甲苯二異氰酸酯 TDI-65作為預(yù)聚物制備的通用TDI原料
二異氰酸酯 TDI-65：預(yù)聚物制備中的“萬(wàn)能膠水”
在化工界，有一種神秘的化合物，它不聲不響地藏身于聚氨酯材料的背后，卻支撐起了從床墊到汽車座椅、從運(yùn)動(dòng)鞋底到工業(yè)密封膠的龐大產(chǎn)業(yè)鏈。它的名字叫——二異氰酸酯（TDI），而其中常見、通用的一種形態(tài)，就是我們今天要聊的主角：TDI-65。
如果你對(duì)這個(gè)名字感到陌生，那說(shuō)明你可能還沒真正接觸過(guò)聚氨酯的世界。但如果你是個(gè)搞材料研發(fā)、做膠黏劑配方或者玩噴涂發(fā)泡的技術(shù)人員，那你一定知道，TDI-65是預(yù)聚物制備中的一把利器。
一、TDI-65是什么？聽我慢慢道來(lái)
首先，我們得搞清楚幾個(gè)基本概念：
1.1 什么是TDI？
TDI全稱是Toluene Diisocyanate，中文名是二異氰酸酯。這是一種含有兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)（–N=C=O）的芳香族二異氰酸酯，廣泛用于合成聚氨酯材料。
TDI有兩種主要異構(gòu)體：
- 2,4-TDI（占主導(dǎo)）
- 2,6-TDI
這兩種異構(gòu)體的比例不同，會(huì)直接影響終產(chǎn)品的性能。
1.2 TDI-65是怎么來(lái)的？
TDI-65并不是一種純物質(zhì)，而是由兩種TDI異構(gòu)體組成的混合物，通常是指：
- 65% 的 2,4-TDI
- 35% 的 2,6-TDI
這種比例的組合，在工業(yè)上具有良好的平衡性，既保證了反應(yīng)活性，又兼顧了材料的物理性能和加工性能，因此被廣泛應(yīng)用于預(yù)聚物制備。
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
|---|---|
| 化學(xué)名稱 | 二異氰酸酯（TDI） |
| 分子式 | C9H6N2O2 |
| 分子量 | 174.16 g/mol |
| 外觀 | 淡黃色透明液體 |
| 密度（20℃） | 約 1.22 g/cm3 |
| 沸點(diǎn) | 約 251 ℃ |
| 異構(gòu)體組成 | 65% 2,4-TDI + 35% 2,6-TDI |
| 官能度 | 2 |
二、為什么選TDI-65作為預(yù)聚物原料？
在聚氨酯的生產(chǎn)過(guò)程中，預(yù)聚物法是一種非常常見的工藝路線。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是先讓多元醇與部分TDI反應(yīng)生成一個(gè)帶有游離NCO端基的預(yù)聚物，然后再通過(guò)擴(kuò)鏈或交聯(lián)反應(yīng)完成終成型。
那么問題來(lái)了：為什么TDI-65能成為預(yù)聚物制備中的“香餑餑”？
2.1 反應(yīng)活性適中，適合多種工藝
TDI-65由于其異構(gòu)體比例的合理搭配，使其反應(yīng)活性處于一個(gè)“黃金區(qū)間”。既不像純2,4-TDI那樣反應(yīng)太快難以控制，也不像某些脂肪族異氰酸酯那樣慢得讓人抓狂。
這使得它特別適合以下幾種工藝：
- 澆注型聚氨酯
- 噴涂發(fā)泡
- 膠黏劑和密封膠
- 涂料和彈性體
2.2 成本優(yōu)勢(shì)明顯
相比其他高端異氰酸酯（如MDI、HDI等），TDI-65價(jià)格相對(duì)親民，性價(jià)比極高。尤其是在一些對(duì)成本敏感的應(yīng)用場(chǎng)景中，比如日用品、包裝材料、低端泡沫制品等領(lǐng)域，TDI-65幾乎是首選。
2.3 材料性能均衡
雖然TDI-65不能說(shuō)是“全能型選手”，但它確實(shí)是一個(gè)“多面手”。用它做出來(lái)的預(yù)聚物，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)配比和后處理，可以得到：
- 良好的機(jī)械強(qiáng)度
- 較高的彈性和柔韌性
- 不錯(cuò)的耐油性和耐磨性
當(dāng)然，它也有短板，比如耐熱性一般、容易黃變，這些后面我們會(huì)詳細(xì)說(shuō)。
三、TDI-65預(yù)聚物制備流程簡(jiǎn)述
既然它是用來(lái)做預(yù)聚物的，那我們就來(lái)看看它到底是怎么參與反應(yīng)的。
3.1 基本反應(yīng)原理
TDI-65與多元醇發(fā)生逐步加成反應(yīng)，形成以–NH–CO–O–結(jié)構(gòu)為主的氨基甲酸酯鍵，從而生成帶有NCO末端的預(yù)聚物。
反應(yīng)式如下：
HO–R–OH + NCO–Ar–CH2–Ar–NCO → HO–R–NH–CO–O–Ar–CH2–Ar–NCO這個(gè)過(guò)程需要嚴(yán)格控制溫度、攪拌速度和反應(yīng)時(shí)間，避免局部過(guò)熱或副反應(yīng)的發(fā)生。
3.2 典型工藝參數(shù)
| 工藝步驟 | 參數(shù)說(shuō)明 |
|---|---|
| 原料摩爾比（NCO/OH） | 1.5~2.5:1 |
| 反應(yīng)溫度 | 70~90℃ |
| 反應(yīng)時(shí)間 | 1~3小時(shí) |
| 催化劑 | 可選用有機(jī)錫類催化劑（如DBTDL） |
| 后處理方式 | 減壓脫泡、冷卻儲(chǔ)存 |
需要注意的是，TDI-65屬于高活性異氰酸酯，遇水會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)并釋放二氧化碳?xì)怏w，因此在整個(gè)操作過(guò)程中必須嚴(yán)格防水防潮。
四、TDI-65的優(yōu)缺點(diǎn)一覽表
為了讓大家更直觀地了解TDI-65的特點(diǎn)，下面這張表格總結(jié)了它的優(yōu)缺點(diǎn)：
| 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
|---|---|
| 成本低，性價(jià)比高 | 耐熱性較差 |
| 反應(yīng)活性適中，易控制 | 易黃變，不適合戶外長(zhǎng)期使用 |
| 適用于多種工藝（澆注、噴涂、膠黏劑等） | 毒性較高，需注意安全防護(hù) |
| 預(yù)聚物粘度較低，便于后續(xù)加工 | 存儲(chǔ)穩(wěn)定性不如MDI |
| 材料彈性好，回彈性佳 | 耐候性差，易氧化老化 |
五、應(yīng)用領(lǐng)域大賞
TDI-65雖不是萬(wàn)能的，但它的身影幾乎無(wú)處不在。下面列舉幾個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景：
| 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
|---|---|
| 成本低，性價(jià)比高 | 耐熱性較差 |
| 反應(yīng)活性適中，易控制 | 易黃變，不適合戶外長(zhǎng)期使用 |
| 適用于多種工藝（澆注、噴涂、膠黏劑等） | 毒性較高，需注意安全防護(hù) |
| 預(yù)聚物粘度較低，便于后續(xù)加工 | 存儲(chǔ)穩(wěn)定性不如MDI |
| 材料彈性好，回彈性佳 | 耐候性差，易氧化老化 |
五、應(yīng)用領(lǐng)域大賞
TDI-65雖不是萬(wàn)能的，但它的身影幾乎無(wú)處不在。下面列舉幾個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景：
5.1 聚氨酯軟泡：床墊、沙發(fā)、汽車坐墊的靈魂
TDI-65是軟泡聚氨酯的核心原料之一。通過(guò)與聚醚多元醇配合，它可以制造出柔軟舒適、富有彈性的泡沫材料。
5.2 膠黏劑和密封膠：連接世界的橋梁
無(wú)論是建筑幕墻還是電子封裝，TDI-65都能提供良好的粘接性能和一定的耐溫性，尤其適合室內(nèi)外中低溫環(huán)境下的應(yīng)用。
5.3 涂料和涂層：為表面穿上一層“鎧甲”
TDI-65制成的預(yù)聚物可用于木器漆、金屬涂料、紡織涂層等，具有良好的附著力和耐磨性。
5.4 運(yùn)動(dòng)器材：跑鞋的秘密武器
許多運(yùn)動(dòng)鞋的鞋底中都含有TDI-65衍生的聚氨酯材料，輕盈、緩震、回彈性好，讓你每一步都像踩在云上。
六、安全與環(huán)保：TDI-65的“黑歷史”
講到這里，不得不提一下TDI的安全性問題。
TDI是一種有毒化學(xué)品，吸入蒸氣或皮膚接觸都有可能引起嚴(yán)重的健康問題，尤其是對(duì)呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈刺激作用。歷史上甚至有因TDI泄漏導(dǎo)致嚴(yán)重事故的案例。
因此，在使用TDI-65時(shí)，必須采取以下措施：
- 操作區(qū)域通風(fēng)良好
- 戴好防護(hù)手套、護(hù)目鏡和防毒面具
- 配備應(yīng)急洗眼器和滅火設(shè)備
- 存放于陰涼干燥處，遠(yuǎn)離火源和水源
不過(guò)，隨著技術(shù)進(jìn)步和法規(guī)完善，目前大多數(shù)正規(guī)企業(yè)都已經(jīng)建立起完善的EHS管理體系，TDI-65的使用也變得更加規(guī)范和可控。
七、未來(lái)展望：TDI-65還會(huì)紅多久？
盡管近年來(lái)環(huán)保呼聲高漲，生物基、脂肪族異氰酸酯等替代品不斷涌現(xiàn)，但短期內(nèi)TDI-65依然有著不可替代的地位。
原因很簡(jiǎn)單：
- 它便宜
- 它好用
- 它成熟
當(dāng)然，未來(lái)的路也不會(huì)太輕松。面對(duì)越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和消費(fèi)者對(duì)綠色產(chǎn)品的需求，TDI-65也需要“與時(shí)俱進(jìn)”，比如開發(fā)低VOC版本、提高耐候性、改善毒性等問題。
結(jié)語(yǔ)：TDI-65——一位低調(diào)的幕后英雄
TDI-65或許沒有MDI那么“高大上”，也沒有HDI那么“綠色環(huán)保”，但它就像廚房里那位默默無(wú)聞卻總能把菜做得恰到好處的大廚一樣，在聚氨酯世界里扮演著不可或缺的角色。
它不張揚(yáng)，卻處處存在；它有缺陷，卻足夠?qū)嵱谩Ｋ俏覀児I(yè)文明中一塊樸實(shí)卻重要的基石。
參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外著名資料推薦）
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George Oertel, Polyurethane Handbook, Hanser Publishers, 1993.
（聚氨酯領(lǐng)域的經(jīng)典之作，詳細(xì)介紹了TDI及其衍生物的應(yīng)用和工藝） -
Szycher M., Szycher’s Handbook of Polyurethanes, CRC Press, 1999.
（涵蓋聚氨酯化學(xué)、物理性質(zhì)及工業(yè)應(yīng)用，是科研與工程人員的必備工具書） -
中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)聚氨酯制品專業(yè)委員會(huì), 《聚氨酯材料與應(yīng)用》, 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.
（國(guó)內(nèi)權(quán)威資料，全面介紹我國(guó)聚氨酯行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)） -
Journal of Applied Polymer Science, Wiley Online Library.
（國(guó)際期刊，定期發(fā)表關(guān)于TDI、預(yù)聚物制備及聚氨酯性能研究的新成果） -
Zhang Y., et al., "Synthesis and Characterization of TDI-based Polyurethane Prepolymers", Polymer Engineering & Science, 2020.
（一篇關(guān)于TDI預(yù)聚物合成方法與性能優(yōu)化的高質(zhì)量論文） -
BASF Technical Data Sheet – TDI-65, BASF SE, Ludwigshafen, Germany.
（巴斯夫官方技術(shù)手冊(cè)，提供了詳細(xì)的TDI-65物化參數(shù)與應(yīng)用指南）
如你所見，TDI-65不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)品編號(hào)，它背后承載的是整個(gè)聚氨酯行業(yè)的智慧結(jié)晶。無(wú)論你是材料工程師、配方師，還是剛?cè)胄械男“祝斫馑⒄莆账⑸朴盟紝槟愦蜷_一片廣闊的天地。
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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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。
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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；
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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；
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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)；
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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；
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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)；
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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；
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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；
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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%；
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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；
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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；
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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。