DBU胺类催化剂在高性能涂料和胶黏剂中的应用实践
一、前言：催化剂，不只是“加速器”
如果把化学反应比作一场马拉松比赛，那催化剂就是那个站在起跑线旁不断喊“加油”的人。它不参与终的冲线，但没有它，整个过程可能会慢得让人怀疑人生。
在涂料与胶黏剂行业里，DBU（1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯）这种胺类催化剂，就像是一位低调却实力强劲的幕后英雄。它不像某些明星催化剂那样张扬，但它在高性能材料中扮演的角色，却是不可或缺的。
本文将从DBU的基本性质出发，结合其在实际生产中的应用场景，带大家深入了解这位“化工界的隐形高手”，看看它是如何在涂料与胶黏剂的世界里大展身手的。
二、DBU是什么？它的基本参数一览
DBU，全称是1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯，是一种非对称结构的强碱性有机胺。虽然名字听起来有点拗口，但它的作用可一点都不复杂——促进反应、提高效率、提升产品性能。
我们先来认识一下它的几个关键参数：
| 物理化学参数 | 数值或描述 |
|---|---|
| 分子式 | C₁₁H₁₈N₂ |
| 分子量 | 178.27 g/mol |
| 外观 | 无色至淡黄色透明液体 |
| 沸点 | 260°C（常压） |
| 密度（20°C） | 0.97 g/cm³ |
| pH（1%水溶液） | 约12.5 |
| 溶解性 | 可溶于水、醇、酮、酯等极性溶剂 |
| 储存稳定性 | 避光、密封保存，建议温度<30°C |
从这些参数可以看出，DBU具有较强的碱性和良好的溶解性，这使它在许多体系中都能发挥催化作用，尤其是在需要快速固化的场合。
三、DBU在涂料工业中的应用
1. 聚氨酯涂料中的“速度担当”
聚氨酯涂料以其优异的耐磨性、耐候性和附着力著称，广泛应用于汽车、建筑、电子等多个领域。但在实际生产过程中，聚氨酯树脂的固化速度往往较慢，影响施工效率和成品质量。
这时候，DBU就派上用场了。作为一类高效的叔胺类催化剂，DBU可以显著加快异氰酸酯（NCO）与多元醇之间的反应速率，缩短固化时间，同时还能改善涂层的表面光泽和平整度。
举个例子，在双组分聚氨酯清漆中加入0.1%-0.3%的DBU后，表干时间可以从原来的2小时缩短到40分钟以内，而实干时间也能从24小时降至10小时左右。
| 添加量（%） | 表干时间（h） | 实干时间（h） | 涂层硬度（铅笔法） |
|---|---|---|---|
| 0 | 2.5 | 24 | HB |
| 0.1 | 1.5 | 16 | H |
| 0.2 | 0.8 | 12 | 2H |
| 0.3 | 0.6 | 10 | 2H |
从表格可以看出，随着DBU添加量的增加，干燥时间和硬度都有明显提升，但超过一定剂量后效果趋于平缓，说明合理控制添加比例非常重要。
2. 在UV固化涂料中的协同效应
DBU不仅适用于热固化体系，它在紫外光固化涂料中也有不错的表现。尤其在自由基/阳离子混杂固化体系中，DBU可以作为助催化剂，增强阳离子引发剂的活性，从而提升整体固化效率。
比如在环氧丙烯酸酯体系中，DBU的加入可以有效降低残留单体含量，减少气味，并提升涂层的柔韧性和附着力。
四、DBU在胶黏剂领域的应用实践
如果说涂料是“穿衣打扮”，那么胶黏剂更像是“缝针补线”。它们不仅要“粘得住”，还要“粘得好”。
四、DBU在胶黏剂领域的应用实践
如果说涂料是“穿衣打扮”，那么胶黏剂更像是“缝针补线”。它们不仅要“粘得住”，还要“粘得好”。
1. 反应型热熔胶中的“快刀手”
反应型热熔胶（如聚氨酯热熔胶）因其环保、高效的特点，近年来广受欢迎。这类胶黏剂在冷却定型后仍会继续发生化学反应，以形成更牢固的粘接结构。
在这个过程中，DBU作为催化剂可以显著加快异氰酸酯基团与空气中水分的反应，从而实现更快的初粘力和更高的终强度。
以下是一个典型的应用案例：
| 胶黏剂类型 | 是否添加DBU | 初粘时间（min） | 剪切强度（MPa） | 存储稳定性（月） |
|---|---|---|---|---|
| 聚氨酯热熔胶 | 否 | >30 | 2.1 | 6 |
| 聚氨酯热熔胶 | 是（0.2%） | <10 | 3.5 | 8 |
可以看到，加入DBU后，胶黏剂的初粘速度和强度都得到了大幅提升，同时存储稳定性也略有改善。
2. 在环氧树脂胶中的辅助作用
虽然环氧树脂胶常用的催化剂多为咪唑类或叔胺类，但DBU凭借其较强的碱性和较低的挥发性，在一些高端电子封装和航空航天领域也开始崭露头角。
特别是在低温固化体系中，DBU可以与其他主催化剂协同使用，提高固化效率而不牺牲材料的力学性能。
例如在某款导电银胶中，DBU与DMP-30复配使用时，可在60℃下完成80%以上的固化反应，比单独使用DMP-30节省近一半时间。
五、DBU的优势与局限
优势：
- 高催化活性：对多种反应体系（如聚氨酯、环氧、硅烷交联等）均表现出良好催化效果；
- 低挥发性：相较于传统叔胺类催化剂（如三亚乙基二胺TEDA），DBU的沸点更高，不易挥发，适合高温加工；
- 环保友好：不含重金属，符合当前绿色制造趋势；
- 多功能性：既可用于加成反应，也可用于中和反应，在水性体系中有独特优势。
局限：
- 价格较高：相比普通胺类催化剂，DBU成本略高；
- 储存要求：需避光、密封保存，防止吸湿和氧化；
- 适用范围有限：对某些敏感体系可能引起副反应，需配合其他助剂使用。
六、DBU使用的几点小贴士
- 用量控制：一般推荐添加量为总体系的0.1%-0.5%，具体需根据配方调整。
- 分散均匀：由于DBU具有一定粘稠性，建议先稀释后再加入主料中。
- 安全防护：操作时应佩戴手套和护目镜，避免直接接触皮肤和眼睛。
- 搭配使用：与其它催化剂复配使用效果更佳，如与DABCO、DMP-30等组合。
- 注意pH值变化：DBU呈强碱性，加入后需监测体系pH值，防止对后续工艺造成影响。
七、结语：DBU虽小，能量不小
在当今这个讲求效率与性能并重的时代，DBU这样的催化剂正逐渐成为高性能材料研发中的一匹“黑马”。它不像某些明星添加剂那样耀眼夺目，但却能在关键时刻“推一把”，让整个系统运转得更加顺畅。
无论是涂料中的“速干达人”，还是胶黏剂里的“强力助手”，DBU都在默默耕耘，用自己的方式诠释着“催化剂”的真正含义——不是为了抢风头，而是为了让别人走得更快、更远。
未来，随着环保法规的日益严格以及市场对高性能材料需求的持续增长，DBU在更多新型树脂体系中的应用潜力还将进一步释放。也许有一天，它会成为你我身边那些“看不见却离不开”的存在。
参考文献（部分）
国内文献：
- 张伟等，《DBU在聚氨酯涂料中的应用研究》，《中国涂料》，2020年第35卷第4期，pp. 45-49
- 李红梅，《反应型热熔胶中催化剂的选择与优化》，《粘接》，2021年第42卷第3期，pp. 67-71
- 王志刚等，《DBU在环氧树脂复合材料中的催化行为研究》，《工程塑料应用》，2019年第47卷第6期，pp. 22-26
国外文献：
- R. A. Gross & B. Kalra, “Biodegradable Polymers for the Environment”, Science, Vol. 297, Issue 5582, pp. 803–807 (2002)
- 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)
- 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。
