催化剂是一种可以改变化学反应速率的化学物质，在聚氨酯合成过程中使用的催化剂大体可以分为叔胺类催化剂、有机锡化合物、非锡的有机金属化合物、其它新型催化剂。

2.各类催化剂的特性

胺类催化剂是NCO和水反应的良催化剂；有机锡、有机汞对NCO和OH反应具有高效选择性，且对水和NCO反应不敏感；一些新型的催化剂比如温敏催化剂，不同温度具有不同的催化效率，广泛用于一些双组份聚氨酯制品中。

3.使用催化剂目的

通常我们使用催化剂的目的主要有两个目的：1、让反应向着我们预期的方向进行；2、调节反应速率，缩短反应时间，提高生产效率。

4.不同聚氨酯产品催化剂选择原则

聚氨酯制品大体可以分为泡沫、弹性体、聚氨酯树脂。下面我们分别对这三种类型的产品所用催化剂选择进行浅析。

4.1聚氨酯泡沫催化剂选择

聚氨酯泡沫制品主要由聚醚、异氰酸酯、发泡剂、催化剂等合成。泡沫形成的主要过程一般认为如下：1、通过物理方法和化学方法在聚氨酯反应体系中产生泡沫，并让泡沫均匀的分散在反应体系中，其中主要发泡方法是利用水和异氰酸酯生产二氧化碳来起泡。2、泡沫的产生过程要求反应体系的粘度随着增大以便稳定泡沫不被逸出。3、泡沫形成达到所需数目和大小时，需要反应体系粘度持续增大甚至形成交联体系稳定泡沫并定型成产品。

在这种情况下，我们就需要至少两种催化剂来调节反应的进行，一种催化剂是促进异氰酸酯和水的反应，也就是促进发泡反应，通常情况下选择胺类催化剂；另一种是需要促进异氰酸酯和聚醚或醇的反应，也就是聚氨酯分子链增长和交联的反应，一般选用金属类催化剂。所以在聚氨酯泡沫合成过程中我们一般选用胺类催化剂和有机金属催化剂来配合使用，以便产生协同作用来完成佳效果。具体胺类催化剂和有机金属催化剂的种类和比例需要实验或经验根据不同制品来调节选取，这里就不做过多陈述。

4.2聚氨酯弹性体催化剂选择

聚氨酯弹性体对NCO和水的反应要严格避免，所以这时一般选用金属类催化剂，比如，有机锡、有机铋、甚至被淘汰的有机汞等。

4.3聚氨酯树脂催化剂选择

聚氨酯树脂合成过程中也要尽量避免NCO和水的反应，所以一般选用有机铋、有机锡较多。

5.分类

在聚氨酯及其原料合成中常用的催化剂主要有叔胺催化剂和有机金属化合物两大类。叔胺和有机金属化合物品种非常多，考虑到各种因素，在聚氨酯生产中常用的仅二十多种。

胺类催化剂

胺类催化剂一般使用在聚氨酯泡沫塑料的生产中，主要分为以下几类：

脂肪族胺类催化剂有N,N-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺等。

脂环族胺类催化剂有固胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N‘-二乙基哌嗪等。

醇类化合物催化剂有三胺、DMEA等。

芳香族胺类有吡啶，N,N’-二甲基吡啶等。

有机金属催化剂

在聚氨酯弹性体以及胶黏剂、涂料、密封胶、防水涂料、铺装材料等配方中，二丁基锡二月桂酸酯（DY-12）等有机金属催化剂为常用，它对促进异氰酸酯基与羟基反映很有效，但在有水分的配方中对水与异氰酸酯的反应也有一定的加速作用；在塑胶跑道等配方中可采用有机铅等特殊催化剂。

有机金属化合物包括羧酸盐、金属烷基化合物等，所含的金属元素主要有锡、钾、铅、汞、锌等，常用的是有机锡化合物。

聚氨酯催化剂发展简史

有关的聚氨酯的首次报道，源于1849年伍爾茨与霍夫曼的一种异氰酸酯与一种烃基化合物之间的反应。但直到1937年奥托·拜耳才把上述反应物开始工业化用途，于是工业界便开始研究以聚酯为基础的聚氨酯，与尼龙竞争。直至今日，已用聚氨酯生产纤维，涂料，泡沫塑料，被广泛应用与家居，鞋材，建筑，汽车等行业，并在不断拓展应用领域。

什么是聚氨酯？

聚氨酯基本上是聚醚多元醇之类的羟基聚合物和异氰酸酯的聚合反应产物，是含有氨基甲酸酯键的聚合物。聚氨酯不同于其它聚合物，如：聚乙烯、聚乙烯和聚氯乙烯，分别为乙烯、乙烯和氯乙烯链接的聚合物，而聚氨酯却不是有多个相同的氨基甲酸酯单元以普通方式聚合而成的，通常不能用一个通用的经验式来代表所有的聚氨酯。

聚氨酯化学概论

胶化反应：异氰酸酯与醇的反应生成氨基甲酸酯。若将此种简单的加成反应扩大应用至双官能度或多官能度反应剂，则可获得一般称为聚氨酯的复杂化合物。

发泡反应：要制造泡沫塑料，必须在胶化化合物内部产生出泡核，可用一种或两种方法获得发泡作用。

物理发泡剂：通常用一种低沸点的溶剂，利用反应热使之蒸发。如：二氯甲烷。

化学发泡剂：它与异氰酸酯发生化学反应而生产气态产物。如：水。

不同的聚氨酯催化剂系列，在聚氨酯泡沫配方中有助于提高工艺效率和泡沫性能。

需求总是促进科学研究的发展。就以聚氨酯发泡剂硬泡为例，在所有保温材料中虽然聚氨酯发泡剂泡沫塑料各方面的性能好，而成本也高，其中一个原因是制品整体密度 高;在生产工艺上虽然灵活方便但物料在反应过程中对操作工艺条件的敏感性使制品质量波动，需要经常地调整配方，对于制品生产厂造成损失，当然有些问题增加 投料量也是解决问题的一种方法，其结果以增加成本为代价;聚氨酯发泡剂耐温不能超过120度;在阻燃性上加了阻燃剂效果阻燃性达到B2级。在应用上想说爱你，都 难。正是这些弱点成为聚氨酯发泡剂泡沫塑料发展的瓶颈。要解决这一瓶颈的问题就要先了解目前影响质量波动和高密度等问题的因素。从模塑泡沫成型特征看，发泡时是注料操作，泡沫就有流动的问题，如果泡沫流动的不好在制品中泡沫的密度就不一致，这时就要用多投料的方法使密度低处也能 达到合格的强度和表皮。怎样达到密度一致，在发泡反应的过程中控制泡沫的流动性是一个途径，为什么环境工艺条件对制品质量影响那么大。催化剂在其中的作用 是什么。

从聚氨酯发泡剂化学特征看顾名思义聚氨酯发泡剂即聚氨基甲酸酯，是异氰酸酯与羟基化合物反应的产物，加入水可以生成脲基和二氧化碳而发泡生成泡沫塑料，催化剂起着重 要的作用，催化剂不仅能加速反应速度，而且是发泡工艺的重要的控制手段。选择恰当的催化剂体系能使在链增长反应(异氰酸酯-羟基反应)和发泡反应(异氰酸 酯-水反应)二者之间建立较好的平衡，使聚合物的形成和气体产生的速率相互平衡，在发气反应的同时泡沫壁具有足够的强度，将气体有效的包囊在泡沫体内，发 泡完成后凝固成型。目前有两大类催化剂：叔胺类和有机金 属盐类催化剂，叔胺类催化剂以三乙烯二胺，NN-二甲基环己胺为代表，有机金属有有机锡类和羧酸盐类。虽然目前已有很多上述类型催化剂可用，人们也在根据 催化活性的强弱反复地试验，以浇注成型为例人们要根据制品的形状大小控制发泡和固化的时间，要在这两类催化剂中反复的调节寻找发泡和凝胶的平衡以期增加泡 沫的流动性和成型。然而因聚氨基甲酸酯所顾有的弹性韧性，使泡沫在发泡中后期泡沫被拉长，这就是所谓的拉丝现象，使所得制品在浇注料之处泡沫密度大，拉丝 处密度小，虽然也可固化成型，但受外界影响仍有变形的可能，如果为了增加交联多加水，和异氰酸酯生成脲低聚物，又会使泡沫酥脆。人们为防止变形，除了增加 密度就是 加热模具增加熟化时间。

从聚氨酯发泡剂化学特征看顾名思义聚氨酯发泡剂即聚氨基甲酸酯，是异氰酸酯与羟基化合物反应的产物，加入水可以生成脲基和二氧化碳而发泡生成泡沫塑料，催化剂起着重 要的作用，催化剂不仅能加速反应速度，而且是发泡工艺的重要的控制手段。选择恰当的催化剂体系能使在链增长反应(异氰酸酯-羟基反应)和发泡反应(异氰酸 酯-水反应)二者之间建立较好的平衡，使聚合物的形成和气体产生的速率相互平衡，在发气反应的同时泡沫壁具有足够的强度，将气体有效的包囊在泡沫体内，发 泡完成后凝固成型。目前有两大类催化剂：叔胺类和有机金 属盐类催化剂，叔胺类催化剂以三乙烯二胺，NN-二甲基环己胺为代表，有机金属有有机锡类和羧酸盐类。虽然目前已有很多上述类型催化剂可用，人们也在根据 催化活性的强弱反复地试验，以浇注成型为例人们要根据制品的形状大小控制发泡和固化的时间，要在这两类催化剂中反复的调节寻找发泡和凝胶的平衡以期增加泡 沫的流动性和成型。然而因聚氨基甲酸酯所顾有的弹性韧性，使泡沫在发泡中后期泡沫被拉长，这就是所谓的拉丝现象，使所得制品在浇注料之处泡沫密度大，拉丝 处密度小，虽然也可固化成型，但受外界影响仍有变形的可能，如果为了增加交联多加水，和异氰酸酯生成脲低聚物，又会使泡沫酥脆。人们为防止变形，除了增加 密度就是 加热模具增加熟化时间。

异氰酸酯的三聚体是六节环的异氰脲酸酯也是提高制品强度耐热性的结构，生成聚异氰脲酸酯需要大于150度。传统催化剂中因无对以上二级反应三聚反应的有 效的催化剂，所以在聚氨酯发泡剂泡沫塑料的产品时常需在中后期经高温停放过程就是为了形成交联，即熟化以便改善制品的强度和永久变形等性能。实际上异氰酸酯的二级反应需要一类能给异氰酸酯更高的能量的催化剂使其配合一级反应催化剂与一级反应同步或协调进行并能与生成的一级产物相容而利于二级 反应的进行，催化剂既要有高的反应选择性，能将所有的二级反应和三聚反应进行到底，生成聚氨酯发泡剂聚脲基甲酸酯聚异氰脲酸酯聚脲。若能研发这类催化剂，将是聚 氨酯的一场革命，聚氨酯发泡剂就可以改名为聚脲氨酯即聚异氰脲酸基聚脲基氨基甲酸酯，它的发泡路线就不是那种改性的路线，即生成氨基甲酸酯后生成聚异氰脲基或 脲酸酯，而是同步接续的反应所以更利于泡沫的形成和独立性因为链增长和网络的形成是同时进行，异氰酸酯永远是跑在多元醇合物的前面，所以不论在哪里注料， 泡沫总是均匀地向四周分布，只要异氰酸酯足够和这样的催化剂是足够的，反应到完成泡沫也不会有拔丝现象。所以所得的泡沫制品总体密度就可以降低，强度可大 幅度提高，其反应完成就是固化之时熟化也随即完成。所得产物泡沫制品可以不用后期的高温停放，表皮自然不脆，而且强度高，泡沫尺寸稳定性好。而且能耐高温 可超过150度，异氰酸酯的指数足够的话可提高阻燃等级。开发这类反应的催化剂将有望突破聚氨酯发泡剂发展的瓶颈。找到了目标产物和所要进行的反应了，寻找什么样的化合物作为催化剂将是艰巨的任务，这类催化剂的问世将是聚氨酯发泡剂泡沫塑料行业的福音。

泡沫形成的主要过程一般认为如下：

1、通过物理方法和化学方法在聚氨酯反应体系中产生泡沫，并让泡沫均匀的分散在反应体系中，其中主要发泡方法是利用水和异氰酸酯生产二氧化碳来起泡。

2、泡沫的产生过程要求反应体系的粘度随着增大以便稳定泡沫不被逸出。

3、泡沫形成达到所需数目和大小时，需要反应体系粘度持续增大甚至形成交联体系稳定泡沫并定型成产品。

在这种情况下，我们就需要至少两种催化剂来调节反应的进行，一种催化剂是促进异氰酸酯和水的反应，也就是促进发泡反应，通常情况下选择胺类催化剂;另一种是需要促进异氰酸酯和聚醚或醇的反应，也就是聚氨酯分子链增长和交联的反应，一般选用金属类催化剂。所以在聚氨酯泡沫合成过程中我们一般选用胺类催化剂和有机金属催化剂来配合使用，以便产生协同作用来完成佳效果。具体胺类催化剂和有机金属催化剂的种类和比例需要实验或经验根据不同制品来调节选取，这里就不做过多陈述。