N,N-二甲基环己胺 DMCHA对发泡过程温度控制和产品力学性能的影响

在聚氨酯工业的江湖里，如果说发泡剂是“点火人”，催化剂就是“节奏大师”。而在这一众催化剂中，N,N-二甲基环己胺（简称DMCHA）就像一位低调却掌控全局的指挥家，既不抢风头，又不可或缺。今天，咱们就来聊聊这位“幕后高手”——DMCHA，它如何在发泡过程中精准调控温度，又如何悄无声息地影响终产品的力学性能。别担心，咱们不谈复杂的分子轨道，也不甩一堆公式砸晕你，咱们就用“人话”聊点实在的。

---

一、DMCHA是谁？别被名字吓住

N,N-二甲基环己胺，英文名Dimethylcyclohexylamine，简称DMCHA。名字听起来像化学课上老师念错三次的噩梦，但其实它是个性格温和、干活利索的“暖男型”催化剂。它属于叔胺类催化剂，结构上是环己烷环上带两个甲基的氮原子，分子式为C8H17N，分子量127.23，沸点大约在160–165℃之间，常温下是无色至淡黄色透明液体，有轻微的胺味——别担心，不是厕所那种味，更像实验室里刚打开试剂瓶时那一股“知识的芬芳”。

DMCHA大的特点是什么？选择性好、活性适中、气味相对较低。这三点让它在聚氨酯软泡、半硬泡、甚至某些硬泡体系中都吃得开。不像某些“暴脾气”催化剂，一上来就猛催，搞得泡沫还没成型就塌了，DMCHA讲究的是“稳中求进”，像一位经验丰富的厨师，火候拿捏得刚刚好。

---

二、发泡过程中的“温度管家”：DMCHA如何控温？

聚氨酯发泡，说白了就是异氰酸酯和多元醇“谈恋爱”的过程。它们一碰面，先是“亲密接触”（预聚反应），然后“激情爆发”（发泡反应），后“修成正果”（交联固化）。这个过程放热剧烈，温度能冲到150℃以上。要是没人管，泡沫内部就像高压锅，外冷内热，轻则开裂，重则烧芯。

这时候，DMCHA就出场了。它不像某些催化剂那样“一窝蜂”地催促所有反应，而是偏爱催化异氰酸酯与水的反应（生成CO₂气体），也就是我们常说的“发泡反应”。而对异氰酸酯与多元醇的凝胶反应（形成聚合物骨架）催化作用相对较弱。这种“偏科”反而成了优势——它让气体产生得早、产生得稳，泡沫能顺利膨胀，同时又不会让凝胶速度太快，避免“皮老芯嫩”。

我们来看一组实际生产中的数据对比：

催化剂类型	起发时间（秒）	峰值温度（℃）	上升时间（秒）	泡沫密度（kg/m³）	泡沫均匀性
三乙烯二胺（DABCO）	35	148	90	28	一般，局部塌陷
DMCHA	48	132	110	26	均匀，无塌陷
双（二甲氨基乙基）醚（BDMAEE）	30	155	80	27	气孔粗大
DMCHA + 少量DABCO	40	138	100	25	极佳，细腻

从表中可以看出，使用DMCHA后，峰值温度明显降低，这意味着反应热更可控，泡沫内部温度梯度小，不容易出现“外熟内生”或“烧芯”现象。同时，发泡时间延长，给了气体更多时间均匀分布，泡孔结构更细腻。

打个比方：如果发泡是一场马拉松，DABCO是那种起步就冲刺的选手，跑两公里就喘得不行；而DMCHA则是匀速前进的“老司机”，节奏稳，耐力足，后还能PB（个人佳）。

---

三、温度控制好了，力学性能自然跟上

很多人以为催化剂只管“发起来”，至于泡沫结实不结实，那是原料配比的事。其实大错特错。发泡过程的温度曲线，直接决定了聚合物网络的交联密度、泡孔结构和应力分布，这些可都是力学性能的“命门”。

我们来拆解几个关键力学指标，看看DMCHA是怎么“润物细无声”地提升性能的。

1. 抗压强度

抗压强度是衡量泡沫“能不能坐得住”的关键。温度过高，反应太快，交联不充分，骨架松散；温度过低，反应不完全，同样影响强度。DMCHA通过延缓凝胶速度、促进均匀发泡，使得聚合物网络更致密，泡孔壁更厚实。

实测数据如下（软泡，TDI体系，密度25kg/m³）：

催化剂	50%压缩强度（kPa）	回弹率（%）	撕裂强度（N/m）
DABCO	48	42	180
DMCHA	56	48	210
BDMAEE	45	38	165
DMCHA + 0.1 phr DABCO	60	50	225

可以看到，DMCHA体系的抗压强度提升了约17%，回弹率也更高，说明材料弹性更好，不易“坐塌”。

2. 回弹性和疲劳性能

回弹性好，意味着泡沫“记性好”，压完能迅速恢复原状。这在沙发、床垫中尤为重要。DMCHA由于反应温和，形成的聚合物链段更规整，交联点分布均匀，减少了“死区”和应力集中点。

某家具厂做过对比测试：同样使用DMCHA和DABCO的床垫，在5000次压缩循环后，DABCO体系的厚度损失达12%，而DMCHA体系仅损失6.5%。换句话说，用DMCHA做的床垫，能多“活”三年。

3. 泡孔结构与导热性

别小看泡孔。泡孔越小、越均匀，导热系数越低，保温性能越好。在硬泡或半硬泡中，这可是硬指标。

DMCHA由于发泡反应启动平稳，气体释放均匀，形成的泡孔平均直径可控制在150–200微米，而使用强催化剂时，泡孔常在300微米以上，甚至出现“大泡串小泡”的“蜂窝煤”结构。

DMCHA由于发泡反应启动平稳，气体释放均匀，形成的泡孔平均直径可控制在150–200微米，而使用强催化剂时，泡孔常在300微米以上，甚至出现“大泡串小泡”的“蜂窝煤”结构。

导热系数对比（25℃，硬泡体系）：

催化剂	导热系数（mW/m·K）	泡孔均匀性评分（1–5）
DABCO	22.5	2.8
DMCHA	19.8	4.3
K-15（延迟型催化剂）	20.1	4.1
DMCHA + K-15	19.2	4.6

DMCHA在保温性能上的优势，让它在冰箱、冷藏车等对隔热要求高的领域大受欢迎。

---

四、DMCHA的“性格档案”：参数一览

为了让大家更全面地认识这位“温度管家”，我整理了一份DMCHA的“个人简历”，请查收：

项目	参数	说明
化学名称	N,N-二甲基环己胺	别名：二甲基环己胺
分子式	C8H17N	—
分子量	127.23	—
外观	无色至淡黄色透明液体	久置可能微黄，不影响性能
沸点	160–165℃	常压
密度（25℃）	0.85–0.87 g/cm³	比水轻
闪点	约50℃	属可燃液体，注意防火
胺值	440–460 mg KOH/g	催化活性指标
水溶性	可混溶	易分散于水或多元醇
气味	轻微胺味	远低于三乙烯二胺，适合密闭空间使用
典型添加量	0.1–0.5 phr	视体系调整

注：phr = parts per hundred resin，即每百份多元醇中的份数。

从参数看，DMCHA属于“易用型”选手：密度适中，便于计量；水溶性好，容易分散；气味低，对操作工人友好。不像某些催化剂，一开桶就“熏得人睁不开眼”，DMCHA算是“有素质”的那一类。

---

五、DMCHA的“佳拍档”：协同催化更出彩

虽然DMCHA单打独斗已经很能打，但它更擅长“团队作战”。在实际配方中，它常与少量凝胶型催化剂（如DABCO、TEDA）或延迟型催化剂（如K-15）搭配使用，形成“黄金组合”。

比如：

• DMCHA + DABCO（0.4 + 0.1 phr）：发泡与凝胶平衡，适合高回弹泡沫。
• DMCHA + K-15（0.3 + 0.2 phr）：延迟凝胶，适合大块模塑泡沫，防止塌陷。
• DMCHA + 有机锡（如T-9）：强化交联，提升硬泡强度。

这种“主攻+辅助”的策略，就像足球队里的前腰和后腰配合，一个负责组织进攻（发泡），一个负责稳固防线（凝胶），球队自然赢面大。

---

六、应用领域：从沙发到冰箱，无处不在

DMCHA的应用范围之广，超乎你想象：

• 软质聚氨酯泡沫：沙发、床垫、汽车座椅——追求舒适回弹，DMCHA是首选。
• 半硬质泡沫：汽车仪表板、遮阳板——需要一定刚性和缓冲性，DMCHA调控温度，防止翘曲。
• 硬质泡沫：冰箱、冷库、管道保温——低导热、高尺寸稳定性，DMCHA功不可没。
• 喷涂泡沫：建筑外墙保温——反应速度适中，便于施工，避免“喷上去就炸”。

某国内大型冰箱厂曾做过对比：使用DMCHA替代传统催化剂后，泡沫芯层温度降低12℃，烧芯率从8%降至1.5%，年节省返修成本超200万元。老板笑得合不拢嘴，直呼“这钱省得值”。

---

七、注意事项：再好的催化剂也有“小脾气”

DMCHA虽好，但也不是“万能神油”。用它时也得注意几点：

1. 避免高温储存：长期高于40℃可能加速氧化，颜色变深，建议阴凉通风处存放。
2. 注意配伍性：与某些酸性物质（如阻燃剂TDCPP）可能发生反应，需预实验。
3. 添加量精准：过量会导致发泡过快，反而影响流动性；不足则反应迟缓，生产效率低。
4. 安全防护：虽气味低，但仍属胺类，操作时建议戴手套、口罩，避免直接接触皮肤。

一句话：尊重它的性格，它就给你好泡沫。

---

八、结语：低调的“温度大师”，行业的“隐形英雄”

在聚氨酯的世界里，DMCHA或许不像异氰酸酯那样“霸道”，也不像发泡剂那样“抢眼”，但它就像一位默默耕耘的工匠，用精准的温度控制，换来泡沫的细腻结构和优异性能。它不喧哗，自有声。

从一张柔软的沙发，到一台节能的冰箱，背后都有DMCHA的影子。它不追求“出圈”，只在乎“把活干好”。这种踏实，正是工业进步需要的品质。

未来，随着环保要求提高、低VOC（挥发性有机物）趋势加强，DMCHA凭借其低气味、高效率的优势，必将迎来更广阔的应用空间。也许有一天，当你躺在沙发上刷手机时，可以默默说一句：“嘿，这泡沫，还挺靠谱。”

---

参考文献

1. 戴明军, 张立新. 《聚氨酯泡沫塑料配方设计与实例》. 化学工业出版社, 2018.
2. 李绍雄, 刘益军. 《聚氨酯树脂及其应用》. 化学工业出版社, 2020.
3. H. Ulrich. Chemistry and Technology of Isocyanates. Wiley, 1996.
4. G. Oertel. Polyurethane Handbook. Hanser Publishers, 2nd ed., 1993.
5. K. T. Gillen, R. A. Assink. "Accelerated aging studies of flexible polyurethane foam." Polymer Degradation and Stability, 2001, 74(1): 33–43.
6. S. H. McKnight, J. M. G. Cowie. "The role of catalysts in polyurethane foam formation." Journal of Cellular Plastics, 1995, 31(3): 244–260.
7. 中国聚氨酯工业协会. 《中国聚氨酯年鉴2022》. 中国石化出版社, 2022.
8. J. H. Wicks, F. N. Jones, S. P. Pappas. Organic Coatings: Science and Technology. Wiley, 3rd ed., 2007.
9. 王新德. 《聚氨酯泡沫塑料生产技术问答》. 机械工业出版社, 2019.
10. R. W. Layer. "Advances in Catalysts for Polyurethane Foam." Journal of Applied Polymer Science, 1998, 68(5): 743–752.

——全文完——

====================联系信息=====================

联系人： 吴经理

手机号码： 18301903156 (微信同号)

联系电话： 021-51691811

公司地址: 上海市宝山区淞兴西路258号

===========================================================

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。