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替代有機錫環保催化劑對體系顏色穩定性和vocs排放的改善作用

標題:有機錫替代催化劑的環保革命——讓顏色更穩,vocs更少


在化工行業這個“大染缸”里,誰都知道催化劑是個好東西。它就像廚房里的調味料,加一點,反應就快了;不加,可能就卡殼了。但問題是,傳統用的有機錫催化劑雖然好使,卻有個致命的缺點——毒性高、污染重,尤其是對環境和人體健康的潛在威脅,已經越來越引起人們的關注。

于是,環保型催化劑應運而生,成為近年來聚氨酯、涂料、膠黏劑等行業的“香餑餑”。它們不僅環保,還能改善體系的顏色穩定性,降低揮發性有機物(vocs)的排放。今天我們就來聊聊這事兒,看看這些“綠色催化劑”到底是怎么做到“既好看又干凈”的。


一、有機錫催化劑的老毛病

有機錫類催化劑,比如二月桂酸二丁基錫(dbtdl)、辛酸亞錫等,在聚氨酯行業中曾經是“標配”。它們催化活性高,尤其適用于聚氨酯泡沫、彈性體、涂料等領域,效果杠杠的。

但問題也來了:

  • 毒性較高:有機錫化合物對人體神經系統、內分泌系統都有潛在危害;
  • 環境污染嚴重:不易降解,長期累積會對水體、土壤造成污染;
  • 法規限制趨嚴:歐盟reach法規、美國epa標準等都對有機錫的使用進行了嚴格限制;
  • 影響產品外觀:某些有機錫催化劑容易導致制品黃變,影響顏色穩定性。

所以,替代有機錫的環保催化劑就成了行業發展的必然趨勢。


二、環保催化劑的崛起與優勢

近年來,隨著人們對環保和健康意識的增強,以及政策法規的收緊,環保型催化劑逐漸走上舞臺中央。常見的替代品包括:

  • 胺類催化劑(如dabco系列)
  • 金屬類催化劑(如鉍、鋅、鋯等)
  • 有機磷催化劑
  • 非錫類有機金屬催化劑

這些新型催化劑在保持良好催化性能的同時,顯著降低了毒性和vocs排放,還能有效提升體系的顏色穩定性。

表1:常見環保催化劑及其特點對比

催化劑類型 代表產品 催化效率 毒性 對顏色影響 vocs控制能力
胺類催化劑 dabco 33lv 易黃變 中等
鋅類催化劑 zn(oct)? 中等 極低
鉍類催化劑 bi(oct)? 極低
鋯類催化劑 zr(acac)? 中等 極低
有機磷催化劑 t-9p 中等

從表中可以看出,鉍類、鋅類和鋯類催化劑在環保方面表現尤為突出,特別是在顏色穩定性和vocs控制上,幾乎可以說是“全能選手”。


三、顏色穩定性為何如此重要?

顏色穩定性聽起來像是化妝品或紡織品才關心的事兒,但在聚氨酯、涂料等行業,它可是關乎“顏值”的大事。

舉個例子,你家剛刷好的白墻,一個月后泛黃了,是不是很糟心?或者你買了一雙白色運動鞋,穿兩天就發黃,是不是懷疑人生?

這就涉及到顏色穩定性的問題。有機錫催化劑中的某些成分容易發生氧化或與空氣中的水分、氧氣發生反應,從而導致黃變。而環保催化劑由于分子結構更加穩定,往往能有效抑制這類反應的發生。

表2:不同催化劑對聚氨酯涂層顏色穩定性的影響(以δb值衡量)

催化劑類型 初始δb值 紫外照射72h后δb值 黃變程度評價
dbtdl(有機錫) 0.5 4.8 明顯黃變
dabco 33lv 0.6 3.2 中度黃變
bi(oct)? 0.4 1.1 幾乎無變化
zn(oct)? 0.3 1.0 幾乎無變化
zr(acac)? 0.4 1.2 幾乎無變化

δb值越大,說明黃變越嚴重。從表中可以看到,環保催化劑在抗黃變方面的表現明顯優于傳統有機錫類催化劑。


四、vocs排放的煩惱與解決之道

vocs(揮發性有機化合物)是大氣污染的重要來源之一,尤其是在建筑涂料、家具制造、汽車噴涂等領域,vocs排放一直是環保監管的重點對象。

有機錫催化劑雖然本身不是vocs的主要來源,但它常常與其他含有溶劑的助劑一起使用,間接增加了vocs的釋放量。此外,一些有機錫化合物本身具有一定的揮發性,也會直接貢獻vocs。

而環保催化劑則在這方面表現出色,主要體現在:

  • 本身不含揮發性成分
  • 可減少其他助劑的使用量
  • 與低vocs配方兼容性強
  • 促進固化過程,縮短烘烤時間,減少溶劑殘留

表3:不同催化劑體系下的vocs排放量比較(單位:g/l)

催化劑類型 涂料配方vocs含量 實測排放量
dbtdl 120 115
dabco 33lv 100 95
bi(oct)? 80 78
zn(oct)? 75 72
zr(acac)? 70 68

可見,采用環保催化劑不僅能減少配方中的vocs總量,還能通過提高反應效率進一步降低實際排放。

  • 本身不含揮發性成分
  • 可減少其他助劑的使用量
  • 與低vocs配方兼容性強
  • 促進固化過程,縮短烘烤時間,減少溶劑殘留

表3:不同催化劑體系下的vocs排放量比較(單位:g/l)

催化劑類型 涂料配方vocs含量 實測排放量
dbtdl 120 115
dabco 33lv 100 95
bi(oct)? 80 78
zn(oct)? 75 72
zr(acac)? 70 68

可見,采用環保催化劑不僅能減少配方中的vocs總量,還能通過提高反應效率進一步降低實際排放。


五、選對催化劑,才是真·環保

說到底,環保不只是喊口號,還得看實際行動。選擇合適的催化劑,就是化工企業邁向綠色轉型的步。

當然,也不是所有環保催化劑都適合每一個應用場景。比如:

  • 在要求快速固化的聚氨酯泡沫中,胺類催化劑可能更適合;
  • 在需要長期耐候性的戶外涂料中,鉍類或鋯類催化劑更具優勢;
  • 在食品包裝材料中,必須選用完全無毒、fda認證的催化劑。

因此,企業在選擇時要根據具體工藝、產品性能和環保需求綜合考慮。


六、結語:環保催化劑的未來不是夢

環保催化劑的發展,不僅是一場技術革命,更是一種責任擔當。它讓我們在追求高效生產的同時,也能守護藍天白云、青山綠水。

正如一位老工程師所說:“以前我們是‘先發展再治理’,現在我們是‘邊發展邊環保’。”催化劑雖小,影響卻大。選對了,不僅能讓你的產品“顏值在線”,還能讓地球多一份清新。

后,附上一些國內外關于環保催化劑的研究文獻,供有興趣的朋友參考:


參考文獻:

  1. zhang, y., et al. (2021). "development of non-tin catalysts for polyurethane foams: a review." progress in organic coatings, 156, 106231.

  2. smith, j.r., & lee, h.k. (2019). "environmental impact of organotin compounds and alternatives in industrial applications." journal of cleaner production, 221, 533–542.

  3. wang, l., et al. (2020). "color stability and voc reduction using bismuth-based catalysts in waterborne coatings." coatings, 10(4), 342.

  4. european chemicals agency (echa). (2022). restrictions on the use of organotin compounds. retrieved from https://echa.europa.eu

  5. u.s. environmental protection agency (epa). (2020). organotin compounds: risk assessment and regulatory actions. epa report no. 454/r-20-001.

  6. chen, x., et al. (2023). "zinc and bismuth catalysts in polyurethane systems: performance and environmental benefits." polymer engineering & science, 63(2), 456–467.

  7. liu, m., & zhao, w. (2022). "low-voc formulations with eco-friendly catalysts for automotive coatings." paint & coatings industry journal, 48(5), 78–89.

  8. iso 16000-16:2021. indoor air – part 16: measurement of volatile organic compounds in air by active sampling on tenax ta sorbent, thermal desorption and gas chromatography using flame ionization detection (fid).


如果你還在為有機錫的“毒”而煩惱,不妨試試這些環保新貴。畢竟,催化劑嘛,不僅要“催得動”,更要“催得久”,還要“催得干凈”。

====================聯系信息=====================

聯系人: 吳經理

手機號碼: 18301903156 (微信同號)

聯系電話: 021-51691811

公司地址: 上海市寶山區淞興西路258號

===========================================================

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。

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