仍可操作的时间，也就是“还能动一动”的时间窗口。对于非泡PU来说，开放时间太短，容易导致材料在模具中还未流平就凝固；太长，则可能影响生产效率。

2. 不同催化剂对开放时间的影响（以胶黏剂为例）

催化剂类型 开放时间（min） 工艺适应性 推荐用途
DBTDL 2~5 窄 快速粘接
DABCO 5~10 中等 手工操作
Bi催化剂 10~20 宽 自动喷涂、复杂结构粘接
对磺酸 15~30 极宽 慢速反应系统

从这张表可以看出，催化剂种类对开放时间的影响非常大。锡类催化剂反应快，开放时间短；而酸性催化剂可以有效延长开放时间，适合对操作时间要求较高的场合。

五、终性能：催化剂不只是“快”，还得“稳”

催化剂不仅影响反应速度，还会对终产品的性能产生深远影响。比如硬度、弹性、耐热性、耐老化性等。

五、终性能：催化剂不只是“快”，还得“稳”

催化剂不仅影响反应速度，还会对终产品的性能产生深远影响。比如硬度、弹性、耐热性、耐老化性等。

3. 不同催化剂对聚氨酯弹性体终性能的影响

催化剂类型 硬度（Shore A） 拉伸强度（MPa） 伸长率（%） 耐热性（℃） 备注
DBTDL 70~80 20~25 300~400 80~100 性能均衡
DABCO 65~75 18~22 350~450 70~90 伸长率高，但耐热性略差
Bi催化剂 68~78 20~24 320~400 85~105 环保、性能稳定
无催化剂 60以下 <10 <200 <60 性能差

从这张表可以看出，催化剂种类对终性能的影响非常显著。锡类催化剂和铋类催化剂在硬度、拉伸强度和耐热性方面表现更为优异。而胺类催化剂虽然伸长率高，但耐热性稍弱。

六、如何选择合适的催化剂：不是越快越好，而是“刚刚好”

在实际应用中，催化剂的选择并不是一味追求反应速度，而是要根据具体应用场景来决定。

举个例子：

  • 如果你是做汽车密封胶的，那你可能更看重开放时间，希望胶水能在复杂结构中充分流动后再固化；
  • 如果你是做鞋底浇注的，那你可能更看重固化速度，希望材料尽快成型，提高生产效率；
  • 如果你是做医疗器械的，那你可能更关注环保性和生物相容性，这时候铋类催化剂就是首选。

所以，选择催化剂时，一定要结合以下几个因素：

  1. 反应速度要求
  2. 操作工艺窗口
  3. 产品终性能
  4. 环保与法规要求

七、催化剂的“副作用”：小心“过犹不及”

虽然催化剂能加速反应，但使用不当也会带来副作用。比如：

  • 过量使用锡类催化剂：会导致材料发脆、耐老化性能下降；
  • 胺类催化剂吸湿性强：容易导致材料在储存过程中变质；
  • 铋类催化剂成本高：虽然环保，但价格相对较高；
  • 酸性催化剂延迟反应：可能导致材料无法在合理时间内固化。

因此，在使用催化剂时，建议：

  • 严格控制添加量；
  • 根据环境温湿度调整配方；
  • 定期检测材料性能变化；
  • 优先选择环保型催化剂。

八、结语：催化剂不是“万金油”，而是“调味料”

聚氨酯的世界里，催化剂就像一道菜里的调味料，少了它，菜就没味道；多了它，可能就“齁”了。只有恰到好处地使用，才能做出一道色香味俱全的好菜。

在非泡PU的应用中，催化剂的选择不仅关系到工艺的顺利进行，更直接影响终产品的性能和市场竞争力。未来，随着环保法规的日益严格和技术的不断进步，环保型、高效型催化剂将成为主流。而我们作为从业者，也要不断学习、不断尝试，找到适合自己的那“一勺催化剂”。

九、参考文献

国内文献：

  1. 王志刚, 张晓东. 聚氨酯催化剂的研究进展[J]. 化学推进剂与高分子材料, 2020, 18(3): 45-50.
  2. 李华, 刘晓燕. 环保型聚氨酯催化剂的开发与应用[J]. 化工新型材料, 2019, 47(11): 23-27.
  3. 赵鹏, 陈立. 非泡聚氨酯体系中催化剂对性能的影响[J]. 聚氨酯工业, 2021, 36(4): 12-16.

国外文献：

  1. R. J. Cella, J. W. Vanderhoff. Catalysts for Polyurethane Foaming and Non-Foaming Systems. Journal of Cellular Plastics, 1998, 34(5): 451–468.
  2. M. Szycher. Szycher’s Handbook of Polyurethanes. CRC Press, 2013.
  3. H. Ulrich. Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes. iSmithers Rapra Publishing, 2005.
  4. B. C. Trivedi, L. I. Greene. Synthetic Biodegradable Polymers: Polyurethanes. Springer, 1990.

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公司其它产品展示:

  • NT CAT T-12 适用于室温固化有机硅体系，快速固化。

  • NT CAT UL1 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性，活性略低于T-12。

  • NT CAT UL22 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，活性比T-12高，优异的耐水解性能。

  • NT CAT UL28 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，该系列催化剂中活性高，常用于替代T-12。

  • NT CAT UL30 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性。

  • NT CAT UL50 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性。

  • NT CAT UL54 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性，耐水解性良好。

  • NT CAT SI220 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，特别推荐用于MS胶，活性比T-12高。

  • NT CAT MB20 适用有机铋类催化剂，可用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，活性较低，满足各类环保法规要求。

  • NT CAT DBU 适用有机胺类催化剂，可用于室温硫化硅橡胶，满足各类环保法规要求。

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