研究延遲催化劑 (替代二月桂酸二丁基錫) 在醫(yī)療器械和食品接觸材料中的潛力

日期：2025-07-23 分類：新聞中心

延遲催化劑：替代二月桂酸二丁基錫在醫(yī)療器械與食品接觸材料中的潛力研究

作為一名材料行業(yè)的從業(yè)者，我常常在實(shí)驗(yàn)室和工廠之間來回穿梭，面對(duì)的一個(gè)永恒課題就是：如何在保證性能的前提下，找到更安全、更環(huán)保的材料替代品。尤其是當(dāng)我們談到像二月桂酸二丁基錫（dbtdl）這樣的催化劑時(shí)，這個(gè)問題就顯得尤為迫切。

dbtdl，聽起來像個(gè)化學(xué)界的“老前輩”，它在聚氨酯、硅膠、環(huán)氧樹脂等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其是在醫(yī)療器械和食品接觸材料中，曾一度是催化劑的“不二之選”。然而，隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，健康意識(shí)不斷提升，dbtdl的“副作用”也逐漸浮出水面。它不僅具有一定的毒性和環(huán)境持久性，還可能對(duì)人體內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生潛在影響。

于是，材料界開始了一場(chǎng)“去錫運(yùn)動(dòng)”——尋找既能替代dbtdl、又不犧牲性能的“新秀”催化劑。在這場(chǎng)變革中，延遲催化劑（delayed catalysts）逐漸走入人們的視野。

那么，延遲催化劑究竟是什么？它們真的能擔(dān)此重任嗎？今天，我們就來聊聊這個(gè)話題。

一、什么是延遲催化劑？

延遲催化劑，并不是一種具體的化合物，而是一類具有“延遲反應(yīng)性”的催化劑的統(tǒng)稱。它們的特點(diǎn)是：在反應(yīng)初期活性較低，隨著溫度升高或時(shí)間推移，催化活性逐漸增強(qiáng)。這種“后發(fā)制人”的特性，使得它們?cè)谝恍?duì)反應(yīng)時(shí)間、固化速度、操作窗口有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域中表現(xiàn)優(yōu)異。

舉個(gè)通俗的例子，延遲催化劑就像是一個(gè)“慢性子的廚師”——你把食材給他，他不會(huì)馬上炒，而是先看看火候、聞聞味道，等一切準(zhǔn)備好了才開始動(dòng)鍋。這種節(jié)奏，正好適合醫(yī)療器械和食品接觸材料這種對(duì)安全性和穩(wěn)定性要求極高的應(yīng)用。

二、為什么dbtdl非替代不可？

dbtdl曾是聚氨酯、硅膠等材料中常用的催化劑之一，尤其適用于濕氣固化型材料、雙組分體系等。它的優(yōu)點(diǎn)很明顯：催化效率高、反應(yīng)速度快、適用范圍廣。

但它的缺點(diǎn)也日益凸顯：

缺點(diǎn)	說明
毒性較高	有機(jī)錫化合物對(duì)水生生物和人體有毒性，尤其對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)有潛在影響
環(huán)境持久性	有機(jī)錫不易降解，容易在環(huán)境中積累
法規(guī)限制	歐盟reach法規(guī)、美國(guó)epa等對(duì)有機(jī)錫的使用限制越來越嚴(yán)格
氣味問題	dbtdl殘留可能導(dǎo)致成品有異味，影響食品接觸材料的應(yīng)用

正因?yàn)槿绱耍絹碓蕉嗟膰?guó)家和地區(qū)開始限制甚至禁止dbtdl在醫(yī)療器械和食品接觸材料中的使用。尋找替代品，已成當(dāng)務(wù)之急。

三、延遲催化劑的“過人之處”

延遲催化劑之所以能成為dbtdl的有力競(jìng)爭(zhēng)者，主要得益于以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

1. 反應(yīng)可控性更強(qiáng)

延遲催化劑在反應(yīng)初期活性低，可以延長(zhǎng)操作時(shí)間，避免“一觸即發(fā)”，特別適合需要較長(zhǎng)開放時(shí)間的工藝。

2. 減少副反應(yīng)和氣味

由于反應(yīng)速度較慢，副反應(yīng)減少，成品的氣味也更小，更適合食品接觸類材料。

3. 環(huán)保安全

多數(shù)延遲催化劑不含重金屬，符合reach、fda、gb等國(guó)內(nèi)外法規(guī)要求，適合醫(yī)療器械和食品包裝使用。

4. 適用范圍廣

不僅適用于聚氨酯，還可在硅膠、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯等多種體系中發(fā)揮作用。

四、延遲催化劑的種類與代表產(chǎn)品

目前市面上主流的延遲催化劑主要包括以下幾類：

類型	代表產(chǎn)品	適用體系	優(yōu)勢(shì)	劣勢(shì)
有機(jī)胺類延遲催化劑	niax a-1、polycat 46	聚氨酯、硅膠	催化效果好、延遲性可控	堿性較強(qiáng)，可能影響某些體系穩(wěn)定性
金屬類延遲催化劑（非錫）	t-12、t-9、zirconium catalyst	聚氨酯、環(huán)氧樹脂	催化效率高、延遲性適中	部分產(chǎn)品仍含重金屬，需注意法規(guī)限制
有機(jī)酸鹽類	dabco bl-17、tegorad 700	聚氨酯泡沫	低氣味、環(huán)保	催化效率略低，需配合其他催化劑使用
酶類催化劑	酶促催化劑（如脂酶）	生物基材料	綠色環(huán)保、生物可降解	成本高、適用范圍有限
硅基延遲催化劑	特種硅氧烷類催化劑	硅膠、密封膠	延遲性強(qiáng)、環(huán)保	市場(chǎng)應(yīng)用尚處于發(fā)展階段

五、在醫(yī)療器械中的應(yīng)用潛力

醫(yī)療器械對(duì)材料的要求極高：不僅要機(jī)械性能穩(wěn)定，還要生物相容性好、無毒、無味、耐高溫滅菌。

延遲催化劑在這一領(lǐng)域有以下幾個(gè)應(yīng)用方向：

1. 硅膠導(dǎo)管與密封件

硅膠是醫(yī)療器械中常用的材料，如導(dǎo)管、密封圈、人工器官等。傳統(tǒng)硅膠交聯(lián)常使用錫類催化劑，但其殘留問題令人擔(dān)憂。延遲催化劑（如硅氧烷類催化劑）不僅能實(shí)現(xiàn)可控交聯(lián)，還能減少殘留毒性。

2. 醫(yī)用聚氨酯泡沫

用于傷口敷料、醫(yī)用墊材等。延遲催化劑可延長(zhǎng)開放時(shí)間，使泡沫結(jié)構(gòu)更均勻，提升透氣性和舒適度。

3. 環(huán)氧樹脂封裝材料

用于電子醫(yī)療設(shè)備封裝，要求低放熱、長(zhǎng)操作時(shí)間。延遲催化劑可有效控制反應(yīng)熱，避免局部過熱導(dǎo)致材料性能下降。

六、在食品接觸材料中的應(yīng)用潛力

食品接觸材料對(duì)安全性要求極高，必須符合gb 4806（中國(guó)）、fda 21 cfr（美國(guó)）、eu 10/2011（歐盟）等標(biāo)準(zhǔn)。延遲催化劑在該領(lǐng)域也大有可為：

1. 食品包裝密封膠

如用于罐頭、瓶蓋、食品級(jí)硅膠墊片等。延遲催化劑可延長(zhǎng)施工時(shí)間，同時(shí)減少氣味和毒性殘留。

2. 食品級(jí)硅膠模具

如烘焙模具、冰格、嬰兒奶嘴等。延遲催化劑可提高交聯(lián)均勻性，降低揮發(fā)物含量。

3. 食品級(jí)環(huán)氧涂層

用于金屬罐內(nèi)壁涂層、食品機(jī)械防腐涂層等。延遲催化劑可實(shí)現(xiàn)低溫固化，避免高溫破壞涂層結(jié)構(gòu)。

七、產(chǎn)品參數(shù)對(duì)比：延遲催化劑 vs dbtdl

為了更直觀地了解延遲催化劑與dbtdl的差異，我們來做個(gè)參數(shù)對(duì)比表：

參數(shù)	dbtdl	延遲催化劑（以polycat 46為例）
催化效率	極高	中等偏高
延遲性	無	強(qiáng)
操作時(shí)間	短（幾分鐘）	長(zhǎng)（幾十分鐘）
固化時(shí)間	快	稍慢
氣味	明顯	低
毒性	有	低或無
環(huán)保性	差	好
成本	低	稍高
法規(guī)合規(guī)性	不符合部分法規(guī)	多數(shù)符合
適用體系	聚氨酯、硅膠等	聚氨酯、硅膠、環(huán)氧等

從上表可以看出，延遲催化劑雖然成本略高，但在安全性和環(huán)保性方面優(yōu)勢(shì)明顯，且在操作性和氣味控制方面也更符合現(xiàn)代工業(yè)的需求。

八、挑戰(zhàn)與未來展望

當(dāng)然，延遲催化劑并非完美無瑕。目前仍面臨以下挑戰(zhàn)：

成本控制：部分高性能延遲催化劑價(jià)格較高，制約了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。
性能匹配：不同體系對(duì)催化劑的響應(yīng)不同，需進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)調(diào)整。
法規(guī)適應(yīng)性：雖然多數(shù)延遲催化劑符合環(huán)保法規(guī)，但仍需持續(xù)關(guān)注各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更新。

不過，隨著綠色化學(xué)理念的深入人心，以及政策法規(guī)的不斷推進(jìn)，延遲催化劑的應(yīng)用前景十分廣闊。尤其是在醫(yī)療器械和食品接觸材料這兩個(gè)對(duì)健康要求極高的領(lǐng)域，其替代潛力不可小覷。

未來，我們可以期待：

更多環(huán)保型延遲催化劑的開發(fā)；
催化劑與材料體系的智能匹配；
催化劑回收與再利用技術(shù)的進(jìn)步；
生物基、酶促類延遲催化劑的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

九、結(jié)語：催化劑的“綠色革命”

dbtdl的時(shí)代正在慢慢落幕，而延遲催化劑正站在舞臺(tái)中央，準(zhǔn)備開啟一場(chǎng)屬于環(huán)保與性能并重的“綠色革命”。

作為材料人，我們不僅要關(guān)注催化劑的“速度與激情”，更要關(guān)注它的“安全與健康”。延遲催化劑，或許不是快的，但它足夠聰明、足夠溫柔，也足夠安全，足以勝任醫(yī)療器械和食品接觸材料這些對(duì)人類健康至關(guān)重要的角色。

正如一位材料工程師所說：“一個(gè)好的催化劑，不只是讓反應(yīng)快起來，而是讓一切剛剛好。”

參考文獻(xiàn)

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心. (2020). 《食品接觸材料遷移試驗(yàn)與安全性評(píng)價(jià)》. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
李明等. (2021). “延遲催化劑在食品級(jí)硅膠中的應(yīng)用研究”.《中國(guó)塑料》, 35(6), 89-95.
王強(qiáng), 張磊. (2022). “環(huán)保型聚氨酯催化劑研究進(jìn)展”.《化工進(jìn)展》, 41(3), 1452-1460.
gb 4806.10-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸用金屬材料及制品
gb/t 14233.1-2008 醫(yī)用輸液、輸血、注射器具檢驗(yàn)方法第1部分：化學(xué)分析方法

國(guó)外文獻(xiàn)：

european chemicals agency (echa). (2023). "restriction of organic tin compounds in consumer products".
u.s. environmental protection agency (epa). (2022). "organotin compounds: toxicity and environmental impact".
oprea, a. e., et al. (2021). "delayed action catalysts for polyurethane foams: a review". journal of applied polymer science, 138(12), 49876.
kim, j. h., et al. (2020). "low-toxicity catalysts for medical grade silicone rubber". biomaterials, 245, 119963.
european food safety authority (efsa). (2021). "scientific opinion on the safety of organic tin compounds in food contact materials".

作者： 材料界的一名“追夢(mèng)人”，專注于綠色材料與安全替代技術(shù)研究。
聯(lián)系方式： （略）
聲明： 文章內(nèi)容為作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表任何單位或機(jī)構(gòu)立場(chǎng)。

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公司其它產(chǎn)品展示:

nt cat t-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。
nt cat ul1 適用于有機(jī)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(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比t-12高，優(yōu)異的耐水解性能。
nt cat ul28 適用于有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)鉍類催化劑，可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。
nt cat dbu 適用有機(jī)胺類催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類環(huán)保法規(guī)要求。

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