聚氨酯是一大类聚合物，可用于广泛的应用，对建筑、汽车和电气行业做出了重大贡献。

聚氨酯更常见于液体涂料和油漆，但其应用也可以从软、柔性泡沫到刚性绝缘。这种广泛的应用是可能的，因为既有热塑性聚氨酯，也有热固性聚氨酯。

聚氨酯最初在第二次世界大战中被合成为天然橡胶的替代品。不久后，这种新型聚合物的多功能性及其替代稀缺材料的能力引发了众多应用。如今，这类聚合物占欧洲塑料需求的7.7%，仅次于商品聚合物聚乙烯、聚丙烯和PVC[1]。

在这里，您将了解：聚氨酯的结构与性能   聚氨酯的生产和加工  聚氨酯的应用

商业级聚氨酯

聚氨酯的性能

聚氨酯是在二醇（或多元醇：具有两个或多个反应性羟基–OH基团的醇）和二异氰酸酯（或多异氰酸酯：具有两种或多个异氰酸酯–NCO基团的异氰酸酯）之间的聚合反应中生产的。其结果是通过氨基甲酸乙酯（COONH）键结合的分子。

图2.按压试验后在聚氨酯记忆泡沫床垫上的手印。

聚氨酯

醇分子和相应的异氰酸酯分子有多种选择，每种组合都会产生具有新性能的新型聚氨酯材料。聚氨酯的性能取决于该聚合物骨架的结构而变化，并且可以被定制为具有高强度和刚性，或高柔性和韧性。

热塑性聚氨酯与热固性聚氨酯

所选择的多元醇分子对聚氨酯产品的性能和交联度有很大影响。特别地，可以选择每个分子的羟基数量以及烃骨架的大小和柔性，以调整所得聚氨酯材料的机械性能。

如果二醇与二异氰酸酯反应，则形成线性热塑性聚合物。

如果醇含有两个以上的羟基，则会形成刚性的、交联的、热固性的分子。

聚氨酯的生产和加工

鉴于聚氨酯是在二醇和二异氰酸酯之间的反应中产生的，制造过程可分为三部分：

二醇的生产

异氰酸酯的生产

由这些组分生产聚氨酯。

用于生产聚氨酯的多元醇通常是聚醚（占聚氨酯的90%）或具有末端羟基的聚酯。此外，还有许多芳香族和脂肪族多异氰酸酯；然而，其中最重要的是甲苯二异氰酸酯（TDI）和亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI），它们有助于生产约95%的聚氨酯[3]。TDI通常用于生产柔软、柔软的缓冲泡沫，而MDI用于生产更通用的硬质聚氨酯。

如果二醇与TDI或MDI反应，则通过缩合聚合反应形成线性热塑性聚合物。如果醇具有两个以上的羟基，这将产生一个刚性的、交联的、热固性的分子。

通常向混合物中添加添加剂以改善某些性能，如交联剂、扩链剂、发泡剂、表面活性剂、填料、增塑剂、颜料和阻燃剂。发泡剂将形成聚氨酯泡沫，表面活性剂将控制泡沫的形成，从而控制泡沫的气泡形成。填料增加硬度，增塑剂降低硬度，颜料增加材料的颜色。

聚氨酯泡沫

两种反应液结合形成固体聚合物，其可以是弹性的或刚性的。然而，这种固体也可能含有气泡，使其成为泡沫材料。这些气泡可以化学或物理形成。化学发泡可以通过向多元醇中加入水来实现，而水又与异氰酸酯反应形成二氧化碳气泡。或者，物理吹扫是