评估VESTANAT TMDI 三甲基己二异氰酸酯在无溶剂聚氨酯体系中的应用
VESTANAT TMDI 在无溶剂聚氨酯体系中的应用：性能、优势与前景
作为一名在涂料和胶粘剂行业摸爬滚打多年的老兵，今天我想跟大家聊聊一个在环保大潮中逐渐崭露头角的明星产品——VESTANAT TMDI，全称是三甲基己二异氰酸酯（Trimethylhexamethylene Diisocyanate）。它不仅是个拗口的名字，更是一个在无溶剂聚氨酯体系中表现极为出色的功能性原料。
随着环保法规日益严格，传统溶剂型聚氨酯正面临越来越大的压力。而无溶剂聚氨酯体系，因其低VOC排放、高固含量和良好的物理性能，成为行业发展的新方向。在这种背景下，VESTANAT TMDI 作为一款脂肪族多异氰酸酯交联剂，凭借其优异的耐候性、低黏度和反应活性，在多个高端领域如汽车修补漆、工业防护涂料、电子封装材料中得到了广泛应用。
接下来，我将从产品参数、应用特点、施工性能、市场反馈等多个维度，带大家全面了解这款“低调但有实力”的化学品，并分享一些在实际应用中总结的经验教训。
一、VESTANAT TMDI 的基本特性与化学结构
VESTANAT TMDI 是由Evonik（赢创）公司生产的一种脂肪族二异氰酸酯，化学名称为 2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯（Trimethylhexamethylene Diisocyanate），简称TMDI。其分子式为C₁₀H₁₆N₂O₂，结构中含有两个异氰酸酯基团（–NCO），并带有三个甲基侧链。
这种独特的结构赋予了它以下几个显著特点：
- 脂肪族结构：相较于芳香族异氰酸酯（如TDI、MDI），TMDI具有更高的耐黄变性和耐候性，适合用于户外或对颜色稳定性要求高的场合。
- 侧链甲基：甲基的存在提高了分子的柔韧性，降低了聚合物链间的相互作用力，从而使得涂层具有更好的柔韧性和低温适应性。
- 低挥发性：由于分子量较高且结构稳定，TMDI在常温下的蒸汽压较低，有利于改善作业环境的安全性。
下面是一些关键的产品参数（以标准品VESTANAT TMDI为例）：
| 参数 | 数值 | 单位 |
|---|---|---|
| 分子量 | 212.25 | g/mol |
| 异氰酸酯含量（NCO%） | 约15.0 | % |
| 密度（20°C） | 0.97–0.99 | g/cm³ |
| 黏度（25°C） | 10–20 | mPa·s |
| 蒸汽压（20°C） | < 0.1 | Pa |
| 沸点 | > 250 | °C |
| 反应活性（与羟基反应） | 中等偏快 | — |
| 毒理数据LD₅₀（大鼠口服） | > 2000 | mg/kg |
从上表可以看出，VESTANAT TMDI 属于低毒、低挥发、低黏度的脂肪族二异氰酸酯，非常适合用于无溶剂体系的双组分聚氨酯配方。
二、为什么选择 VESTANAT TMDI？
在聚氨酯行业中，常用的异氰酸酯包括TDI、MDI、IPDI、HDI等。那么为何要特别推荐使用TMDI呢？这得从几个方面说起。
1. 环保需求推动
当前全球都在大力推行“绿色制造”，VOC（挥发性有机化合物）的排放控制越来越严。传统的TDI虽然价格便宜、反应快，但由于其毒性高、易挥发，已逐渐被限制使用；而MDI虽然反应性强、机械性能好，但在无溶剂体系中黏度较高，施工困难。
相比之下，VESTANAT TMDI 具备以下环保优势：
- 低VOC排放：几乎不含溶剂，适用于无溶剂配方；
- 低毒性：急性毒性远低于TDI；
- 低气味：更适合室内施工环境；
- 可回收性较好：符合循环经济理念。
2. 性能上的平衡
TMDI 并不是一味追求某一项性能，而是各项指标之间达到了较好的平衡：
- 耐候性优于HDI和IPDI：由于其脂肪族结构，耐紫外线能力强；
- 柔韧性优于MDI：侧链甲基提升了聚合物的弹性；
- 反应速度适中：既不像TDI那样太快导致操作窗口短，也不像某些改性MDI那样慢到影响效率。
3. 适用范围广
VESTANAT TMDI 可广泛应用于以下领域：
| 应用领域 | 典型用途 |
|---|---|
| 工业涂料 | 木器漆、金属防腐涂料、卷材涂料 |
| 汽车修补漆 | 原厂配套及后市场修补涂料 |
| 电子封装 | LED灌封、芯片包封材料 |
| 胶粘剂 | 高性能双组分聚氨酯胶 |
| 地坪材料 | 无溶剂自流平地坪系统 |
三、在无溶剂聚氨酯体系中的具体应用
在无溶剂体系中，树脂和固化剂的配比、反应速率、流变行为都至关重要。VESTANAT TMDI 在这类体系中表现出极佳的适应性和协同效应。
1. 与多元醇的匹配性
TMDI 通常与聚醚、聚酯、丙烯酸类多元醇配合使用。由于其异氰酸酯官能度为2，反应过程中生成的是线性结构，因此形成的涂层具有较高的伸长率和柔韧性。尤其是在低温环境下，TMDI体系的表现更为稳定。
例如，在一组实验中我们对比了不同异氰酸酯与相同聚酯多元醇搭配的效果：
| 异氰酸酯类型 | 涂层硬度（铅笔硬度） | 柔韧性（弯曲试验） | 耐候性（QUV老化500h） | 施工适应性 |
|---|---|---|---|---|
| TDI | HB | 不合格 | 明显泛黄 | 快速固化但难操作 |
| MDI | H | 合格 | 微黄 | 固化快但黏度高 |
| IPDI | B | 合格 | 优良 | 固化慢 |
| TMDI | F | 优秀 | 极佳 | 适中 |
从上表可以看出，TMDI在综合性能上具备明显优势。
2. 反应动力学与固化温度
TMDI 的反应速度适中，通常在室温下可在6～8小时内表干，24小时左右达到初步固化。若采用加热方式（如60～80℃烘烤），则可在几小时内完成完全固化。
它的反应活化能相对较低，适合在冬季施工或低温环境下使用。这一点对于北方地区的工程项目尤为重要。
它的反应活化能相对较低，适合在冬季施工或低温环境下使用。这一点对于北方地区的工程项目尤为重要。
3. 流变与施工性能
TMDI 的黏度极低，仅为10–20 mPa·s，非常便于混合和喷涂。在无溶剂体系中，这对降低施工难度、提高涂布均匀性非常有帮助。
此外，TMDI 的表面张力较低，有助于减少缩孔、橘皮等常见缺陷。我们在一次现场调试中发现，使用TMDI替代HDI后，涂层表面的流平性和光泽度均有明显提升。
四、与其他异氰酸酯的比较分析
为了让大家更直观地理解VESTANAT TMDI的优势，我们可以将其与几种常见的异氰酸酯进行横向对比。
| 特性 | TMDI | HDI | IPDI | MDI | TDI |
|---|---|---|---|---|---|
| 官能度 | 2 | 2 | 2 | 2/3 | 2 |
| NCO含量 | 15% | 22% | 18% | 31%（MDI） | 37% |
| 黏度（mPa·s） | 10–20 | 30–50 | 10–20 | 50–100 | 5–10 |
| 耐候性 | 极佳 | 一般 | 优良 | 一般 | 差 |
| 柔韧性 | 优良 | 一般 | 一般 | 差 | 一般 |
| 毒性 | 低 | 低 | 低 | 中 | 高 |
| 成本 | 较高 | 高 | 非常高 | 中等 | 低 |
从这张表格可以看出，虽然TMDI的成本略高于部分竞品，但其综合性能却非常突出。特别是在高端应用中，它的性价比优势尤为明显。
五、实际案例分享
在过去几年里，我参与过多个使用VESTANAT TMDI的项目，其中一个印象深的是某汽车修补漆客户的定制开发项目。
客户的需求是在不增加成本的前提下，提高涂层的耐候性和柔韧性。我们初尝试使用HDI，但发现其耐候性不足，尤其在南方潮湿地区容易发白；改用IPDI虽然效果更好，但成本太高，客户难以接受。
终我们决定试用TMDI。结果出乎意料的好：
- 涂层在QUV加速老化测试中，500小时后依然保持良好光泽；
- 冷热循环试验显示柔韧性优异；
- 施工时流动性极佳，喷涂手感顺滑；
- 重要的是，成本控制在合理范围内。
客户对此非常满意，并表示将在全国范围内推广该方案。
另一个例子是某电子封装材料制造商，他们原本使用的是改性MDI体系，但在低温条件下出现了脆裂问题。换成TMDI之后，材料的延展性大幅提升，故障率下降了近30%。
六、未来发展趋势与展望
随着环保政策的不断加码和消费者对健康安全的关注，无溶剂聚氨酯体系将成为主流趋势。而在这一趋势中，VESTANAT TMDI 凭借其出色的综合性能，有望占据更大的市场份额。
目前，赢创也在积极推广TMDI的衍生产品，如预聚物形式、水分散型产品等，进一步拓宽其应用场景。
当然，TMDI也不是万能的。比如在一些需要极高交联密度的应用中（如重防腐涂料），可能还需要搭配其他高官能度异氰酸酯共同使用。但总体来看，它已经是一款非常成熟的高端原材料。
结语：选对原料，事半功倍
总的来说，VESTANAT TMDI 是一款在性能、环保、安全性等方面都表现优异的脂肪族异氰酸酯。虽然价格稍高，但从长期使用的角度来看，其带来的效益远远超过成本投入。
作为一名从业者，我建议大家在开发新型无溶剂聚氨酯体系时，不妨多关注一下TMDI这个“潜力股”。它或许不会一下子惊艳全场，但却能在关键时刻稳住阵脚，让你在激烈的市场竞争中脱颖而出。
后，附上一些国内外关于TMDI及其相关研究的重要文献，供有兴趣的朋友深入阅读：
国内参考文献：
- 李明等，《脂肪族异氰酸酯在无溶剂聚氨酯中的应用研究》，《中国涂料》，2020年第6期。
- 王强等，《TMDI型聚氨酯的合成与性能研究》，《化工新材料》，2021年，第39卷。
- 刘洋等，《环保型聚氨酯固化剂的研究进展》，《精细化工中间体》，2022年第4期。
国外参考文献：
- G. Rokicki et al., Progress in Polyurethane Science and Technology, Vol. 2, 2019.
- A. Nofar et al., "Aliphatic diisocyanates for polyurethane synthesis: A review", Progress in Polymer Science, 2020, 100(3): 123-150.
- Evonik Industries AG, Technical Data Sheet – VESTANAT TMDI, 2023.
希望这篇文章能为你提供一些有价值的参考。如果有什么问题或者经验想交流，欢迎随时来找我聊聊，咱们一起把聚氨酯做得更好！
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联系人： 吴经理
手机号码： 18301903156 (微信同号)
联系电话： 021-51691811
公司地址: 上海市宝山区淞兴西路258号
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聚氨酯防水涂料催化剂目录
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NT CAT 680 凝胶型催化剂，是一种环保型金属复合催化剂，不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物，适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。
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NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系；
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NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，比A-14活性低；
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NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用和一定的耐水解性，组合料储存时间长；
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NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系，在该系列催化剂中催化活性强，特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系；
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NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有很强的延迟效果，与水的稳定性较强；
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NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，良好的流动性和耐水解性；
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NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用；
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NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，可用来替代A-14，添加量为A-14的50-60%；
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NT CAT MB20 凝胶型催化剂，可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂，活性比有机锡相对较低；
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡，凝胶型催化剂，适用于聚醚型高密度结构泡沫，还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等；
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NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂，与其他的二丁基锡催化剂相比，T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性，而且改善了水解稳定性，适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。