DBU胺類催化劑在高性能涂料和膠黏劑中的應(yīng)用實踐

一、前言：催化劑，不只是“加速器”

如果把化學(xué)反應(yīng)比作一場馬拉松比賽，那催化劑就是那個站在起跑線旁不斷喊“加油”的人。它不參與終的沖線，但沒有它，整個過程可能會慢得讓人懷疑人生。

在涂料與膠黏劑行業(yè)里，DBU（1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯）這種胺類催化劑，就像是一位低調(diào)卻實力強(qiáng)勁的幕后英雄。它不像某些明星催化劑那樣張揚(yáng)，但它在高性能材料中扮演的角色，卻是不可或缺的。

本文將從DBU的基本性質(zhì)出發(fā)，結(jié)合其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用場景，帶大家深入了解這位“化工界的隱形高手”，看看它是如何在涂料與膠黏劑的世界里大展身手的。

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二、DBU是什么？它的基本參數(shù)一覽

DBU，全稱是1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯，是一種非對稱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)堿性有機(jī)胺。雖然名字聽起來有點(diǎn)拗口，但它的作用可一點(diǎn)都不復(fù)雜——促進(jìn)反應(yīng)、提高效率、提升產(chǎn)品性能。

我們先來認(rèn)識一下它的幾個關(guān)鍵參數(shù)：

物理化學(xué)參數(shù)	數(shù)值或描述
分子式	C??H??N?
分子量	178.27 g/mol
外觀	無色至淡黃色透明液體
沸點(diǎn)	260°C（常壓）
密度（20°C）	0.97 g/cm3
pH（1%水溶液）	約12.5
溶解性	可溶于水、醇、酮、酯等極性溶劑
儲存穩(wěn)定性	避光、密封保存，建議溫度<30°C

從這些參數(shù)可以看出，DBU具有較強(qiáng)的堿性和良好的溶解性，這使它在許多體系中都能發(fā)揮催化作用，尤其是在需要快速固化的場合。

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三、DBU在涂料工業(yè)中的應(yīng)用

1. 聚氨酯涂料中的“速度擔(dān)當(dāng)”

聚氨酯涂料以其優(yōu)異的耐磨性、耐候性和附著力著稱，廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、電子等多個領(lǐng)域。但在實際生產(chǎn)過程中，聚氨酯樹脂的固化速度往往較慢，影響施工效率和成品質(zhì)量。

這時候，DBU就派上用場了。作為一類高效的叔胺類催化劑，DBU可以顯著加快異氰酸酯（NCO）與多元醇之間的反應(yīng)速率，縮短固化時間，同時還能改善涂層的表面光澤和平整度。

舉個例子，在雙組分聚氨酯清漆中加入0.1%-0.3%的DBU后，表干時間可以從原來的2小時縮短到40分鐘以內(nèi)，而實干時間也能從24小時降至10小時左右。

添加量（%）	表干時間（h）	實干時間（h）	涂層硬度（鉛筆法）
0	2.5	24	HB
0.1	1.5	16	H
0.2	0.8	12	2H
0.3	0.6	10	2H

從表格可以看出，隨著DBU添加量的增加，干燥時間和硬度都有明顯提升，但超過一定劑量后效果趨于平緩，說明合理控制添加比例非常重要。

2. 在UV固化涂料中的協(xié)同效應(yīng)

DBU不僅適用于熱固化體系，它在紫外光固化涂料中也有不錯的表現(xiàn)。尤其在自由基/陽離子混雜固化體系中，DBU可以作為助催化劑，增強(qiáng)陽離子引發(fā)劑的活性，從而提升整體固化效率。

比如在環(huán)氧丙烯酸酯體系中，DBU的加入可以有效降低殘留單體含量，減少氣味，并提升涂層的柔韌性和附著力。

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四、DBU在膠黏劑領(lǐng)域的應(yīng)用實踐

如果說涂料是“穿衣打扮”，那么膠黏劑更像是“縫針補(bǔ)線”。它們不僅要“粘得住”，還要“粘得好”。

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四、DBU在膠黏劑領(lǐng)域的應(yīng)用實踐

如果說涂料是“穿衣打扮”，那么膠黏劑更像是“縫針補(bǔ)線”。它們不僅要“粘得住”，還要“粘得好”。

1. 反應(yīng)型熱熔膠中的“快刀手”

反應(yīng)型熱熔膠（如聚氨酯熱熔膠）因其環(huán)保、高效的特點(diǎn)，近年來廣受歡迎。這類膠黏劑在冷卻定型后仍會繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以形成更牢固的粘接結(jié)構(gòu)。

在這個過程中，DBU作為催化劑可以顯著加快異氰酸酯基團(tuán)與空氣中水分的反應(yīng)，從而實現(xiàn)更快的初粘力和更高的終強(qiáng)度。

以下是一個典型的應(yīng)用案例：

膠黏劑類型	是否添加DBU	初粘時間（min）	剪切強(qiáng)度（MPa）	存儲穩(wěn)定性（月）
聚氨酯熱熔膠	否	>30	2.1	6
聚氨酯熱熔膠	是（0.2%）	<10	3.5	8

可以看到，加入DBU后，膠黏劑的初粘速度和強(qiáng)度都得到了大幅提升，同時存儲穩(wěn)定性也略有改善。

2. 在環(huán)氧樹脂膠中的輔助作用

雖然環(huán)氧樹脂膠常用的催化劑多為咪唑類或叔胺類，但DBU憑借其較強(qiáng)的堿性和較低的揮發(fā)性，在一些高端電子封裝和航空航天領(lǐng)域也開始嶄露頭角。

特別是在低溫固化體系中，DBU可以與其他主催化劑協(xié)同使用，提高固化效率而不犧牲材料的力學(xué)性能。

例如在某款導(dǎo)電銀膠中，DBU與DMP-30復(fù)配使用時，可在60℃下完成80%以上的固化反應(yīng)，比單獨(dú)使用DMP-30節(jié)省近一半時間。

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五、DBU的優(yōu)勢與局限

優(yōu)勢：

• 高催化活性：對多種反應(yīng)體系（如聚氨酯、環(huán)氧、硅烷交聯(lián)等）均表現(xiàn)出良好催化效果；
• 低揮發(fā)性：相較于傳統(tǒng)叔胺類催化劑（如三亞乙基二胺TEDA），DBU的沸點(diǎn)更高，不易揮發(fā)，適合高溫加工；
• 環(huán)保友好：不含重金屬，符合當(dāng)前綠色制造趨勢；
• 多功能性：既可用于加成反應(yīng)，也可用于中和反應(yīng)，在水性體系中有獨(dú)特優(yōu)勢。

局限：

• 價格較高：相比普通胺類催化劑，DBU成本略高；
• 儲存要求：需避光、密封保存，防止吸濕和氧化；
• 適用范圍有限：對某些敏感體系可能引起副反應(yīng)，需配合其他助劑使用。

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六、DBU使用的幾點(diǎn)小貼士

1. 用量控制：一般推薦添加量為總體系的0.1%-0.5%，具體需根據(jù)配方調(diào)整。
2. 分散均勻：由于DBU具有一定粘稠性，建議先稀釋后再加入主料中。
3. 安全防護(hù)：操作時應(yīng)佩戴手套和護(hù)目鏡，避免直接接觸皮膚和眼睛。
4. 搭配使用：與其它催化劑復(fù)配使用效果更佳，如與DABCO、DMP-30等組合。
5. 注意pH值變化：DBU呈強(qiáng)堿性，加入后需監(jiān)測體系pH值，防止對后續(xù)工藝造成影響。

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七、結(jié)語：DBU雖小，能量不小

在當(dāng)今這個講求效率與性能并重的時代，DBU這樣的催化劑正逐漸成為高性能材料研發(fā)中的一匹“黑馬”。它不像某些明星添加劑那樣耀眼奪目，但卻能在關(guān)鍵時刻“推一把”，讓整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)得更加順暢。

無論是涂料中的“速干達(dá)人”，還是膠黏劑里的“強(qiáng)力助手”，DBU都在默默耕耘，用自己的方式詮釋著“催化劑”的真正含義——不是為了搶風(fēng)頭，而是為了讓別人走得更快、更遠(yuǎn)。

未來，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格以及市場對高性能材料需求的持續(xù)增長，DBU在更多新型樹脂體系中的應(yīng)用潛力還將進(jìn)一步釋放。也許有一天，它會成為你我身邊那些“看不見卻離不開”的存在。

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參考文獻(xiàn)（部分）

國內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 張偉等，《DBU在聚氨酯涂料中的應(yīng)用研究》，《中國涂料》，2020年第35卷第4期，pp. 45-49
2. 李紅梅，《反應(yīng)型熱熔膠中催化劑的選擇與優(yōu)化》，《粘接》，2021年第42卷第3期，pp. 67-71
3. 王志剛等，《DBU在環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中的催化行為研究》，《工程塑料應(yīng)用》，2019年第47卷第6期，pp. 22-26

國外文獻(xiàn)：

1. R. A. Gross & B. Kalra, “Biodegradable Polymers for the Environment”, Science, Vol. 297, Issue 5582, pp. 803–807 (2002)
2. M. S. Silverstein et al., “Catalytic Effects of DBU in Polyurethane Foaming Reactions”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 102, Issue 4, pp. 3455–3463 (2006)
3. T. Endo et al., “Role of DBU as a Catalyst in Epoxy Resin Curing Systems”, Polymer Journal, Vol. 39, Issue 12, pp. 1235–1242 (2007)

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬復(fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲存時間長；

• NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動性和耐水解性；

• NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對較低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• NT CAT T-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。