萬華WANNATETDI-65與多元醇體系的反應活性及固化工藝優化研究

在化工材料領域，聚氨酯（Polyurethane，簡稱PU）因其優異的物理性能和廣泛的用途，早已成為不可或缺的高分子材料之一。而聚氨酯的合成離不開兩個關鍵成分：多異氰酸酯與多元醇。其中，萬華化學推出的WANNATETDI-65作為一種芳香族二異氰酸酯，在聚氨酯工業中具有舉足輕重的地位。

今天我們就來聊聊這個“化學界的黃金搭檔”——WANNATETDI-65與多元醇體系之間的反應活性，以及如何通過合理的固化工藝優化，讓它們“牽手成功”，形成性能優越的聚氨酯材料。

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一、從分子結構說起：WANNATETDI-65到底是個啥？

WANNATETDI-65是萬華化學自主研發的一種二異氰酸酯（Toluene Diisocyanate，TDI）產品，其主要成分為2,4-TDI和2,6-TDI的混合物，比例通常為65:35，這也是其名稱中“65”的由來。

它的分子式為C9H6N2O2，結構中含有兩個異氰酸酯基團（—NCO），這是它參與聚氨酯反應的關鍵活性位點。由于芳香環的存在，TDI類異氰酸酯具有較高的反應活性，特別適合用于軟質泡沫、涂料、膠黏劑等領域的生產。

表1：WANNATETDI-65的主要產品參數

參數項目	指標值
外觀	淡黃色至琥珀色液體
NCO含量	39.8%～40.5%
粘度（25℃）	≤8 mPa·s
密度（20℃）	1.22 g/cm3
沸點	251 ℃
凝固點	< -10 ℃
儲存穩定性	常溫避光下穩定，建議密封保存

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二、多元醇體系簡介：不是所有“醇”都叫多元醇

如果說WANNATETDI-65是聚氨酯反應中的“男主角”，那么多元醇就是那位溫柔又多變的“女主角”。根據來源不同，多元醇可分為聚醚型和聚酯型兩大類，每種類型又有不同的官能度和分子量，這些都會影響終產物的性能。

常見的多元醇包括：

• 聚醚多元醇：如聚氧化丙烯二醇（PPG）、聚四氫呋喃醚二醇（PTMEG）；
• 聚酯多元醇：如由己二酸、鄰苯二甲酸酐等與多元醇縮聚而成；
• 特種多元醇：如含磷、鹵素或阻燃功能的改性多元醇。

多元醇的選擇不僅影響反應速度，還決定了聚氨酯材料的柔韌性、耐熱性、回彈性等關鍵性能。

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三、反應機制揭秘：WANNATETDI-65與多元醇的“愛情故事”

聚氨酯的合成本質上是一場“加成反應”：異氰酸酯基團（—NCO）與羥基（—OH）在催化劑的作用下發生反應，生成氨基甲酸酯鍵（—NH—CO—O—）。這一反應過程可以用以下簡化方程式表示：

$$
R-NCO + HO-R’ rightarrow R-NH-CO-O-R’
$$

在這個過程中，溫度、催化劑種類、原料比例、攪拌速度等因素都會對反應速率和終產物性能產生顯著影響。

表2：典型反應條件下的反應時間對比（以聚醚型多元醇為例）

反應溫度（℃）	是否添加催化劑	反應時間（分鐘）	產物硬度（邵A）
50	否	>60	20
70	否	35	35
70	是（有機錫類）	15	45
80	是	10	50

從表中可以看出，隨著溫度升高和催化劑的加入，反應速度明顯加快，產物的交聯密度也有所提升，從而提高了材料的硬度和機械強度。

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四、固化工藝優化：慢工出細活還是快刀斬亂麻？

在實際生產中，固化工藝的控制往往決定著產品的成敗。對于WANNATETDI-65與多元醇體系來說，固化可以分為兩個階段：

1. 初期凝膠階段：即從液體到半固態的過程，此時反應速率較快，需注意散熱問題；
2. 后期熟化階段：進一步交聯固化，提高材料的物理性能。

為了實現良好的固化效果，我們建議從以下幾個方面進行優化：

1. 初期凝膠階段：即從液體到半固態的過程，此時反應速率較快，需注意散熱問題；
2. 后期熟化階段：進一步交聯固化，提高材料的物理性能。

為了實現良好的固化效果，我們建議從以下幾個方面進行優化：

1. 溫度控制要“拿捏得當”

一般來說，反應溫度控制在60~80℃之間較為理想。過高會導致反應過快，出現局部過熱甚至焦化；過低則反應緩慢，影響生產效率。

2. 催化劑選擇要“有的放矢”

常用的催化劑包括有機錫類（如二月桂酸二丁基錫DBTDL）、叔胺類（如三乙胺TEA）等。有機錫類催化能力強，適用于要求快速固化的場合；而叔胺類則更適合低溫或慢速反應體系。

3. 配比要“精準到位”

異氰酸酯指數（即NCO/OH摩爾比）是影響交聯密度的重要參數。一般推薦控制在0.95~1.05之間，過高可能導致材料發脆，過低則會殘留大量未反應組分，影響性能。

4. 攪拌與混合要“均勻徹底”

混合不均容易導致局部濃度差異，進而引發氣泡、裂紋等問題。建議使用高速分散設備，并確保物料在混合前預熱至相同溫度。

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五、應用案例分析：從實驗室走向產業化

讓我們來看一個實際應用的例子。某公司使用WANNATETDI-65與聚醚多元醇制備軟質聚氨酯泡沫，目標是獲得具有良好回彈性和舒適手感的汽車坐墊材料。

他們嘗試了多種配方組合，終確定了如下工藝參數：

表3：優化后的泡沫制備工藝參數

參數項	數值
異氰酸酯指數	1.02
多元醇種類	聚醚型（官能度2，Mn=2000）
催化劑	DBTDL + 三乙胺
發泡劑	水 + 物理發泡劑HCFC-141b
攪拌速度	2000 rpm
澆注溫度	70 ℃
固化溫度	100 ℃ × 30分鐘

終產品達到了預期目標：密度適中（約35 kg/m3），邵A硬度約40，壓縮永久變形小于10%，滿足汽車行業標準。

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六、結語：科學不止于實驗臺，更在于實踐與創新

通過對WANNATETDI-65與多元醇體系反應活性的研究，以及固化工藝的不斷優化，我們可以看到，聚氨酯材料的性能并非一成不變，而是可以通過科學調控實現“定制化”。無論是柔軟舒適的泡沫床墊，還是堅韌耐用的工業膠黏劑，背后都有無數科研人員的智慧結晶。

未來，隨著環保法規日益嚴格，低VOC、無溶劑、生物基聚氨酯將成為新的發展方向。而萬華化學作為國內領先的化工企業，也在不斷推出綠色、高性能的新型原材料，助力行業可持續發展。

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參考文獻

以下是一些國內外關于TDI體系與聚氨酯固化工藝的經典研究文獻，供有興趣的朋友深入閱讀：

1. G. Oertel (Ed.). Polyurethane Handbook, Hanser Publishers, Munich, 1993.
2. J. H. Saunders, K. C. Frisch. Chemistry of Polyurethanes, Academic Press, New York, 1962.
3. D. Randall, S. Lee. The Polyurethanes Book, Wiley, 2002.
4. 王建國, 李明遠. 聚氨酯材料及其應用. 化學工業出版社, 2010.
5. 張強, 劉洋. 聚氨酯泡沫塑料的制備與性能研究. 高分子材料科學與工程, 2015, 31(6): 123-128.
6. Zhao, Y., et al. "Curing kinetics and mechanical properties of TDI-based polyurethane elastomers." Journal of Applied Polymer Science, 2018, 135(18): 46231.
7. Zhang, L., et al. "Effect of catalyst types on the reaction behavior and morphology of TDI/polyol systems." Polymer Testing, 2020, 82: 106268.

希望這篇文章不僅能帶您了解WANNATETDI-65與多元醇體系的基本原理和工藝要點，也能激發您對聚氨酯世界的興趣。畢竟，好的材料從來不是偶然，而是在一次次實驗與調整中孕育而出的“奇跡”。

（全文完）

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公司其它產品展示:

• NT CAT T-12 適用于室溫固化有機硅體系，快速固化。

• NT CAT UL1 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于T-12。

• NT CAT UL22 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優異的耐水解性能。

• NT CAT UL28 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代T-12。

• NT CAT UL30 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL50 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL54 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性良好。

• NT CAT SI220 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠，活性比T-12高。

• NT CAT MB20 適用有機鉍類催化劑，可用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類環保法規要求。

• NT CAT DBU 適用有機胺類催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類環保法規要求。