محفزات الأمين الهامة وتطبيقاتها

1. ثلاثي إيثيلينديامين

يُشار إلى ثلاثي إيثيلين ثنائي أمين، المعروف رسميًا باسم 1,4-ديازابيسايكلو[2,2,2]أوكتان، عادةً باسم ثلاثي إيثيلين ديامين في الصناعة. صيغته الهيكلية هي N(CH₂CH₂)₃N، مما يجعله محفز أمين ثلاثي مع بنية ثنائية الحلقة. في حالته الطبيعية، يظهر على شكل مادة صلبة بلورية بيضاء ذات كثافة نسبية تبلغ 1.14 at 28°C. شكله النقي لديه نقطة انصهار 154°ج ودرجة الغليان 174°C. إنه يتسامى بسهولة، وهو استرطابي، ويذوب في المذيبات المختلفة. له رائحة أمين طفيفة، أقل وضوحا من معظم محفزات الأمين الثالث. ويبلغ ضغط البخار 533 باسكال 50°C و 7.7 كيلو باسكال عند 100°C. مع قيمة pKa تبلغ 5.4، فهو يتمتع بقابلية عالية للذوبان في الماء، حيث يذوب 46 جم في 100 جم من الماء عند درجة حرارة 100 جم. 25°C.

يعد ثلاثي إيثيلين ثنائي أمين أحد أهم محفزات الأمين الثلاثي، ويستخدم على نطاق واسع في رغاوي البولي يوريثان المرنة وشبه الصلبة والصلبة. وتتجلى أهميته بشكل خاص في عملية الرغوة ذات الخطوة الواحدة، والتي يرتبط نجاحها ارتباطًا وثيقًا باكتشاف هذا المحفز وتطويره. إنه نشط للغاية، ويتطلب كميات صغيرة فقط، ويحفز بشكل فعال كلاً من تفاعلات الجيل والرغوة.

تركيبته الكيميائية فريدة من نوعها—مركب يشبه القفص يحتوي على ذرتين نيتروجين متصلتين بثلاث مجموعات إيثيلين—يجعلها متناظرة وكثيفة للغاية. تفتقر ذرات النيتروجين إلى بدائل ضخمة، مما يتيح سهولة الوصول إلى أزواج الإلكترونات الوحيدة. في أنظمة الرغوة، يتفاعل مع الأيزوسيانات لتكوين مجمعات نشطة غير مستقرة، والتي، عند تكوين رابطة اليوريثان، يتم إطلاقها لتحفيز التفاعل بشكل أكبر. على الرغم من أنها ليست قاعدة قوية، إلا أنها تظهر نشاطًا تحفيزيًا عاليًا للإيزوسيانات ومركبات الهيدروجين النشطة بسبب هذه الآلية.

في عملية الرغوة ذات الخطوة الواحدة، تدعم جرعتها المنخفضة (عادة أقل من 1%) بشكل فعال كلاً من تفاعلات تمديد السلسلة والرغوة، مما يعزز زيادة اللزوجة الأولية السريعة ونمو الرغوة.

2. مكرر (ثنائي ميثيل أمينو إيثيل) الأثير

ثنائي (ثنائي ميثيل أمينو إيثيل) إيثر هو محفز أميني حاسم آخر، يظهر كسائل شفاف أصفر شاحب مع نقطة وميض قدرها 64°C والكثافة 0.85 جم / سم³ في 25°C. وهو قابل للذوبان في الماء ويظهر نشاطًا تحفيزيًا عاليًا وانتقائية لتفاعلات الرغوة. تم تطويره في البداية بواسطة شركة Union Carbide تحت الاسم التجاري Niax A-1، ثم تم إنتاجه لاحقًا بواسطة قسم Compton's Silicone (OSI) تحت نفس الاسم. وهو متوفر في صورة محلول 70% من ديبروبيلين جلايكول، ويتم تسويقه تحت اسم Dabco BL11 بواسطة Air Products. محليًا، يحتوي المحفز A-1 أيضًا على 70% مكرر (ثنائي ميثيل أمينو إيثيل) إيثر في ثنائي بروبيلين جلايكول، بلزوجة تبلغ 4.0–الآلام والكروب الذهنية5.5 ·ق، معامل الانكسار 1.4346، والكثافة 0.902 جم / سم³ في 25°C.

يُستخدم المحفز A-1 بشكل أساسي في إنتاج رغاوي البولي يوريثان المرنة. تأثيره التحفيزي القوي على تفاعلات الماء يقلل من كثافة الرغوة. ما يقرب من 80% من تأثيره يستهدف تفاعلات توليد الغاز، في حين أن 20% يدعم عملية التبلور. وهذا يجعله قريبًا من نموذج المحفز الأميني المثالي. يؤثر ضبط جرعته بشكل كبير على توليد الغاز أكثر من عملية الجيلم. وفي حدود التسامح مع محفزات القصدير، يمكن أن تظل كميتها دون تغيير مع الحفاظ على توازن التفاعل، مما يتيح إنتاج رغوة عالية الجودة. وبالتالي، يعمل Niax A-1 على تحسين تحمل الإنتاج، مما يمنع مشكلات الجودة الناتجة عن أخطاء التشغيل أو القياس.

3. ثنائي ميثيل سيكلوهيكسيل أمين وثنائي ميثيل إيثانول أمين

(1) ثنائي ميثيل سيكلوهيكسيلامين

يحتوي هذا المحفز الأميني منخفض اللزوجة ومتوسط ​​النشاط على كثافة تبلغ 0.85 جم/سم3³ في 25°ج- نقطة الوميض 48°ج، واللزوجة 2 مللي باسكال·قعد 25°C. وهو غير قابل للذوبان في الماء ويستخدم بشكل رئيسي في رغاوي البولي يوريثان الصلبة، مما يوفر أداءً تحفيزيًا متوازنًا للرغوة والجيل. ومع ذلك، فإنه يحتوي على رائحة قوية.

(2) ثنائي ميثيل إيثانولامين

يستخدم ثنائي ميثيل إيثانولامين بشكل شائع في إنتاج الرغوة الصلبة، ويحتوي على مجموعة هيدروكسيل تتفاعل مع الإيزوسيانات، وتدمجها في بنية البوليمر، على عكس ثلاثي إيثيل أمين المتطاير. وهو سائل بكثافة 0.85 جم / سم 3³ في 25°ج- نقطة الوميض 44°ج، اللزوجة 6 مللي باسكال·s، وقيمة الهيدروكسيل تبلغ 638 مجم KOH/g. على الرغم من نشاطه التحفيزي المنخفض لارتفاع الرغوة والتكوين الجيلي، إلا أن قلويته القوية تعمل على تحييد الأحماض النزرة في النظام، وخاصة الأحماض المشتقة من الإيزوسيانات، مما يحمي الأمينات العضوية الأخرى. يعد نشاطه المنخفض الذي يشبه المخزن المؤقت وتحييده القوي مفيدًا بشكل خاص عند إقرانه مع ثلاثي إيثيلين ثنائي الأمين، مما يسمح بجرعات أقل من الأخير لتحقيق معدلات التفاعل المطلوبة. تعد المخاليط ذات النسبة العالية (على سبيل المثال، 80% ثنائي ميثيل إيثانول أمين و20% ثلاثي إيثيلين ثنائي أمين) مفيدة اقتصاديًا ولكنها مناسبة فقط للرغاوي الصلبة نظرًا لتأثيرها التحفيزي المحدود على تفاعلات المرحلة اللاحقة.

4. ن-إيثيلمورفولين

N-Ethylmorpholine هو محفز أمين ثلاثي متوسط ​​القوة، مثالي لرغاوي البولي يوريثان المرنة القائمة على البوليستر. تُستخدم هذه الرغاوي على نطاق واسع في الملابس وشرائح القماش والأحذية وحشو المركبات المقاومة للمذيبات. ونظرًا للتفاعلية واللزوجة العالية لبوليولات البوليستر، يفضل استخدام المحفزات منخفضة النشاط مثل N-إيثيلمورفولين أو N-ميثيلمورفولين. إنها تحفز بقوة عملية التبلور بعد ارتفاع الرغوة، مما يزيد من تمدد الخلايا إلى الحد الأقصى دون تغيير معدلات التفاعل بشكل ملحوظ عبر التركيزات المختلفة. ومع ذلك، فإن هذه المحفزات لها رائحة قوية.

5. أمين تريميريزيشن محفزات

تعتبر بعض المحفزات الأمينية أيضًا محفزات تشذيب ممتازة للإيزوسيانات، المستخدمة لإنتاج رغاوي الإيزوسيانورات. توفر هذه الرغاوي مقاومة فائقة للهب وتوليد دخان منخفض أثناء الاحتراق، مما يجعلها مثالية لمواد البناء. تعتبر الرغاوي المعدلة بالإيزوسيانورات حلاً فعالاً لتحسين مقاومة اللهب.

تشتمل المحفزات الأمينية المختلفة على خماسي ميثيل ثنائي إيثيلين تريامين، وهو محفز رغوي قوي، ورباعي ميثيل إيثيلينيديامين، وهو محفز متوسط ​​النشاط مناسب للرغاوي المرنة وشبه الصلبة. N,N’يتم استخدام -diethylpiperazine وN,N'-diethyl-2-methylpiperazine في الرغاوي المرنة والمقولبة.