催化剂在聚氨酯中的作用及展望
催化剂是一种能改变化学反应速度而自身不被消耗的物质。好的催化剂应具备以下特点：1.增加反应的选择性;2.降低能耗即加快反应速度;3.减少 操作步骤，减少副产物即促使原料完全变成目标产物。在聚氨酯发泡剂化学中自从发现了二异氰酸酯与羟基化合物反应制得硬质泡沫塑料，涂料和胶粘剂以来聚氨酯发泡剂产 品的应用已遍布各个领域。目前还在开发更广泛的应用。
需求总是促进科学研究的发展。就以聚氨酯发泡剂硬泡为例，在所有保温材料中虽然聚氨酯发泡剂泡沫塑料各方面的性能好，而成本也高，其中一个原因是制品整体密度 高;在生产工艺上虽然灵活方便但物料在反应过程中对操作工艺条件的敏感性使制品质量波动，需要经常地调整配方，对于制品生产厂造成损失，当然有些问题增加 投料量也是解决问题的一种方法，其结果以增加成本为代价;聚氨酯发泡剂耐温不能超过120度;在阻燃性上加了阻燃剂效果阻燃性达到B2级。在应用上想说爱你，都 难。正是这些弱点成为聚氨酯发泡剂泡沫塑料发展的瓶颈。要解决这一瓶颈的问题就要先了解目前影响质量波动和高密度等问题的因素。从模塑泡沫成型特征看，发泡时是注料操作，泡沫就有流动的问题，如果泡沫流动的不好在制品中泡沫的密度就不一致，这时就要用多投料的方法使密度低处也能 达到合格的强度和表皮。怎样达到密度一致，在发泡反应的过程中控制泡沫的流动性是一个途径，为什么环境工艺条件对制品质量影响那么大。催化剂在其中的作用 是什么。
从聚氨酯发泡剂化学特征看顾名思义聚氨酯发泡剂即聚氨基甲酸酯，是异氰酸酯与羟基化合物反应的产物，加入水可以生成脲基和二氧化碳而发泡生成泡沫塑料，催化剂起着重 要的作用，催化剂不仅能加速反应速度，而且是发泡工艺的重要的控制手段。选择恰当的催化剂体系能使在链增长反应(异氰酸酯-羟基反应)和发泡反应(异氰酸 酯-水反应)二者之间建立较好的平衡，使聚合物的形成和气体产生的速率相互平衡，在发气反应的同时泡沫壁具有足够的强度，将气体有效的包囊在泡沫体内，发 泡完成后凝固成型。目前有两大类催化剂：叔胺类和有机金 属盐类催化剂，叔胺类催化剂以三乙烯二胺，NN-二甲基环己胺为代表，有机金属有有机锡类和羧酸盐类。虽然目前已有很多上述类型催化剂可用，人们也在根据 催化活性的强弱反复地试验，以浇注成型为例人们要根据制品的形状大小控制发泡和固化的时间，要在这两类催化剂中反复的调节寻找发泡和凝胶的平衡以期增加泡 沫的流动性和成型。然而因聚氨基甲酸酯所顾有的弹性韧性，使泡沫在发泡中后期泡沫被拉长，这就是所谓的拉丝现象，使所得制品在浇注料之处泡沫密度大，拉丝 处密度小，虽然也可固化成型，但受外界影响仍有变形的可能，如果为了增加交联多加水，和异氰酸酯生成脲低聚物，又会使泡沫酥脆。人们为防止变形，除了增加 密度就是 加热模具增加熟化时间。
从聚氨酯发泡剂化学特征看顾名思义聚氨酯发泡剂即聚氨基甲酸酯，是异氰酸酯与羟基化合物反应的产物，加入水可以生成脲基和二氧化碳而发泡生成泡沫塑料，催化剂起着重 要的作用，催化剂不仅能加速反应速度，而且是发泡工艺的重要的控制手段。选择恰当的催化剂体系能使在链增长反应(异氰酸酯-羟基反应)和发泡反应(异氰酸 酯-水反应)二者之间建立较好的平衡，使聚合物的形成和气体产生的速率相互平衡，在发气反应的同时泡沫壁具有足够的强度，将气体有效的包囊在泡沫体内，发 泡完成后凝固成型。目前有两大类催化剂：叔胺类和有机金 属盐类催化剂，叔胺类催化剂以三乙烯二胺，NN-二甲基环己胺为代表，有机金属有有机锡类和羧酸盐类。虽然目前已有很多上述类型催化剂可用，人们也在根据 催化活性的强弱反复地试验，以浇注成型为例人们要根据制品的形状大小控制发泡和固化的时间，要在这两类催化剂中反复的调节寻找发泡和凝胶的平衡以期增加泡 沫的流动性和成型。然而因聚氨基甲酸酯所顾有的弹性韧性，使泡沫在发泡中后期泡沫被拉长，这就是所谓的拉丝现象，使所得制品在浇注料之处泡沫密度大，拉丝 处密度小，虽然也可固化成型，但受外界影响仍有变形的可能，如果为了增加交联多加水，和异氰酸酯生成脲低聚物，又会使泡沫酥脆。人们为防止变形，除了增加 密度就是 加热模具增加熟化时间。
异氰酸酯的三聚体是六节环的异氰脲酸酯也是提高制品强度耐热性的结构，生成聚异氰脲酸酯需要大于150度。传统催化剂中因无对以上二级反应三聚反应的有 效的催化剂，所以在聚氨酯发泡剂泡沫塑料的产品时常需在中后期经高温停放过程就是为了形成交联，即熟化以便改善制品的强度和永久变形等性能。实际上异氰酸酯的二级反应需要一类能给异氰酸酯更高的能量的催化剂使其配合一级反应催化剂与一级反应同步或协调进行并能与生成的一级产物相容而利于二级 反应的进行，催化剂既要有高的反应选择性，能将所有的二级反应和三聚反应进行到底，生成聚氨酯发泡剂聚脲基甲酸酯聚异氰脲酸酯聚脲。若能研发这类催化剂，将是聚 氨酯的一场革命，聚氨酯发泡剂就可以改名为聚脲氨酯即聚异氰脲酸基聚脲基氨基甲酸酯，它的发泡路线就不是那种改性的路线，即生成氨基甲酸酯后生成聚异氰脲基或 脲酸酯，而是同步接续的反应所以更利于泡沫的形成和独立性因为链增长和网络的形成是同时进行，异氰酸酯永远是跑在多元醇合物的前面，所以不论在哪里注料， 泡沫总是均匀地向四周分布，只要异氰酸酯足够和这样的催化剂是足够的，反应到完成泡沫也不会有拔丝现象。所以所得的泡沫制品总体密度就可以降低，强度可大 幅度提高，其反应完成就是固化之时熟化也随即完成。所得产物泡沫制品可以不用后期的高温停放，表皮自然不脆，而且强度高，泡沫尺寸稳定性好。而且能耐高温 可超过150度，异氰酸酯的指数足够的话可提高阻燃等级。开发这类反应的催化剂将有望突破聚氨酯发泡剂发展的瓶颈。找到了目标产物和所要进行的反应了，寻找什么样的化合物作为催化剂将是艰巨的任务，这类催化剂的问世将是聚氨酯发泡剂泡沫塑料行业的福音。