1、催化劑對異氰酸酯反應活性的影響

催化劑可以降低反應活化能，加快反應速率，縮短反應時間，控制副反應。因此，催化劑常用于聚氨酯的制備。

聚氨酯合成中使用的催化劑主要有有機叔胺和有機金屬化合物，它們既能催化與羥基的反應，也能催化與水的反應。然而，不同的催化劑對這兩種反應的催化活性不同。一般來說，叔胺類催化劑對異氰酸酯與水的反應(通常稱為“起泡反應”)的催化效率要高于異氰酸酯與羥基的反應(即所謂的“凝膠反應”)。有機金屬催化劑對凝膠反應的催化效率更為顯著，即每種催化劑都有其選擇性。

1. 異氰酸酯反應的催化機理

一般認為異氰酸酯與羥基化合物反應的催化機理是異氰酸酯或羥基化合物先與催化劑生成不穩定的配合物，再反應生成聚氨酯。然而，這一復雜催化反應的理論也有幾個版本，目前還不是很清楚。

一個公認的催化機制是基于異氰酸酯被親核催化劑攻擊產生中間配合物，然后與羥基化合物反應。

此外，認為有機金屬化合物的催化機制與叔胺不同，是形成三元活化配合物。有人提出羥基化合物可以在催化劑作用下形成四環活化配合物，再與異氰酸酯反應生成氨基甲酸酯。

2. 叔胺催化劑的酸堿性對其反應性的影響

在聚氨酯的制備中，酸性催化劑很少使用。酸性催化劑(如苯甲酰氯、無機酸和有機酸)對氨基甲酸酯和氨基甲酸酯的形成催化作用較低，但重要的是它們可以抑制雙縮脲的形成，從而抑制交聯反應。如果聚醚中還殘留著微量堿(開環聚合時的KOH)，堿金屬化合物在與二異氰酸酯反應時會催化交聯副反應產生凝膠。因此，可以加入酸進行中和，如果酸略過量，則會抑制交聯反應，從而使預聚物可以長期儲存。

叔胺催化劑對異氰酸酯與羥基化合物反應的影響除其堿度外，還受空間位阻的影響。一般來說，堿度高，空間位阻小，催化能力強。叔胺對水與異氰酸酯反應的催化活性影響大于羥基與異氰酸酯反應的催化活性，多用于聚氨酯泡沫的制備。在叔胺類催化劑中，三乙二胺是一種具有特殊結構的催化劑。由于它是一種雜環化合物，叔胺的N原子上不存在空間位阻，因此對起泡反應和凝膠反應有較強的催化性能。是聚氨酯泡沫塑料常用的催化劑之一，也可用于制備聚氨酯膠粘劑、彈性體等。據估計，在水/醇混合體系中，其對羥基的催化能力為80%，對水的催化能力為20%，與有機金屬化合物的催化能力相似。不同叔胺催化劑對異氰酸酯的各種反應具有不同的催化活性。