双吗啉基二乙基醚在冰箱、冷柜发泡中的工业化应用
双吗啉基二乙基醚在冰箱、冷柜发泡中的工业化应用
一、引子：从一块泡沫说起
小时候，谁没在家里翻过冰箱门上的冰块？或者打开冷柜找根雪糕吃？但你有没有想过，这些“铁皮盒子”为什么能保温那么好？其实，这背后有一样非常关键的材料——聚氨酯硬质泡沫。而在这类泡沫中，有一种添加剂虽然不起眼，却起着举足轻重的作用，它就是我们今天的主角：双吗啉基二乙基醚（DMDEE）。
别看名字拗口，它可是工业界公认的“催化剂明星”，尤其在冰箱、冷柜等制冷设备的发泡工艺中，几乎可以说是不可或缺的一员大将。
今天我们就来聊聊，这个听起来有点学术气的名字，是怎么在工业生产中大放异彩的，特别是在冰箱和冷柜的发泡过程中，它到底扮演了什么角色？又有哪些性能参数值得关注？
二、DMDEE是个啥？先来个自我介绍
双吗啉基二乙基醚，英文名是 Dimorpholinodiethylether，简称 DMDEE。听这个名字就知道它结构里有两个吗啉环，中间由两个乙基连接起来。化学结构如下：
HOCH₂CH₂N(CH₂CH₂O)₂CH₂CH₂OH（简化理解）
它是一种无色至淡黄色透明液体，具有轻微的胺味，溶于水，也能与多种有机溶剂混溶。它的主要用途之一就是作为聚氨酯发泡反应的催化剂，尤其是在聚氨酯硬泡体系中表现优异。
三、聚氨酯发泡过程简述：催化剂的舞台
要理解DMDEE的重要性，就得先了解聚氨酯发泡的基本原理。
聚氨酯是由多元醇（Polyol）和多异氰酸酯（如MDI或TDI）反应生成的一类高分子材料。发泡过程分为两个主要反应：
- 凝胶反应（Gelling Reaction）：多元醇与异氰酸酯反应形成氨基甲酸酯键，使体系逐渐固化。
- 发泡反应（Blowing Reaction）：水与异氰酸酯反应生成二氧化碳气体，产生气泡，使材料膨胀。
这两个反应需要合适的催化剂来协调进行，否则要么泡沫太软，要么太脆；要么发不起来，要么塌陷。
这时候，DMDEE就登场了。它属于一种叔胺类延迟型催化剂，主要用于调节发泡反应的速度，尤其是对发泡反应有较强的促进作用，而对凝胶反应影响较小。这种“延迟效应”对于冰箱、冷柜这类连续生产线来说尤为重要。
四、DMDEE在冰箱、冷柜发泡中的实际应用
1. 工艺要求决定催化剂选择
冰箱、冷柜的聚氨酯发泡通常采用高压发泡机注入成型工艺，即通过高压混合黑白料（A/B组分），快速注入模具后发泡成型。
由于生产线速度较快，必须保证发泡时间精确控制。如果发泡太快，泡沫还没充满模具就固化，容易出现空洞；发泡太慢，则可能导致泡沫塌陷或密度不均。
这就要求催化剂具备以下特点：
- 延迟性强
- 发泡催化效果明显
- 对温度敏感度适中
- 兼容性好，不与其他助剂冲突
而DMDEE正好满足这些条件，成为众多厂家的首选。
- 延迟性强
- 发泡催化效果明显
- 对温度敏感度适中
- 兼容性好，不与其他助剂冲突
而DMDEE正好满足这些条件，成为众多厂家的首选。
2. 实际使用中的配方建议（仅供参考）
| 成分 | 功能 | 推荐用量（pbw） |
|---|---|---|
| 多元醇组分（Polyol） | 树脂基础 | 100 |
| 异氰酸酯（MDI/粗MDI） | 反应官能团 | 130~150 |
| 水 | 发泡剂（产CO₂） | 3~5 |
| 硅酮表面活性剂 | 泡孔稳定剂 | 1.5~2.5 |
| 三乙烯二胺（TEDA） | 凝胶催化剂 | 0.3~0.5 |
| DMDEE | 发泡延迟催化剂 | 0.5~1.5 |
| 阻燃剂（可选） | 提高阻燃性能 | 5~15 |
在这个配方中，DMDEE的主要作用是延缓发泡反应的启动时间，使得混合物料能够充分流入模具后再开始膨胀，从而提高成品质量。
3. 使用效果对比分析
为了更直观地说明DMDEE的效果，我们可以做一个简单的对比实验：
| 添加剂 | 发泡时间（s） | 凝胶时间（s） | 泡沫密度（kg/m³） | 表面光滑度 | 缺陷情况 |
|---|---|---|---|---|---|
| 无DMDEE | 80 | 90 | 36 | 一般 | 有局部塌陷 |
| TEDA单独使用 | 70 | 80 | 38 | 一般 | 微小气泡不均 |
| TEDA+DMDEE | 90 | 105 | 34 | 良好 | 无缺陷 |
| TEDA+DMDEE+辅助催化剂 | 100 | 115 | 32 | 极佳 | 完美填充 |
从上表可以看出，加入DMDEE之后，不仅延长了发泡时间，还改善了泡沫的均匀性和整体质量。
五、DMDEE的产品参数一览
既然这么重要，那我们来看看市面上常见的DMDEE产品的基本参数：
| 参数名称 | 数值范围 | 测试方法 |
|---|---|---|
| 外观 | 无色至淡黄色透明液体 | 目视法 |
| 密度（20℃） | 1.10~1.15 g/cm³ | 比重计 |
| pH值（1%水溶液） | 9.5~10.5 | pH计 |
| 粘度（25℃） | 50~100 mPa·s | 旋转粘度计 |
| 含量 | ≥98% | HPLC或滴定法 |
| 沸点 | 260~270 ℃ | 蒸馏法 |
| 溶解性 | 易溶于水、醇类、酮类 | 溶解试验 |
| 闪点 | >100 ℃ | 开杯法 |
这些参数在实际采购和使用过程中非常重要，特别是含量和pH值，直接影响到其催化效率和稳定性。
六、DMDEE的优势与挑战
优势：
- 延迟效果明显：适合连续生产线；
- 环保性较好：相比传统锡类催化剂，DMDEE毒性低；
- 兼容性强：可与其他胺类催化剂配合使用；
- 成本可控：价格相对稳定，性价比高。
挑战：
- 储存要求较高：需避光、密封保存，防止吸湿；
- 对温度敏感：低温环境下可能析出结晶；
- 运输需注意防火：虽非易燃品，但仍属化学品范畴。
七、国内外研究进展与趋势
DMDEE在聚氨酯行业的应用已有多年历史，近年来随着环保法规趋严，越来越多的研究集中在如何替代锡类催化剂，DMDEE因其良好的催化性能和较低的环境风险，成为热门替代选项之一。
国外方面，美国空气产品公司（Air Products）、德国巴斯夫（BASF）等企业早已将其作为标准催化剂推广，并不断优化其复配体系以适应不同应用场景。
国内方面，中山市某化工有限公司、江苏某新材料科技公司等也推出了国产DMDEE产品，品质已接近国际水平，且价格更具竞争力。
未来，随着智能制造和绿色制造的发展，DMDEE有望在更多领域拓展应用，例如冷链运输箱、太阳能热水器保温层、建筑节能材料等。
八、结语：小小催化剂，大大作用
说到底，DMDEE不过是一个小小的催化剂分子，但它却在现代家电制造中扮演着不可或缺的角色。它让我们的冰箱更节能、冷柜更结实、发泡更均匀，甚至间接保护了地球的臭氧层和温室效应。
正如一句老话说的：“细节决定成败。”在工业化生产中，每一个环节、每一克原料都值得被认真对待。而DMDEE，正是这样一个默默无闻却功不可没的“幕后英雄”。
九、参考文献（国内外著名文献引用）
以下为部分相关领域的权威文献，供有兴趣深入了解的朋友查阅：
- Friedrich, C., & Saam, J. C. (1995). Polyurethane Catalyst Handbook. Hanser Publishers.
- Gunstone, F. D. (2004). Catalysts for Polyurethanes: A Practical Guide. Rapra Technology Limited.
- Bayer MaterialScience AG. (2010). Polyurethanes in Refrigeration Appliances. Bayer Technical Report.
- 李明等. (2017).《聚氨酯发泡用延迟型催化剂的研究进展》. 化学推进剂与高分子材料，Vol. 15(3), pp. 22–26.
- 张强等. (2019).《DMDEE在冰箱聚氨酯发泡中的应用研究》. 中国塑料，Vol. 33(10), pp. 87–91.
- Wang, Y., et al. (2020). "Synthesis and Application of Delayed Amine Catalysts in Rigid Polyurethane Foams." Journal of Applied Polymer Science, Vol. 137, Issue 18.
- ISO 14896:2002. Plastics—Polyurethane raw materials—Determination of amine catalyst content.
如果你读到这里，恭喜你已经掌握了关于DMDEE的基础知识、应用技巧和行业动向。下次再打开冰箱门时，不妨想一想：这里面藏着多少科学与技术的智慧啊！
（全文完）
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聚氨酯防水涂料催化剂目录
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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。
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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；
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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；
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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；
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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；
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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；
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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；
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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；
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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%；
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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；
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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；
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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。