介绍
异辛酸钙（Calcium 2-ethylhexanoate）是一种非锡催化剂，兼具良好的催化活性与环境相容性。具有低毒、高效、反应可控等优势，是封端异氰酸酯固化反应的替代催化剂。它的化学分子式为 C₁₆H₃₀CaO₄，分子结构由Ca²⁺与两个C₇H₁₃O₂⁻通过离子键结合形成。钙离子的空轨道则为催化反应提供了活性位点，能在有机反应体系中均匀分散，又能通过金属离子的配位作用激活反应底物。外观为无色液体，易溶于甲苯、四氢呋喃（THF）等有机溶剂。无毒且生物相容性较好。
图一 异辛酸钙
催化聚氨酯固化反应
异辛酸钙催化 ε- 己内酰胺封端的多异氰酸酯与二醇的固化反应，该反应是单组分热固性聚氨酯的关键合成步骤。125℃下，催化的反应凝胶时间为 150 分钟，与锡 (II) 2 - 乙基己酸酯（传统锡催化剂）活性完全一致，显著优于叔胺催化剂 DABCO（180 分钟），能高效加速固化反应。反应 200 分钟后，产物重均分子量（Mₙ）达 45790 g/mol，与锡催化剂催化产物（45800 g/mol）基本持平，远高于未催化反应（31190 g/mol），能有效促进分子链增长。产物 PDI 为 1.40，分散度窄，表明反应过程中链增长均匀，无过度交联或链降解现象，优于铋新癸酸酯（PDI=1.44），后者会在反应后期引发链降解。
催化优势
异辛酸钙规避了有机锡催化剂的毒性及生态风险，适用于对环境安全性要求高的应用场景。催化过程中无副反应，不会像铋催化剂那样导致体系黏度先升后降，产物分子量持续增长且最终稳定，确保聚氨酯材料的力学性能一致性。与封端异氰酸酯、多元醇、溶剂等体系组分兼容性优异，不产生沉淀或分层，不影响产品外观与储存稳定性。单独使用即可达到与锡催化剂相当的活性，与叔胺催化剂 DABCO 混合后虽形成新物种，但无协同效应，无需额外添加协同剂即可满足工业需求。
催化作用机制
异辛酸钙的催化机制围绕钙离子的配位活性展开，其作用路径如下：钙离子与封端异氰酸酯中的酰胺键（-NH-CO-）发生配位作用，削弱 C-N 键强度，降低 ε- 己内酰胺的解封温度，促进异氰酸酯基团（-NCO）再生。再生的 - NCO 基团与 1,4 - 丁二醇的羟基（-OH）反应生成氨基甲酸酯键（-NH-CO-O-），钙离子通过与 - NCO 基团的氧原子配位，激活羰基的亲电性，加速羟基的亲核进攻，推动分子链持续增长。与 DABCO 混合时，该复合物的活性位点被空间位阻限制，无法同时提升解封与交联效率，故未表现出协同催化作用[1]。
图二 异辛酸钙形成的复合物
参考文献
[1]Libni G ,Ali M B ,Sathiyaraj S , et al.Catalysis of cure reaction of ?-caprolactam-blocked polyisocyanate with diol using non-tin catalysts[J].Journal of Macromolecular Science, Part A,2018,55(7):552-558.DOI:10.1080/10601325.2018.1481346.