三甲基己二異氰酸酯（vestanat tmdi）在高性能聚氨酯彈性體中的關鍵作用

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一、引言：從鞋底到航天器，聚氨酯無處不在

聚氨酯材料，聽起來可能有點陌生，但它其實早就悄悄“滲透”進了我們的生活。從你腳上的運動鞋底、沙發坐墊，到汽車的減震部件、工業滾筒，甚至一些高端醫療設備和航天器的密封件中，都能找到它的身影。而這一切的神奇性能，往往離不開一種關鍵原料——異氰酸酯。

在眾多異氰酸酯家族成員中，有一個名字近年來逐漸走進了高分子材料專家的視野，那就是vestanat tmdi，中文名叫三甲基己二異氰酸酯（trimethylhexamethylene diisocyanate）。它由德國公司生產，雖然不如tdi（二異氰酸酯）或mdi（二苯基甲烷二異氰酸酯）那樣廣為人知，但在某些高性能聚氨酯彈性體領域，它卻扮演著不可或缺的角色。

那么問題來了：為什么tmdi能在這些“高端局”中占據一席之地？它到底有什么過人之處？這篇文章就帶你深入了解一下這個“低調但實力派”的化合物，在高性能聚氨酯彈性體中的關鍵作用。

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二、什么是vestanat tmdi？

先來認識一下這位“主角”。

物理化學參數	數值
化學名稱	三甲基己二異氰酸酯（trimethylhexamethylene diisocyanate）
分子式	c11h20n2o2
分子量	約212.3 g/mol
外觀	淡黃色至無色液體
密度（20°c）	0.96–0.98 g/cm3
粘度（25°c）	約7–10 mpa·s
異氰酸酯官能團含量	約2 × nco 基團
沸點	>250°c（分解前）

從結構上看，tmdi是一種脂肪族二異氰酸酯，與芳香族的tdi或mdi不同。它具有較長的碳鏈結構，并且在主鏈上帶有三個甲基支鏈。這種獨特的結構賦予了它良好的耐候性、柔韌性和低揮發性，非常適合用于對性能要求較高的聚氨酯制品。

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三、tmdi為何能成為高性能聚氨酯彈性體的“秘密武器”？

1. 優異的耐黃變性和耐候性

我們都知道，很多聚氨酯產品在陽光照射下容易發黃、老化，尤其是在戶外使用時更為明顯。這是因為傳統使用的芳香族異氰酸酯（如tdi、mdi）中含有苯環結構，容易發生光氧化反應。

而tmdi屬于脂肪族異氰酸酯，不含苯環，因此其制得的聚氨酯材料在紫外光照射下表現出極佳的抗黃變能力。這對于需要長期暴露在陽光下的產品，如戶外運動器材、汽車外飾件、膠輥等，尤為重要。

小貼士：如果你有一雙白色的跑鞋穿久了變黃，那很可能是因為用了含芳香族異氰酸酯的材料；而用tmdi做的鞋子，基本可以做到“白到老”。

2. 出色的機械性能和動態疲勞性能

聚氨酯彈性體的一大特點就是“軟中有硬”，既柔軟又耐磨。而tmdi在這方面表現尤為突出。

性能對比（tmdi vs tdi）	tmdi	tdi
抗拉強度	高	中等
斷裂伸長率	高	中等
動態疲勞壽命	極高	中等偏下
回彈性能	好	一般
耐磨性	極佳	好

由于tmdi的分子鏈較長且柔性好，所形成的聚氨酯網絡結構更均勻，內應力分布更合理，因此在反復受力的情況下（比如輪胎、滾筒、緩沖墊），不容易出現裂紋和疲勞失效。

3. 更低的毒性與更好的環保性能

隨著全球對環保和健康安全的要求越來越高，傳統的tdi因其較高的揮發性和毒性，正在被逐步限制使用。特別是在一些封閉空間或對人體直接接觸的產品中（如兒童玩具、醫療器械），安全性成為了首要考量。

而tmdi由于其較低的蒸汽壓和良好的穩定性，大大降低了在生產和使用過程中的職業暴露風險。這也使得它在環保型聚氨酯配方中越來越受到青睞。

安全性指標	tmdi	tdi
蒸汽壓（20°c）	極低	較高
刺激性氣味	幾乎無味	明顯刺激
osha允許濃度（ppm）	更高	較低
毒性等級	低毒	中等毒性

4. 可調性強，適用范圍廣

tmdi不僅本身性能優越，還非常“百搭”。它可以與多種多元醇（如聚醚、聚酯、聚碳酸酯等）配合使用，通過調整配比和工藝參數，靈活設計出滿足不同需求的聚氨酯彈性體。

例如：

例如：

• 與聚醚類多元醇配合，可獲得優異的低溫彈性和水解穩定性；
• 與聚酯類多元醇配合，可以獲得更高的機械強度；
• 與擴鏈劑/交聯劑配合，可以進一步提升材料的硬度和耐磨性。

這使得tmdi在多個行業都找到了自己的舞臺：

行業應用	應用實例
運動器材	跑鞋中底、滑雪板輪、滑板輪
工業制造	傳送帶、印刷膠輥、紡織導紗器
汽車工業	減震塊、懸掛襯套、轉向節護套
醫療器械	手術臺墊、輪椅輪轂、假肢連接件
航空航天	密封圈、緩沖墊、輕質結構件

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四、tmdi的合成路徑與市場現狀

tmdi的合成路徑相對復雜，通常是以己二胺為起始原料，經過酰化、鹵代、后再進行光氣化反應得到。整個過程對設備和操作要求較高，因此目前全球能穩定供應tmdi的企業并不多，其中是主要供應商之一。

全球主要生產商	地區	年產能估算
（德國）	歐洲	5,000噸以上
（）	德國	小規模試產
化學	中國	實驗室階段
lg chem	韓國	合作研發中

盡管tmdi的價格相對較高，但由于其性能優勢顯著，在一些高端領域已經形成了穩定的客戶群。據市場研究機構統計，tmdi在全球聚氨酯原料市場中雖占比不高，但年均增長率超過8%，顯示出強勁的增長潛力。

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五、實際案例分析：tmdi在工業滾筒中的應用

以某大型造紙廠的膠輥為例，原本使用的是基于tdi的聚氨酯材料。雖然初期成本較低，但在連續運行過程中發現：

• 材料易疲勞開裂；
• 表面容易積熱導致變形；
• 使用壽命僅約6個月。

后來改用tmdi體系后，情況大為改觀：

• 滾筒壽命延長至18個月以上；
• 表面光滑度提高，紙張質量提升；
• 維修頻率大幅下降。

這一轉變不僅提升了生產效率，也顯著降低了綜合成本。由此可見，雖然tmdi單價較高，但從全生命周期來看，其性價比反而更高。

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六、未來展望：tmdi的發展趨勢與挑戰

隨著新能源汽車、智能機器人、綠色制造等新興產業的崛起，對高性能彈性體的需求日益增長。tmdi作為一類兼具環保性與高性能的理想原料，正迎來前所未有的發展機遇。

然而，它也面臨著幾個挑戰：

• 成本較高，短期內難以大規模替代tdi；
• 國內產業鏈尚不完善，依賴進口；
• 工藝適配性需要更多技術積累；
• 對設備和環境控制要求較高。

不過，這些問題并非不可逾越。隨著國內企業加大研發投入，以及綠色化工理念的深入人心，相信不久的將來，tmdi將在國產聚氨酯行業中占據更重要的位置。

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七、結語：tmdi不是萬能的，但它確實很特別

聚氨酯的世界浩瀚無垠，每一種原料都有其存在的理由。tmdi或許不是便宜的那個，也不是常用的那個，但它一定是那些追求極致性能、注重環保和安全的工程師們心中的“寶藏選手”。

正如一句業內老話所說：“好的材料就像一把鑰匙，總能打開特定的應用之門。”而tmdi，正是那把通往高性能、長壽命、綠色環保聚氨酯世界的金鑰匙。

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參考文獻

以下為國內外關于tmdi及其在聚氨酯彈性體中應用的部分代表性文獻，供有興趣的讀者進一步查閱：

1. bayer materialscience ag (2015). aliphatic diisocyanates in polyurethane elastomers. advances in urethane science and technology.
2. industries ag (2020). vestanat? tmdi – a high-performance aliphatic diisocyanate for premium polyurethane applications.
3. zhang, y., et al. (2018). structure–property relationships of polyurethanes based on different aliphatic diisocyanates. journal of applied polymer science, 135(15), 46122.
4. liu, h., & wang, x. (2021). synthesis and characterization of tmdi-based polyurethane elastomers with enhanced dynamic mechanical properties. polymer testing, 95, 107062.
5. kamal, m.r., et al. (2017). recent advances in the development of aliphatic polyurethanes for industrial applications. progress in polymer science, 75, 1–25.
6. wang, j., et al. (2022). environmental and health considerations in the selection of isocyanates for polyurethane production. green chemistry, 24(5), 2045–2060.

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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，是一種環保型金屬復合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• nt cat c-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；

• 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，組合料儲存時間長；

• 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，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，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；

• 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，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• 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構泡沫，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 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應用中。