N,N-二甲基環(huán)己胺：低揮發(fā)性胺類催化劑的環(huán)保新星

在化學(xué)工業(yè)的世界里，催化劑就像是一群默默無聞卻不可或缺的“幕后英雄”。它們不直接參與反應(yīng)產(chǎn)物的生成，卻能大大加快反應(yīng)速率、降低能耗、提升效率。而在眾多催化劑中，有一類物質(zhì)近年來越來越受到關(guān)注——那就是低揮發(fā)性胺類催化劑，而其中引人注目的明星之一，就是我們今天要聊的主角：N,N-二甲基環(huán)己胺（DMCHA）。

如果你覺得這個(gè)名字拗口又陌生，那沒關(guān)系，畢竟它不是那種會在超市貨架上出現(xiàn)的東西。但如果你關(guān)心環(huán)保、關(guān)注綠色化工的發(fā)展，那你一定要記住這個(gè)名字，因?yàn)樗那母淖冎覀兊墓I(yè)世界。

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一、什么是N,N-二甲基環(huán)己胺？

首先，我們來認(rèn)識一下這位“低調(diào)的環(huán)保衛(wèi)士”。

N,N-二甲基環(huán)己胺，英文名是N,N-Dimethylcyclohexylamine，簡稱DMCHA。從結(jié)構(gòu)上看，它是由一個(gè)六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)（環(huán)己烷）與兩個(gè)甲基連接在一個(gè)氮原子上組成的叔胺類化合物。

它的基本物理化學(xué)參數(shù)如下：

物理性質(zhì)	數(shù)值或描述
分子式	C8H17N
分子量	127.23 g/mol
外觀	無色至淡黃色透明液體
沸點(diǎn)	約165–170°C（常壓）
密度	0.84 g/cm3（20°C）
溶解性	微溶于水，可溶于多數(shù)有機(jī)溶劑
揮發(fā)性（VOC）	較低
pH（1%水溶液）	10.5–11.5

從這些數(shù)據(jù)我們可以看出，DMCHA是一種典型的有機(jī)堿，具有一定的堿性和催化活性，同時(shí)其揮發(fā)性相對較低，這正是它被廣泛用于環(huán)保型催化劑的重要原因之一。

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二、為什么選擇低揮發(fā)性胺類催化劑？

在傳統(tǒng)的聚氨酯工業(yè)中，胺類催化劑扮演著極其重要的角色。它們可以促進(jìn)異氰酸酯和多元醇之間的反應(yīng)，從而加速泡沫材料的成型過程。然而，傳統(tǒng)使用的胺類催化劑如三乙胺、三亞乙基二胺等，存在一個(gè)致命問題：高揮發(fā)性。

這類催化劑在使用過程中容易揮發(fā)到空氣中，不僅會造成原料浪費(fèi)，更嚴(yán)重的是，會釋放出刺激性氣味，并對環(huán)境和人體健康造成潛在危害。因此，隨著全球?qū)OC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放限制的日益嚴(yán)格，開發(fā)低揮發(fā)性的新型催化劑成為當(dāng)務(wù)之急。

這時(shí)候，DMCHA就閃亮登場了。

由于其分子結(jié)構(gòu)中含有較大的環(huán)己基團(tuán)，使得它比一般脂肪族胺類更難揮發(fā)，從而有效降低了VOC的排放。此外，DMCHA還具備良好的催化活性，在硬泡、軟泡、噴涂泡沫等多種聚氨酯體系中都能發(fā)揮出色的作用。

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三、DMCHA的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

別看DMCHA名字聽起來有點(diǎn)“學(xué)術(shù)范”，其實(shí)它已經(jīng)在很多日常生活中悄然發(fā)揮作用了。以下是它的一些主要應(yīng)用方向：

1. 聚氨酯硬質(zhì)泡沫

在保溫材料、冰箱冷柜、建筑外墻等領(lǐng)域，硬質(zhì)聚氨酯泡沫以其優(yōu)異的隔熱性能廣受青睞。DMCHA作為催化劑，能有效調(diào)節(jié)發(fā)泡和凝膠反應(yīng)的平衡，使泡沫結(jié)構(gòu)更加均勻穩(wěn)定，同時(shí)減少有害氣體的釋放。

2. 軟質(zhì)聚氨酯泡沫

比如我們每天睡覺用的床墊、沙發(fā)坐墊、汽車座椅等，都離不開軟泡材料。DMCHA在這里的作用就像是個(gè)“節(jié)奏掌控者”，幫助控制發(fā)泡速度，讓產(chǎn)品既有彈性又有支撐力。

3. 噴涂聚氨酯泡沫（SPF）

在建筑防水、保溫施工中，噴涂泡沫因其快速固化、無縫貼合的優(yōu)點(diǎn)大受歡迎。但由于施工環(huán)境開放，對VOC的控制要求更高。DMCHA憑借其低揮發(fā)性優(yōu)勢，在這一領(lǐng)域表現(xiàn)尤為突出。

3. 噴涂聚氨酯泡沫（SPF）

在建筑防水、保溫施工中，噴涂泡沫因其快速固化、無縫貼合的優(yōu)點(diǎn)大受歡迎。但由于施工環(huán)境開放，對VOC的控制要求更高。DMCHA憑借其低揮發(fā)性優(yōu)勢，在這一領(lǐng)域表現(xiàn)尤為突出。

4. 聚氨酯膠黏劑與涂料

在膠黏劑和涂料行業(yè)，DMCHA不僅能提高固化速度，還能改善涂層的附著力和耐候性，是環(huán)保型配方中的理想選擇。

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四、DMCHA的優(yōu)勢總結(jié)

為了更直觀地展示DMCHA的優(yōu)勢，我們不妨來做一個(gè)簡單的對比表格：

性能指標(biāo)	DMCHA	傳統(tǒng)胺類（如TEA）
揮發(fā)性	低	高
刺激性氣味	較輕	明顯
催化活性	中等偏高	高
VOC排放	符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)	不符合部分高標(biāo)準(zhǔn)
成本	略高于傳統(tǒng)胺類	相對低廉
安全性	較高	有一定風(fēng)險(xiǎn)

從表中可以看出，雖然DMCHA的成本略高，但在環(huán)保和安全性方面有著明顯優(yōu)勢，尤其是在當(dāng)前強(qiáng)調(diào)綠色制造的大趨勢下，這種“貴一點(diǎn)，安心多一點(diǎn)”的選擇顯得尤為重要。

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五、環(huán)保，不只是口號

很多人可能覺得環(huán)保離我們很遠(yuǎn)，其實(shí)不然。當(dāng)我們使用一臺節(jié)能冰箱、住進(jìn)一棟保溫性能優(yōu)良的房子、坐在一輛采用環(huán)保內(nèi)飾的汽車?yán)飼r(shí)，背后都有像DMCHA這樣的環(huán)保催化劑在默默發(fā)力。

以汽車行業(yè)為例，現(xiàn)代汽車越來越注重車內(nèi)空氣質(zhì)量，尤其在中國、歐盟等地，已經(jīng)出臺了一系列關(guān)于車內(nèi)VOC含量的標(biāo)準(zhǔn)。如果繼續(xù)使用高揮發(fā)性的傳統(tǒng)胺類催化劑，恐怕連車門都打不開多久就得通風(fēng)了。

而DMCHA的加入，就像給汽車內(nèi)飾裝上了“空氣凈化器”，既保證了材料性能，又守護(hù)了駕乘人員的健康。

再來看建筑行業(yè)。隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，綠色建材成為主流。使用低VOC排放的催化劑，不僅有助于獲得綠色建筑認(rèn)證（如LEED、BREEAM），更能為居民提供更舒適的生活環(huán)境。

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六、未來展望：DMCHA還有哪些潛力？

雖然目前DMCHA主要應(yīng)用于聚氨酯領(lǐng)域，但它的潛力遠(yuǎn)不止于此。近年來，科研人員正在探索將其用于以下新興領(lǐng)域：

• 二氧化碳捕集與轉(zhuǎn)化：作為一種堿性物質(zhì)，DMCHA可用于CO?吸收劑的研發(fā)。
• 環(huán)氧樹脂固化劑：在電子封裝、復(fù)合材料中表現(xiàn)出良好的適用性。
• 生物基聚氨酯：配合可再生原料，推動可持續(xù)發(fā)展。

可以說，DMCHA正站在環(huán)?；瘜W(xué)的風(fēng)口浪尖，未來的發(fā)展空間巨大。

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七、結(jié)語：讓催化劑也能“綠色呼吸”

在這個(gè)追求高質(zhì)量發(fā)展的時(shí)代，化學(xué)品不僅要“能干活”，更要“干得好、干得干凈”。N,N-二甲基環(huán)己胺（DMCHA）就是這樣一位兼具實(shí)力與擔(dān)當(dāng)?shù)摹碍h(huán)保先鋒”。

它不像某些明星催化劑那樣耀眼奪目，但卻以穩(wěn)重踏實(shí)的態(tài)度，默默地在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中貢獻(xiàn)著自己的力量。它沒有刺鼻的氣味，也沒有令人擔(dān)憂的高揮發(fā)性，有的只是對綠色未來的堅(jiān)定承諾。

正如著名環(huán)保學(xué)家Lester R. Brown所說：“真正的進(jìn)步，是在保護(hù)地球的前提下實(shí)現(xiàn)的?！倍鳧MCHA，正是這條道路上的一盞明燈。

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參考文獻(xiàn)：

1. Zhang, Y., et al. (2021). "Low-VOC Catalysts in Polyurethane Foams: A Review." Journal of Applied Polymer Science, 138(21), 49876.
2. Wang, L., & Li, J. (2020). "Environmental Impact of Amine Catalysts in Foam Production." Green Chemistry Letters and Reviews, 13(2), 89–102.
3. European Chemicals Agency (ECHA). (2022). Restrictions on Volatile Organic Compounds (VOCs) in Industrial Applications.
4. U.S. Environmental Protection Agency (EPA). (2023). Control of Hazardous Air Pollutants from Mobile Sources.
5. Zhou, H., et al. (2019). "Development of Low-Emission Polyurethane Systems Using Novel Amine Catalysts." Polymer Engineering & Science, 59(S2), E184–E192.

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如果你也想為環(huán)保盡一份力，不妨從了解DMCHA開始。也許有一天，你會在某個(gè)產(chǎn)品的標(biāo)簽上看到它，那時(shí)你可以自豪地說一句：“嘿，我認(rèn)識它！”

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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(shí)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。