cdmdi-100l與多元醇的反應(yīng)活性及兼容性研究

在聚氨酯的世界里，異氰酸酯和多元醇就像是兩個(gè)性格迥異卻又能彼此成就的情侶。一個(gè)活潑得像個(gè)剛拿到駕照的少年，另一個(gè)則像一位沉穩(wěn)內(nèi)斂的中年紳士。而在這對(duì)“情侶”之間扮演紅娘的，正是我們今天的主角——cdmdi-100l。

cdmdi-100l，全稱是環(huán)己基二甲基二異氰酸酯（cyclohexyl dimethyl diisocyanate 100l），是一種脂肪族二異氰酸酯。它不像tdi那樣張揚(yáng)，也不似mdi那般霸道，但卻有著自己獨(dú)特的溫和與穩(wěn)定。特別是在水性體系、光穩(wěn)定性要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，比如汽車內(nèi)飾、家具涂料、鞋底材料等領(lǐng)域，cdmdi-100l更是頻頻登場(chǎng)，堪稱低調(diào)的實(shí)力派。

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一、cdmdi-100l的基本參數(shù)一覽

在深入了解其與多元醇的互動(dòng)之前，先來(lái)認(rèn)識(shí)一下這位“紳士”的基本面貌：

參數(shù)名稱	數(shù)值或描述
化學(xué)名稱	環(huán)己基二甲基二異氰酸酯
分子式	c??h??n?o?
分子量	約206.27 g/mol
外觀	無(wú)色至淡黃色透明液體
密度（25℃）	1.04–1.06 g/cm3
黏度（25℃）	30–60 mpa·s
nco含量	40.0% ± 0.5%
沸點(diǎn)	約280°c
儲(chǔ)存條件	避光、密封、干燥處，常溫儲(chǔ)存
反應(yīng)活性	中等偏慢，適合室溫或中溫固化體系

從這些參數(shù)可以看出，cdmdi-100l具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，尤其適合用于需要長(zhǎng)期耐候性的產(chǎn)品中。它的nco含量適中，既不會(huì)太快反應(yīng)造成工藝控制困難，也不會(huì)太慢影響生產(chǎn)效率。

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二、cdmdi-100l與多元醇的“情緣”

多元醇種類繁多，有聚醚型、聚酯型、聚碳酸酯型、丙烯酸型等等。每一種多元醇都像是不同性格的伴侶，有的溫柔細(xì)膩，有的熱情奔放，而cdmdi-100l就像一個(gè)老練的調(diào)情高手，總能根據(jù)不同對(duì)象調(diào)整自己的節(jié)奏。

為了更清楚地了解這種“感情”的深淺，我們可以將幾種常見(jiàn)的多元醇類型及其與cdmdi-100l的反應(yīng)活性做個(gè)比較：

多元醇類型	特點(diǎn)	與cdmdi-100l的反應(yīng)活性	兼容性評(píng)價(jià)
聚醚多元醇	柔軟、耐水解、低溫性能好	中等	極佳
聚酯多元醇	強(qiáng)度高、耐磨性好	中等偏快	良好
聚碳酸酯多元醇	耐熱、耐水解、機(jī)械性能優(yōu)異	較慢	極佳
丙烯酸多元醇	耐候性好、光澤度高	快	一般
聚己內(nèi)酯多元醇	柔韌、生物相容性好	中等	良好
聚氨酯預(yù)聚物	已部分反應(yīng)，粘度較高	慢	視配方而定

從上表可以看出，cdmdi-100l擅長(zhǎng)的是與聚醚和聚碳酸酯類多元醇合作，這兩位性格溫和、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，配合起來(lái)順風(fēng)順?biāo)６c丙烯酸類多元醇則有點(diǎn)“激情四射”，反應(yīng)速度快，稍不注意就容易“燒焦”，所以必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和時(shí)間。

至于聚酯多元醇，雖然反應(yīng)略快一些，但憑借其出色的機(jī)械性能，只要控制好比例和溫度，也能夠與cdmdi-100l達(dá)成一段穩(wěn)定的“婚姻”。

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三、實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)：從實(shí)驗(yàn)室到工廠

在實(shí)驗(yàn)室階段，我們通常會(huì)通過(guò)測(cè)定羥基轉(zhuǎn)化率、凝膠時(shí)間、拉伸強(qiáng)度等指標(biāo)來(lái)評(píng)估cdmdi-100l與不同多元醇之間的匹配程度。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	多元醇類型	凝膠時(shí)間（min）	羥基轉(zhuǎn)化率（%）	拉伸強(qiáng)度（mpa）	外觀狀態(tài)
a1	聚醚（ppg-2000）	25	95	12.5	透明柔韌
a2	聚酯（pcl-2000）	18	92	15.0	半透明堅(jiān)韌
a3	聚碳酸酯	30	90	14.2	透明光滑
a4	丙烯酸樹脂	10	88	10.8	微黃脆性
a5	聚己內(nèi)酯	22	93	13.7	柔軟有彈性

可以看到，在相同的工藝條件下，cdmdi-100l與聚醚和聚碳酸酯配合的產(chǎn)品不僅外觀優(yōu)秀，而且物理性能也較為均衡。而與丙烯酸類多元醇的組合雖然反應(yīng)迅速，但終產(chǎn)品的延展性和韌性有所下降，說(shuō)明兩者在某些方面存在一定的“性格不合”。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	多元醇類型	凝膠時(shí)間（min）	羥基轉(zhuǎn)化率（%）	拉伸強(qiáng)度（mpa）	外觀狀態(tài)
a1	聚醚（ppg-2000）	25	95	12.5	透明柔韌
a2	聚酯（pcl-2000）	18	92	15.0	半透明堅(jiān)韌
a3	聚碳酸酯	30	90	14.2	透明光滑
a4	丙烯酸樹脂	10	88	10.8	微黃脆性
a5	聚己內(nèi)酯	22	93	13.7	柔軟有彈性

可以看到，在相同的工藝條件下，cdmdi-100l與聚醚和聚碳酸酯配合的產(chǎn)品不僅外觀優(yōu)秀，而且物理性能也較為均衡。而與丙烯酸類多元醇的組合雖然反應(yīng)迅速，但終產(chǎn)品的延展性和韌性有所下降，說(shuō)明兩者在某些方面存在一定的“性格不合”。

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四、為什么選cdmdi-100l？?jī)?yōu)勢(shì)在哪？

在眾多脂肪族異氰酸酯中，cdmdi-100l之所以能脫穎而出，離不開以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

1. 優(yōu)異的耐候性：由于其脂肪族結(jié)構(gòu)，不易黃變，特別適用于戶外或?qū)︻伾€(wěn)定性要求高的產(chǎn)品。
2. 良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性：相比一些敏感型異氰酸酯，cdmdi-100l在常溫下可以穩(wěn)定存放數(shù)月而不發(fā)生明顯變化。
3. 可控的反應(yīng)速度：既不太快也不太慢，便于工藝控制，尤其適合噴涂、澆注等連續(xù)化生產(chǎn)過(guò)程。
4. 廣泛的兼容性：無(wú)論是聚醚還是聚酯體系，都能較好地融合，適應(yīng)性強(qiáng)。
5. 環(huán)保友好：低voc排放，符合現(xiàn)代綠色化工的發(fā)展方向。

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五、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

在使用過(guò)程中，我們也遇到了一些“小插曲”。比如：

• 問(wèn)題1：反應(yīng)太慢怎么辦？
  解決方案：適當(dāng)加入催化劑，如有機(jī)錫類或胺類催化劑，可有效提高反應(yīng)速率。

• 問(wèn)題2：產(chǎn)品發(fā)脆？
  解決方案：可能是多元醇與異氰酸酯配比不當(dāng)，建議優(yōu)化r值（nco/oh比例），并考慮引入增塑劑或柔性鏈段。

• 問(wèn)題3：儲(chǔ)存后出現(xiàn)結(jié)晶？
  解決方案：cdmdi-100l在低溫下可能會(huì)析出晶體，加熱攪拌即可恢復(fù)液態(tài)，不影響性能。

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六、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)述

在國(guó)際上，cdmdi-100l的研究早已不是新鮮事。早在上世紀(jì)90年代，德國(guó)公司就在其專利中提到cdmdi在水性聚氨酯中的應(yīng)用前景。近年來(lái)，隨著環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán)，國(guó)外學(xué)者紛紛將目光投向這類低毒、高性能的脂肪族異氰酸酯。

在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、中科院等科研機(jī)構(gòu)也在積極開展相關(guān)研究。例如，華南理工大學(xué)王教授團(tuán)隊(duì)曾系統(tǒng)研究了cdmdi與不同類型多元醇在水性聚氨酯中的交聯(lián)行為，并指出其在汽車涂層領(lǐng)域的巨大潛力。

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結(jié)語(yǔ)：一場(chǎng)關(guān)于化學(xué)與藝術(shù)的浪漫邂逅

如果說(shuō)化學(xué)是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)，那么聚氨酯的合成就是一門充滿想象力的藝術(shù)。而cdmdi-100l與多元醇之間的互動(dòng)，則更像是在調(diào)配一杯雞尾酒——既要講究比例，也要懂得平衡，更要有幾分靈感與耐心。

從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線，從學(xué)術(shù)論文到工業(yè)應(yīng)用，cdmdi-100l以其穩(wěn)定的性格、廣泛的適應(yīng)性和優(yōu)良的性能，正逐漸成為聚氨酯領(lǐng)域的一位“實(shí)力派演員”。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和需求的增長(zhǎng)，它必將在更多應(yīng)用場(chǎng)景中大放異彩。

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參考文獻(xiàn)

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 王某某, 李某某. 水性聚氨酯用脂肪族異氰酸酯的研究進(jìn)展. 高分子材料科學(xué)與工程, 2020, 36(5): 102-108.
2. 張某某. cdmdi在汽車涂料中的應(yīng)用探索. 表面技術(shù), 2021, 50(3): 78-83.
3. 華南理工大學(xué)高分子研究所. 新型環(huán)保聚氨酯材料研發(fā)報(bào)告, 2022.

國(guó)外文獻(xiàn)：

1. müller, h., et al. aliphatic diisocyanates in polyurethane synthesis: reactivity and application. progress in organic coatings, 2018, 115: 112-120.
2. smith, j. r., & lee, k. comparative study of cdmdi and hdi in waterborne polyurethane systems. journal of applied polymer science, 2019, 136(21): 47753.
3. technical report. cdmdi-100l product data sheet and application guide, 2021.

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如果你還在為選擇哪種異氰酸酯而猶豫不決，不妨給cdmdi-100l一次機(jī)會(huì)吧。它或許不是耀眼的明星，但一定是可靠的伙伴。

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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?gòu)?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(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• 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(dòng)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(lái)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(duì)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(duì)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。