保温性能
A级聚氨酯复合板具有卓越的保温性能
5cm厚的复合板相当于1m厚的混泥土保温效果，具有卓越的保温性能。
聚氨酯硬泡是一种新型的高分子材料，具有容重小、导热系数低，闭孔率高和耐腐蚀的优良性能
气密性
屋面板优势
聚氨酯屋面板采用暗钉连接，板面搭接紧密。
独特的防水槽设计，有效防止雨水渗透，并避免了冷桥现象。
40mm波峰高度，极大提高屋面板承载力。在确保建筑物保温效果的同时，有效降低客户建筑成本，屋面坡度低可达3%。
墙面板优势
暗钉连接，表面无外露螺钉，建筑墙体优美流畅。
极高抗弯承载力，墙体力学性能优越，减少对辅助钢结构的依赖。
保温性能卓越，减少对建筑室内空调装置的费用。
多种外观效果，墙面美观。
技术优势
高效保温
A级复合板是有机保温材料中导热系数低(≤0.022)，5cm厚的A级聚氨酯复合板相当于1m厚混凝土的隔热效果。A级聚氨酯复合板是实现我国建筑节能75%目标的理想保温产品
超强阻燃

A级复合板经1000℃火焰30分钟烧不穿。
耐候性持久
A级复合板经过6个月以上的耐候性检验，各项性能稳定，可与建筑同寿命。
尺寸稳定性好
A级聚氨酯复合板抗压强度达到200kp以上，板材耐温变性能好，不变形。
低碳环保
A级聚氨酯复合板采用生物基原料，无氟发泡，不采用国家禁止或限制使用的有害物质，绿色环保。

二、PU是实现汽车材料轻量化的关键材料
PU泡沫在汽车内饰件上的应用：2010年我国汽车内饰件PU软泡用量为15.2万t，PU硬泡用量为6.7万t。主要用于汽车仪表盘、座垫、靠背、头枕、车门、扶手、方向盘总成、汽车顶棚、门内板和密封件等部位。降低PU泡沫密度是实现汽车内饰件轻量化的一条重要技术途径。目前国内主要采取的技术途径：采用高固含量、低粘度POP（接枝聚醚）和高官能度、高活性聚醚等技术途径。
RIM（反应注射成型）、RRIM（增强反应注射成型）和SRIM（结构型反应注射成型）PU制品在汽车实现轻量化上的应用：RIM、RRIM和SRIM在欧美汽车工业上已得到广泛应用，主要用于保险杠、方向盘、车身壁板、发动机罩、行李箱盖、散热器格栅、档泥板、扰流板等。RRIM制品的重量只有钢的一半，是实现汽车轻量化的一个重要途径。目前国内汽车工业RIM等技术，与欧美相比在用量和质量上尚存在一定差距，有待进一步加强开发。
PU材料是汽车实现塑料化的有发展前途的重要材料。目前世界汽车（主要是轿车和新能源汽车）的发展方向是轻量化。轻量化是提高燃油燃烧效率和降低汽车尾气排放，也是实现汽车节能减排的重要技术措施。而汽车材料的塑料化，以塑代钢，是汽车轻量化的发展必然趋势和重要技术途径。不同材料的汽车零部件，耗能不同。

以生产重量相同（450克）的零部件为例，采用塑料件所耗能源折合汽油3.9~4.5 kg，若采用铝或钢，所耗能源折合汽油5.3~6.8 kg。统计显示，汽车自重每减轻10%，燃油消耗可降低6%~8%。
目前技术发达国家轿车平均塑料用量120 kg/辆，德国轿车平均塑料用量300 kg。我国轿车平均塑料用量80~100 kg/辆，奥迪A2型汽车用量为220 kg。到2020年，技术发达国家轿车平均塑料用量将达到500 kg/辆以上。BASF制造了全PU车身跑车，其高时速可达270 km。采用了RRIM技术，该PU车身是一种碳纤维增强微孔PU弹性体复合材料。
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三、TPU及其复合材料是汽车实现塑料化的重要原料之一
目前在轿车中应用的塑料件材料主要是PP（聚丙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PU和PA（尼龙）四种材料。汽车塑料件的发展方向是不断推出性价比优良、并可回收再生的材料。而热塑性聚氨酯弹性体（TPU）材料可发挥其独特的优势。TPU已被用于汽车车体的多种构件，包括TPU塑料合金，如TPU与PP、PVC、PA等塑料构成性价比优良的复合材料，可在汽车工业中发挥重大作用。TPU橡胶复合材料：TPU与多种橡胶构成的复合材料在汽车工业中具有重要用途。
（1）TPU/PP（聚丙烯）塑料合金
目前国内外正在开发针对汽车TPU-PP玻纤（包括长纤和短纤）的增强橡塑复合结构材料，此种材料具有质轻、性价比优良、可回收等优点，可望能广泛用于汽车内外饰件，如保险杠及其支架，车上各种支架和结构框架等，一旦开发成功，则TPU在汽车上的应用将大幅增大。
（2）TPU/PC（聚碳酸酯）塑料合金
TPU/PC共混合金可改善PC的韧性、应力开裂性、断口敏感性、耐溶剂、耐化学品性，同时可降低PC的成型加工温度，在汽车工业扩大了其应用范围。
（3）TPU/PVC塑料合金
TPU/PVC合金可明显提高PVC伸长率（可替代有毒的DOP增塑剂）扩大了PVC应用领域。近来报导反应性共混技术制备TPU/PVC合金。首先将PVC溶解在TPU的原料二元醇中，随后加入异氰酸酯进行原位聚合，形成TPU/PVC合金，性能优于一般的TPU/PVC共混合金，在汽车领域，扩大了应用范围。
（4）TPU/PA6（尼龙6）塑料合金
尼龙6是尼龙中性价比优、用途广的工程塑料。PA6具有强度高、耐腐蚀、耐油和自润滑性优良等特点，但存在冲击韧性不高、吸湿性较大缺点。因而限制了其应用领域。TPU弹性体具有高强度、高弹性、高耐磨性等特点，但存在耐温性不高的缺点。开发TPU/PA6工程塑料综合了上述两种材料的优点，克服其缺点，将是一种新型高性能复合材料。在汽车工业具有广泛的应用价值。
TPU塑料合金和TPU橡胶复合材料均具有可回收再利用优点，目前我国已有5000多万辆废旧车辆，每年将有1000万辆旧车需进行改造和作废。欧美先进国家对汽车工业用塑料件明确提出了可回收率指标和可利用率，要求汽车塑料可回收率达到95%以上、可利用率达到90%以上。我国发改委、科技部、环保局联合制定了汽车部件回收利用技术政策“到2017年我国汽车可回收率要求达到95%以上、可利用率达到85%”。TPU是一种可回收的热塑性弹性体，但是目前TPU在我国汽车工业上的年消费量只有3万t左右，TPU塑料合金等复合材料无疑给新型TPU弹性体材料在汽车上的应用提供了新的巨大市场机遇。

四、PU绿色环保材料是汽车用材料发展必然趋势
（一）开发低VOC PU泡沫塑料
1）汽车车内VOC（有机挥发物）含量已成为消费者对其产品认知度的重要评价指标；
2）车内PU泡沫材料、PU胶粘剂、PU涂料、PU合成革等中VOC挥发物是影响车内空气质量的主要因素；
3）研究和控制PU材料中有害性气体和挥发性问题以及有效防范措施对车内环境改善，对我国汽车工业发展均具有重大意义；
4）汽车内饰件用PU泡沫塑料VOC主要来源：聚醚多元醇（主要是POP）、催化剂、匀泡剂（稳定剂）、异氰酸酯中挥发性有机物包括芳香族化合物（、乙烯）和有机胺类化合物等；
5）开发高固、低挥发性POP、有机胺反应性催化剂、低挥发性匀泡剂等。上海应用技术学院正在与武汉兴桥高分子新材料科技公司等单位合作，开发一种车内VOC空气净化器，对提高车内空气质量具有明显效果。
（二）积极开发生物质植物油基多元醇绿色技术
植物油是可再生资源，利用如大豆油、蓖麻油、棕榈油等植物油为原料，可开发相应的植物油多元醇，以替代石化路线的聚醚多元醇。生物基PU泡沫循环利用率、有机物挥发以及CO2排放量均优于石油基PU泡沫，是一种绿色环保原料。美国重点开发大豆油基植物油多元醇，美国福特汽车公司已成功地开发成了大豆油基PU泡沫，用于汽车座垫和座椅靠背。马来西亚利用当地资源，开发出一系列棕榈油多元醇，广泛应用于PU硬泡领域。日本丰田汽车公司已成功开发了蓖麻油基PU泡沫塑料座垫。

（三）积极开发PU汽车绿色轮胎技术
目前全球汽车轮胎绝大部分采用橡胶轮胎。此种汽车轮胎在城市行驶时，由于与地面摩擦产生大量有害物质颗粒散发于空气中，是造成城市空气环境质量差的重要污染源。PU轮胎具有极为优异的耐磨性（是天然橡胶的3~5倍，实际应用高达10倍左右），不含炭黑和石蜡烃类有害物质，用于城市交通、必将极大改善城市空气质量。PU轮胎比橡胶轮胎还具有加工能耗低、节能减排和使用寿命长等优势。橡胶轮胎的重要原料是天然橡胶（NR），我国轮胎工业每年需NR 490~600万t，占全球产量50%，而自给率只有13%~16%，大量需进口NR，目前NR价位已高达4万元/t以上。因此积极开发PU轮胎已势在必行，已列入中国PU工业协会“十二五”期间重点开发对象。
华南理工大学采用CPU技术，成功地开发了PU-橡胶复合轮胎，已处于产业化阶段。上海应用技术学院正积极开发TPU轮胎，欢迎有关单位参加合作。
（四）车用水性PU胶粘剂发展前景广阔
随着环保法规的健全以及环保意识的不断增强，溶剂型车用胶黏剂将会逐渐被环保型胶粘剂，如水基胶黏剂所取代。尤其是水基汽车内饰胶的推广应用已势在必行。水基内饰胶主要用于粘合汽车顶棚、地板、地毯、仪表板、门板等内饰件。目前，日本汽车内饰胶全部达到水性化，美国为60%，我国仅为20%。在水性汽车内饰胶中，PU胶为主要品种。我国水性PU内饰胶技术已日趋成熟，应积极推广在汽车领域中应用。
此外，随着汽车轻量化，塑料件用量不断增加，环保型无溶剂PU结构胶黏剂在汽车领域中应用发展前景广阔，如玻纤增强塑料（FRP）和片状模塑复合材料（SMC）目前在欧美、日本已被广泛用于汽车车身面板、顶棚、座舱顶盖等。FRP和SMC不能使用传统焊接技术，与车身构架组装，必须采用粘结技术。无溶剂PU胶黏剂是其中重要品种。
（五）车用水性PU涂料发展前景光明
水性PU柔感涂料是一种低VOC涂料，比传统溶剂型涂料VOC挥发物低10倍以上。随着汽车轻量化，塑料件应用不断扩大，环境友好型绿色水性PU柔性材料是未来汽车塑料件涂料发展方向。
（六）PU合成革在汽车内饰上应用前景广阔
PU合成革与真皮相比，具有无味、手感柔软、耐磨性好、抗撕裂强度高、成品色牢度好等优点，并克服了真皮资源日趋紧张、环境污染严重的问题，符合汽车内饰件绿色环保要求。尤其是PU超纤仿鹿皮绒具有外观豪华、质感柔软、优雅光泽和耐用性好等优点，使汽车内饰件有了居室感觉，已得到汽车生产商的青睐，成为高档汽车不可缺少的高级内饰环保材料。
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五、PU材料舒适安全是其重要发展方向
（一）提高汽车舒适性是ＰＵ汽车内饰件重要发展方向
汽车上座垫、靠背、头枕是聚氨酯泡沫塑料在汽车上用量很大的部位，也是人们乘坐舒适性敏感的地方，因而对产品的性能要求也很严格。目前，国内汽车用的聚氨酯泡沫座垫大多为均一密度的冷熟化产品。近几年发展起来的新型汽车座垫采用的是双硬度或多硬度泡沫，这种双硬度座垫的生产既可以采用聚醚多元醇和异氰酸酯经由双头或多头混合头注入模具来实现，也可以采用全MDI冷模塑工艺，通过改变异氰酸酯指数来准确控制座垫不同部位的硬度— — 座垫中部柔软、两侧较硬。软泡沫给人以舒适感，两侧坚硬部分提供支撑性能，当汽车高速行驶或转弯时，有助于保持驾驶员和乘客的身体稳定，提高乘坐的安全性。武汉兴桥高分子科技有限公司已采用多组分混合技术生产出双硬度和多硬度泡沫，技术水平在国内居于领先地位。
（二）微孔PU 用作汽车底板减振垫
微孔聚氨酯泡沫塑料有望在大多数车体中替代橡胶材料用作车身底板减震垫。北美汽车制造厂正在努力使汽车更加安静和舒适。减震垫安装在车的底盘上，用于隔离车体与框架，以改善乘车及驾驶质量。微孔聚氨酯是独特的隔音、消振（NVH）的革新材料。
微孔聚氨酯作为橡胶车体装配的替代品，具有竞争性的价格，能有效地改善减震性能、延长材料性能保持时间、减轻质量，并且改善了组装工艺。使用微孔聚氨酯的另一个优点是，通过改变材料密度，可方便地使车身底盘防震胶垫佳化，而不是像传统工艺那样必须通过改变材料生产配方或产品几何形状来调整。后者需制作原型，成本高且费时。
（三）微孔PU弹性体辅助弹簧减震器
轿车的前、后独立悬挂减振器用辅助弹簧，由圆柱状塔形微孔聚氨酯弹性体(微发泡型)制成，采用此种弹簧系统对提高车辆性能有特别明显的效果。弹簧的拉伸强度~20 N/mm 、伸长率>300％、撕裂强度>8N/mm。弹簧压缩应力上升很少，直到形变达到35％左右时应力才明显上升，此时形变则迅速增加接近大值，满足了汽车形式平稳性和乘坐舒适性的要求，大大提高了减振器的使用寿命。有的车辆采用空气弹簧与微孔聚氨酯弹性体弹簧配合使用，以缩小设计体积、提高车辆的行驶稳定性。车用微孔聚氨酯弹性体按其所用二异氰酸酯的类型有NDI型和MDI型两种，其主要区别在于它们的动态性能和静态性能。目前超过90％的高级豪华轿车都采用微孔聚氨酯减振缓冲块，与橡胶减振缓冲块相比，它具有非常高的可压缩性、变形能力和优良的力学性能以及突出的耐动态疲劳性。
（四）PU保险杠
保险杠安装于车前、车后，碰撞时起到缓冲、减少损伤的作用，所用材料要求既具有刚性又具有弹性。近年来，开始出现采用微孔聚氨酯弹性体制作的新型悬架结构保险杠，由于微孔弹性体硬度低、压缩率高，通过变形能够吸收80％的冲击能量，其余的冲击能量可转移到底架上，这种保险杠具有质轻、安全、平稳、消音的功效。由于使用聚氨酯材料制造价格较贵，因此，在欧、美、日和我国。将它用作高级轿车的保险杠。
（五）PU安全气囊
在汽车上安装安全气囊是现代汽车工业发展的必然趋势，对保护驾驶员的生命安全有着重大作用。安全气囊必须具有一定的强度，能够承受高速的冲击，还要求有较好的低温柔韧性，因此适合采用聚氨酯材料来制作，气囊的皮层选用聚氨酯弹性体，背面衬以聚氨酯泡沫，此外也可以使用自结皮聚氨酯泡沫塑料．每个安全气囊的材料用量为200~400g。
（六）PU降噪技术
随着汽车工业的发展，汽车作为一种代步工具，人们不仅对其性能提出了高要求，而且对其乘坐舒适性也提出了越来越高的要求，车内的噪声水平是体现其舒适性的一项重要指标。为了提高车辆的舒适性，世界各大汽车公司都对车内噪声水平制定了严格的控制标准，将车内噪声的控制作为重要的研究方向。特别是轿车，车内噪声状况更是衡量轿车档次的标准之一，汽车的运动噪声水平直接反映了整车质量水平。
由于聚氨酯发泡材料具有多孔吸声材料的内部结构，即具有许多微小的间隙和连续的气泡，由于材料本身的内摩擦和材料小孔中的空气与孔壁间的摩擦，使声波能量受到很大的吸收并衰减，这种吸声材料能有效地吸收入射到它上面的声能，这就使它具有良好的高频吸声性能。由于摩擦和粘滞力的作用，使相当一部分声能转化为热能，从而使声波衰减，反射声减弱达到吸声的目的；其次，小孔中的空气和孔壁与纤维之问的热交换引起的热损失，也使声能衰减。
（七）无卤阻燃PU内饰件
汽车内饰用PU泡沫塑料的阻燃性能也是衡量汽车安全性能的一个重要指标。此种阻燃材料需采用无卤阻燃技术，目前在国内外一些高档轿车中已得到应用。
六、结论
我国PU产业的快速发展，为我国汽车工业超高速发展创造了必要条件。反之，我国汽车工业将极大拉动我国PU产业的快速发展。
1.我国汽车工业已是全球大制造和消费大国，但不是制造强国。我国汽车工业未来发展将由追求产能、产量和规模逐渐转变为更加注重质量和水平。
2. 汽车轻量化、绿色环保和舒适安全，将成为我国汽车工业用材料未来发展方向。
3. PU材料是实现汽车轻量化和塑料化的关键材料。
4. PU塑料合金和TPU复合材料将是汽车实现塑料化的重要技术途径。
5. 汽车内饰件PU材料、PU泡沫塑料、PU胶黏剂、PU涂料和PU合成革必须走绿色环保发展之路。
6. PU汽车轮胎和生物质植物油多元醇，是汽车PU绿色材料，具有巨大的发展生命力。
7. PU材料包括内饰件（座椅、靠背头枕）、微孔PU弹性体减振垫、减震弹簧、保险杠、安全气囊和PU降噪技术、PU阻燃材料是实现汽车舒适安全的重要技术途径和发展方向。

家电及食品等行业冷冻冷藏设备
PU硬泡是冷冻、冷藏设备理想的绝热材料，能达到较理想的保温效率。
采用PU硬泡作为绝热层的冰箱、冷柜，绝热层薄，在相等外部尺寸条件下，有效容积比其他材料作绝热层时大得多，并减轻电器的自重。
PU硬泡还用于制造便携式保温箱，用于运送需低温贮存的生物制品、药品和需保温保鲜的食品。
海洋渔业、肉类等食品加工业等企业的冷冻冷藏室、大型冷库也多用聚氨酯泡沫塑料作隔热材料，多采用硬泡金属夹芯板材组装，方便、快捷。
工业设备和管道保温
许多酿酒、化工、贮运等企业，存在不同的保热、保冷等，PU硬泡施工方便、卫生、保温效果优良，是良好的保温材料。
贮罐、管道是工业生产中常用的设备，在石油、天然气、炼油、化工、轻工等行业均广泛使用。
PU硬泡作为管道保温材料，普遍用于原油输送管道、石油化工等行业管道的绝热，已取代珍珠岩等吸水性较大的材料。
城市、工厂集中供热工程的热水管道一般采用PU硬泡作保温材料，要求长期耐100℃，其中主管道要求耐130°C甚至更高的温度，已有一些耐高温PU硬泡产品被开发用于此类用途。
建筑材料
房屋建筑是PU硬泡的重要应用领域之一。
美国等国家的建筑用PU硬泡占硬泡总耗用量的一半左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上。
在我国，硬泡已被推广应用于住宅和办公楼屋顶的隔热防水，墙壁的隔热，冷库、粮库等的保温材料等。
PU硬泡板材可以制作成各种折叠式流动房屋，作为野外临时，用房。水利设施如混凝土大坝在寒冬施工需采取保温措施，可在新混凝土表面喷涂PU硬泡作为保温层。

交通运输及水上材料
PU硬泡目前广泛用于汽车顶篷和内饰件，以前是织物或聚氯乙烯薄膜与聚氨酯软泡复合而成，目前基本上采用PU硬泡材料。
硬质聚氨酯结构泡沫塑料用于多种汽车部件，如车门板、行李箱盖板、发动机盖板等。具有弹性的聚氨酯半硬泡用作汽车减震部件。火车车厢采用PU硬泡进行保温，效果显著。
PU硬泡还用于冷藏车、冷藏集装箱等的绝热材料，能保证长距离运输过程中冷冻食品温度在要求的范围内。还可用于空调车厢的保温材料。
我国青康公路、青藏铁路的冻土区已采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为路基保温材料。硬质聚氨酯泡沫塑料在路基上应用的施工方法有铺粘板材法和现场喷涂法两种。
军事及航空航天
聚氨酯泡沫塑料还可作为无回波暗室的吸波材料的基体，常用于国防及有关研究领域。
聚氨酯泡沫塑料吸波材料还可用在隐身飞机的机身和机翼上，可用来建造无回波箱，用以覆盖测试环境中的反射物体，如雷达天线仓、天线支架、转台、试验架等
聚氨酯泡沫塑料还用于军事设施伪装材料，可模拟天然地表状态，达到“隐真示假” 的伪装目的。
PU硬泡还用作宇航飞机等的隔热材料。PU硬泡在-45~100℃温度范围耐温耐寒性和绝热性能优异，用作航天工业的隔热材料非常合适。

1.发展现状
聚氨酯胶粘剂是一种中高档胶粘剂，具有优良的柔韧性、耐冲击性、耐化学品性、耐磨性，重要的是它的耐低温性。通过调节原料和配方，可以设计出适合各种材料间的粘接、各种不同用途的多类型聚氨酯胶粘剂。聚氨酯胶粘剂早于1947年应用于军事领域，由拜耳公司将三基甲烷三异氰酸酯成功地应用于金属与橡胶的粘接，使用到坦克的履带上，为聚氨酯胶粘剂工业奠定了基础。日本于1954年引进德国和美国技术，1966年开始生产聚氨酯胶粘剂，开发成功乙烯类聚氨酯水性胶粘剂，并于1981年投入工业化生产。目前日本聚氨酯胶粘剂的研究与生产十分活跃，并与美国、西欧一起成为聚氨酯生产、出口大国。20世纪80年代后，聚氨酯胶粘剂发展迅速，现已成为一个品种繁多、应用广泛的行业。
我国于1956年研制并生产三基甲烷三异氰酸酯（列克纳胶），很快又生产了二异氰酸酯（TDI）、双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂，至今仍为我国聚氨酯胶粘剂中产量大的品种。之后，我国陆续从国外引进许多先进的生产线和产品，其中需要大量进口的聚氨酯胶粘剂与其配套，因此促进了国内研究单位加速聚氨酯胶粘剂的开发。特别是在1986年以后，我国聚氨酯工业进入迅速发展时期。近几年聚氨酯胶的价格在不断降低，目前聚氨酯胶的价格仅比氯丁胶高出20%左右，为聚氨酯胶占领氯丁胶市场提供了条件。
1.1 生产方法
聚氨酯胶的生产方式包括溶液法和固体树脂溶解法。目前我国大陆生产鞋用聚氨酯胶的企业有一百余家，其中有二十余家规模大的企业，南光、霸力等公司的生产能力在万吨/年级以上，基本上都是采用西班牙、德国、美国及我国台湾进口树脂进行溶解，生产聚氨酯胶。鉴于生产企业众多，竞争越来越激烈，为了有技术和价格上的优势，一些大型胶粘剂厂已着手建设溶液法生产聚氨酯胶装置，因此溶解法聚氨酯胶产量的比例会降低。
目前常见的聚氨酯胶是溶剂型。同氯丁胶一样，存在着毒性、污染环境的问题。近几年来陆续出现无“三”聚氨酯胶，即采用酮类、酯类等混合溶剂，毒性是降低了，但问题没有得到根本解决。
1,2 组成分类
聚氨酯胶按反应组成分类，可分为多异氰酸酯胶粘剂、含异氰酸酯基的聚氨酯胶粘剂、含羟基聚氨酯胶粘剂和聚氨酯树脂胶粘剂。
按用途与特性分类，可分为通用型胶粘剂、食品包装用胶粘剂、鞋用胶粘剂、纸塑复合用胶粘剂、建筑用胶粘剂、结构用胶粘剂、超低温用胶粘剂、发泡型胶粘剂、厌氧型胶粘剂、导电性胶粘剂、热熔型胶粘剂、压敏型胶粘剂、封闭型胶粘剂、水性胶粘剂以及密封胶粘剂等。
2.主要应用领域
2.1 木工行业
随着世界性森林资源急剧减少和我国天然林资源保护工程的实施，小木材拼大板就要求胶粘剂粘接强度和耐久、耐候等性能优于木材本身。胶粘剂用量的多少，已成为衡量木材工业技术发展水平的标志。过去人们用的木材胶粘剂多为以甲醛为主要原料的脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰氨甲醛树脂，但由于游离的甲醛存在，产品使用期间会逐渐向周围散发甲醛气体，造成环境污染。木材加工行业已开始将目光投向新型的环保胶粘剂——聚氨酯胶，以期减少对环境的污染。木工行业使用的单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂是液态的，在室温下使用。通常其粘接强度高、柔韧性和耐水性好，并能和许多非木基材（如金属、塑料、橡胶等）粘接。单组分聚氨酯胶粘剂在测试中所表现出的干、湿强度均要好于酚醛胶粘剂。粘接前，在粘接基材表面涂布羟甲基间二酚（HMR）偶合剂可以提高粘接强度。
2.2 制鞋行业
我国是一个制鞋大国，鞋用胶粘剂的发展经历三代后，随着全球性环保意识的提高，以及石油危机的加剧，促使第四代环保无溶剂型和水基型鞋用胶粘剂的出现。近年来，水性聚氨酯的制备工艺已日趋成熟。对于一些低极性鞋材，如SBS等材质的粘接，聚氨酯胶粘剂的剥离强度达不到要求。通过添加增粘树脂等进行改性，可开发出具有结晶度高、结晶速度快、内聚强度大和剥离强度较理想的聚氨酯鞋用胶粘剂。

2.3 包装业
软包装以其轻质方便、保鲜期长、卫生、易贮存运输、易拆开、垃圾量少及货架效应良好等独特的综合性能，现已超过硬包装，如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯胶粘剂由于其优异的性能，可将不同性质的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐药品、透明、耐磨等各种性能的软包装用复合薄膜。目前，在国内外市场中，聚氨酯胶粘剂已经成为软包装用复合薄膜加工的主要胶粘剂。
在国内包装用复合薄膜制造业中，聚氨酯胶粘剂用量仅次于制鞋业，而居第二位。用于包装的聚氨酯胶粘剂品种繁多，如水基聚氨酯胶粘剂、热熔型聚氨酯胶粘剂、溶剂型聚氨酯胶粘剂、无溶剂型聚氨酯胶粘剂。其中，常用的聚氨酯热熔胶又可分为二类：热塑性聚氨酯弹性体热熔胶和反应型热熔胶。另外，在包装用水性聚氨酯胶方面，由于乳化剂的使用或分子中亲水性离子基团的引入，使其耐水性降低。近年来，对提高其耐水性的研究已成为热点。同时由于水的热容较大，故如何提高其固含量从而提高其干燥速度，也是目前亟待解决的问题之一。
2.4 建筑铺装
聚氨酯胶粘剂除具有无毒、无污染、使用方便等优点，还具有其它胶粘剂无法比拟的优点，即优良的耐低温、耐溶剂、耐老化、耐臭氧及耐细菌性能，在建筑铺装材料的应用中发挥着重要作用。广泛应用于弹性橡胶地垫、硬质橡胶地砖和铺设塑胶跑道运动场中。新型双组分聚氨酯胶粘剂突破传统胶粘剂剪切强度与剥离强度的矛盾，可使两者同时达到较高使用强度，在建筑用钢板的粘接中体现出优异的性能，粘接牢固且不易产生形变，而且室温可调固化速度，使该聚氨酯胶在使用上方便易行，应用广泛。聚氨酯胶粘剂在建筑用PVC材料粘接，夹心板生产以及建筑防水涂料中都得到广泛使用。
2.5 汽车用聚氨酯胶粘剂
在汽车上应用为广泛的聚氨酯胶粘剂主要有装配挡风玻璃用单组分湿固化聚氨酯密封胶；粘接玻璃纤维增强塑料和片状模塑复合材料的结构胶粘剂、内装件用双组分聚氨酯胶粘剂及水性聚氨酯胶等。汽车内饰件也是胶粘剂用量增长的一个领域。汽车上应用广泛的水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。大多数水性聚氨酯是线性热塑性聚氨酯，由于其涂膜没有交联，分子质量较低，因而耐水性、耐溶剂性、胶膜强度等性能还较差，必须对其进行改性，以提高其性能。聚酯和丙烯酸的杂和分散体与脲二酮和异氰脲酸酯配合，制备的汽车修补清漆，不需要高速搅拌设备，容易混合在一起，具有良好的粘附性能。
2.6 其他
近20年来，在书籍装订中，热熔胶的应用已经获得了迅猛发展。其原因主要是低价平装书生产有了惊人的增长，与此同时产生了无线装订工艺，由于EVA热熔胶具有很好的粘接性和弹性，目前国内市场上使用的书籍装订热熔胶绝大部分为EVA型热熔胶。但EVA型热熔胶价格昂贵，而且EVA型热熔胶具有记忆性等缺点。聚氨酯热熔胶则可弥补以上缺陷。该胶粘剂生产工艺简单，成本低廉，胶粘剂的弹性、韧性好，粘接强度高，可以反复熔化使用，产品利用率高，具有更广阔的应用前景。
聚氨酯胶粘剂由于其优异的粘接特性，在航天器材的粘接、文物保护与修复、军工产业、文具用品、医疗卫生等方面发挥越来越重要的作用。聚氨酯胶粘剂以其优异的性能广泛应用于各个领域，逐渐成为人类生活中重要的合成材料。目前，世界聚氨酯胶粘剂工业正向适应环境保护、安全卫生、资源回收等方向发展。我国聚氨 酯胶粘剂工业也显示了较快的增长势头，技术开发也取得了很大的进展。
3.水性聚氨酯绿色胶粘剂及其开发
目前整个聚氨酯胶粘剂行业仍以溶剂型为主，随着人们的安全和环保意识的加强，水性聚氨酯胶粘剂的研究得以迅速发展。
3.1性能特点
水性聚氨酯胶粘剂除了保持聚氨酯的优点外，与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，还有如下的独特之处：以水为介质，无毒不燃，无公害、无危险，气味小，不污染环境，节省能源，适用于易被有机溶剂侵蚀的基材；粘度较低，且可用水溶性增稠剂和水进行调节，操作方便，残胶易于清理；可与多种水性树脂混合，利于改进性能 和降低成本，但要注意离子性质和酸碱性，以防凝聚；含有羧基、羟基等基团，在适宜条件下可参与反应，产生交联，提高性能；对非极性基材的湿润性差；干燥速度慢，初始粘性低，并且耐水性不佳。
高性能水性聚氨酯胶粘剂耐水、耐介质性好；粘接强度高，初粘力大；贮存稳定性良好；耐冻融，耐较高温度；干燥速度较快，低环境温度下成膜性良好；施工工艺佳。
3.2 分类
水性聚氨酯胶粘剂可按多种方法进行分类。
（1）按聚氨酯的结构分类。按原料及结构，可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯乳液；按分子结构可分为线性聚氨酯乳液和交联型聚氨酯乳液。交联型又分为内交联型和外交联型。
（2）按亲水基团的性质分类。阴离子型：大多数水性聚氨酯胶粘剂是以含羧基或磺酸盐扩链引入羧基或磺酸离子；阳离子型：一般是指主链或侧链上含有铵离子或硫离子的水性聚氨酯；非离子型：分子中含有非离子型亲水链段或亲水性基团；混合型：分子结构中同时存在离子型和非离子型亲水链段或基团。
（3）按制备方法分类：自乳化法和外乳化法；预聚体法、丙酮法、熔融分散法；酮亚胺-甲酮连氮法。
（4）按使用形式分类：按使用形式可分为单组分和双组分水性聚氨酯胶粘剂。
3.3 性能改善的研究
水性聚氨酯胶粘剂与溶剂型相比具有无溶剂、无污染、成膜性好、粘接力强、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易掺混有利于改性等优点，20世纪90年代后已逐渐在汽车内饰物粘接、厨房用品制造、复合薄膜制造、鞋底鞋帮粘接、服装加工等方面得到应用，但是还存在许多缺点，需要通过各种改性，完善其功能。近年来，科研人员对水性聚氨酯胶粘剂干燥速度慢、初粘性低、对非极性基材湿润性差、耐水性不佳、耐热性不高等问题进行大量的研究，提出了一系列改进措施， 如：水性聚氨酯本身含有亲水性基团，要使其耐水性得到提高，就应在保证乳液稳定性的前提下，尽可能降低亲水性基团的含量。对于提高水性聚氨酯性能的研究主要集中在改性上，有交联改性、共混改性、共聚改性和纳米改性等。
3.3.1 交联改性
交联是提高水性聚氨酯性能的有效方法，可提高胶膜的耐水性、耐热性和粘接强度。交联分为内交联和外交联。内交联是指在合成时引入交联剂。如采用部分三官能团的多元醇或异氰酸酯、引入胺基或环氧基团、封闭型异氰酸酯乳液、多官能团交联剂等都可制得内交联水性聚氨酯。内交联方法的缺点是预聚体黏度很大，难以乳 化。外交联法即是在胶水使用前添加交联剂，在成膜过程或成膜之后加热产生化学反应，形成交联的胶膜。与内交联相比，所得乳液性能好，其缺点是为双组分体系没有单组分使用方便。外交联可用甲醛、三聚氰胺-甲醛树脂、环氧化合物作交联剂，一般在120～180℃的高温下进行交联反应。也可以氮丙啶、碳化二亚胺、多异氰酸酯、金属盐类化合物为交联剂，在常温下就可以反应，羧基可以使氮丙啶开环发生交联反应，但是氮丙啶挥发性较强，刺激性强，对呼吸系统有一定的毒性，不利于工人的职业健康。
3.3.2 共混改性
共混改性利用不同树脂之间的互补作用，也可改善和提高水性聚氨酯的性能，水性聚氨酯可与其他水性树脂共混。如环氧树脂乳液、丙烯酸酯乳液、氯丁胶乳、聚醋酸乙烯乳液、脲醛树脂等共混后制得新的水性胶粘剂综合性能优异。其中，以聚氨酯与环氧树脂、聚氨酯与丙烯酸树脂共混研究为重要。目前，PU树脂与环氧树脂、有机硅、含氟化合物、丙烯酸酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、醋酸乙烯和丁橡胶的共聚改性均有研究。其中环氧树脂、有机硅、含氟化合物和丙烯酸酯改性聚氨酯树脂的研究为活跃。
3.3.3 纳米材料
纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应等特殊性质，可以使材料获得新的功能。
如粒度进入纳米尺度后，材料表面活性中心的增多可提高其化学催化和光催化的反应能力，在紫外线和氧的作用下给予涂层自清洁能力，表面活性中心与成膜物质的官能团可发生次化学键结合，大大增加涂层的刚性和强度，从而改进涂层的耐划伤性；高表面能的纳米材料表面经过改性可同时获得憎水和憎油的特性。纳米改性 水性聚氨酯主要集中在水性涂料方向，在胶粘剂方向相对较少。随着国家，企业，客户对安全、绿色、环保理念的不断增强，发展环保型、节能型胶粘剂，同时加大研发力度和发展高技术含量、高附加值、高性能的胶粘剂新产品已经成为胶粘剂行业的新发展趋势。而水性聚氨酯胶粘剂因其环保性而越来越受到重视，市场潜力巨大。
4.发展趋势
胶粘剂作为一个有着完整生产链的独立行业，同时又作为包装产业的一个特殊辅助产业，在整个包装产业的生产过程中起着不可或缺的幕后推动作用，并对包装及相关产业的技术进步以及产品的研发和更新有着重大深远的影响。因此，研发和生产各类品质更有保证，性能更为优越的新型胶粘剂也自然成为了包装领域业内越来越得到关注的研究领域和科研活动。这也在相当大的程度上推动了胶粘剂产业的发展和壮大。
目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主，国内食品包装复合膜行业中使用的胶粘剂绝大部分是溶剂型，因此存在对环境的污染和安全问题，并且耗用大量能源。据估算，仅食品包装行业每年排放到大气中的有机溶剂就超过40万t。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。溶剂型粘合剂在生产过程中排放的溶剂不仅会污染空气，直接危害操作工人的健康，而且终仍会有小部分溶剂无法排除，残留在食品包装中危害消费者的健康。这比食品本身的安全隐患更可怕。当前，胶粘剂的功能和应用已受到广泛重视，而胶粘剂的环保问题却往往容易被人所忽视。是否环保已成为胶粘剂进一步发展的瓶颈，解决其对环境的污染问题成了当务之急。
近年来我国需求增长快的热熔胶由于不使用有机溶剂，而且施工迅速、粘结效果好，发展前景非常可观。除了传统的EVA热溶胶外，市场还应积极开发聚酯类、聚酰胺类热熔胶新品种。目前已有国外公司在我国生产低甲醛释放量脲醛胶，同时配套建立大规模的木材加工厂。目前国外大量使用的是被称作真正意义上的环保型的无溶剂胶粘剂。无溶剂化系指胶粘剂中不含溶剂，因无溶剂向大气挥发，不会造成污染和危害。无溶剂聚氨酯胶粘剂适用于各种类型的塑料复合包装，对铝箔也有良好的粘合效果，耐内容物性及耐高温蒸煮性能也可与酯溶型聚氨酯胶粘剂相同，且剥离强度高。水性胶粘剂以不可燃、无毒害、不污染、产品适应性强而备受青睐。但水性胶粘剂的不足之处是干燥速度慢、耐水性差、防冻性不好、成本及能耗大，在未来10年内还无法完全取代酯溶型聚氨酯胶粘剂。因此，在今后的生产研发过程中应当增高水性胶粘剂的固体部分、加快干燥速度，采用交联方法，提高干燥速度和耐水性，以扩大它的应用范围和市场份额。
人类环保意识的日益增强，相关法律法规日趋严厉，因此推广应用环境友好的胶粘剂是必然的趋势。反应型聚氨酯热熔胶因施胶工艺及粘合性的缺陷，不太适合我国行业低成本高效率的生产方式；水性聚氨酯胶使用的工艺条件、粘合性能与溶剂胶基本相同，将是今后的发展方向，但是因目前尚存在价格高，应用工艺控制不够成熟，胶粘合格率低于溶剂胶等，因此在未来2～3年内水性聚氨酯胶大量取代溶剂型聚氨酯胶的可能性不大，此期间仍将是低含“三”溶剂的胶粘剂的市场。今后的几年，我国将大力研究开发和发展高技术含量、高附加值、高性能的胶粘剂新产品，如水性聚氨酯胶粘剂、水性氯丁橡胶型胶粘剂、高性能和高品质压敏胶及制品、VAE（乙烯酯-乙烯）乳液、EVA（乙烯-乙烯酯）树脂、SIS（乙烯-异戊二烯-乙烯）树脂等，同时更将重点发展环保型、节能型胶粘剂，以遵循市场发展规律和人类生存法则。

图1：2018年防水涂料产品结构图

图2：规模企业历年聚氨酯防水涂料产量
近年来，由于我国城镇化速度的加快、国家大基建的持续投资以及房地产业的发展，建筑防水材料的应用越来越广泛。
据中国建筑防水协会统计，我国的防水材料市场年需求超过20亿m2，防水市场产值在2000亿元。防水材料主要分为防水卷材和防水涂料两大类产品，其中防水卷材约占62.8%，防水涂料约占27.8%，近几年聚氨酯防水涂料每年的增长率都保持在10%左右，表现出了良好的发展势头。
政策法规
聚氨酯防水涂料属于溶剂型产品，主要政策风险来自于产品VOCs的排放。从国家法律法规和宏观政策层面来看，我国对VOCs治理控制的重视始于“十一五”末，并在“十二五”期间开始完善法律、法规及技术政策。2017年国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》，将VOCs纳入减排目标，并提出到2020年VOCs排放总量比2015年下降10%。
聚氨酯防水涂料目前执行的标准GB/T19250-2013对有害物质限量提出了明确的要求，其中A类要求VOC小于或等于50g/L、B类要求VOC小于或等于50g/L。
按照“十二五”的规划，一些地方法规也相继出台，2014年12月15日深圳发布的SZJG48-2014《建筑装饰装修涂料和胶粘剂有害物质限量》标准，要求聚氨酯防水涂料的VOC小于或等于150g/L；2017年公布的京津冀DB11/3005—2017《建筑类涂料与胶黏剂挥发性有机化合物含量限值标准》，对聚氨酯防水涂料的VOC提出了小于或等于100g/L的要求。
从国家宏观产业政策来看，2015年国家“十三五”发展规划纲要继续将聚氨酯防水涂料列为重点推广发展品种。
聚氨酯防水涂料原材料现状
目前国内聚氨酯防水涂料主要由预聚体、增塑剂、无机填料、颜料、交联剂、稀释剂和助剂组成。预聚体由聚环氧丙烷多元醇（即PPG）和二异氰酸酯单体缩聚而成，其中聚醚多元醇国内品牌众多，主流厂家有抚顺石化、天津石化三厂、蓝星东大、万华化学、一诺威等。
常用的异氰酸酯单体为液化MDI（主要包括万华的MI-50、basf的MIPS或MI-50）和TDI(主要包括万华化学和巴斯夫的T-80)；增塑剂为氯化石蜡与邻二甲酸酯类；无机填料主要为微细碳酸钙、滑石粉、高岭土的一种或组合；交联剂主要为湘园化工的MOCA；稀释剂主要采用芳烃溶剂，如S100或S150；助剂包括催化剂、分散剂、消泡剂、潜固化剂等。
由于建筑市场一直存在产能过剩问题，产品同质化严重，竞争激烈，出于成本因素考虑，大部分厂家仍然采取不环保材料生产。
首先是主要的生产原料二异氰酸酯(TDI)，挥发性强，具有强烈的刺激气味，有毒，对人体粘膜有刺激性，大剂量会引起粘膜充血，个别人会有过敏现象；其次是稀释剂，在很多小城市或内陆省份仍然采取、等有毒溶剂来降粘度。
此外包括国家明令禁止的煤焦油还在偷偷地生产和销售。如果使用这些有害原材料生产的聚氨酯涂料用在室内和地下空间，容易产生安全隐患和人身伤害事故。
聚氨酯防水涂料生产现状
目前国内聚氨酯防水涂料采取间歇式生产方式，就生产设备而言，主流生产企业采取多级平台方式对生产工艺进行拆分，一级平台为配料和预分散釜、二级平台为脱水釜，三级平台为聚合釜，这样能提高产品生产效率和降低生产能耗。
主要大宗原材料聚醚多元醇、增塑剂、稀释剂和粉料的计量和输送可以实现PLC控制，而助剂和异氰酸酯单体采取真空输送或人工料方式，这主要是异氰酸酯单体反应活性比较高，储存期短，而助剂每次添加量太少，不适宜做储罐储存。
采取PLC控制的好处是产品质量稳定，生产效率高，但同时设备投入比较大，不太适合产能较小的中小企业。产量大的企业一般都采取槽罐车运输加储罐贮存原料方式，能节约很大一部分材料费用。
·展望·
聚氨酯防水涂料产品发展方向
在环保和安检双重压力下，建筑防水行业正在加快重新洗牌和强者愈强的进程，随着市场先进技术的引进和合资企业的建立，外资企业带来了科学的管理以及周到的售后服务，为国内的生产经营提供了学习和借鉴的机会。
对许多企业而言，对国外先进技术不能仅停留在引进上，还要进行消化、吸收、创新，培养企业自身的核心竞争力，今后聚氨酯防水涂料的发展动向包括以下几方面:
（1）技术创新会成为未来竞争的主要方式。随着人工工资的增长，开发能够快干、可一次达到施工厚度的聚氨酯防水涂料，必将因为节省施工进度而收到市场的青睐；
（2）目前市场上大部分聚氨酯防水涂料都是芳香族产品，不能直接暴露在大气环境中，随着维修市场的兴起，可外露聚氨酯防水涂料会成为未来零售渠道的新宠儿；
（3）绿色环保是建筑材料永恒的主题，从原材料筛选和工艺改进着手，改变聚氨酯防水涂料的生产和应用方式，开发水性化、粉末化、紫外光固化的低VOC涂料，切实保护好工人和客户的健康，保护好我们的环境。
聚氨酯防水涂料市场前景
随着国家传统基建和新基建的投资增长，防水材料也迎来了新机遇。其中2019-2025年地铁投资增速将达20%以上，据防水材料公司经验数据，地铁建设主要为地下工程，其防水材料单耗较高，地铁站台（每座）及地铁隧道（每公里）使用防水材料货值分别约150/100万元。
小结
未来几年，受地下综合管廊、轨道交通建设、保障性住房建设、既有建筑升级改造等项目的拉动，防水行业在中短期内仍然处于中高速增长阶段，防水材料的需求必将会保持一定的增长速度。
此外，随着家装市场的建立和完善，以及维修市场的兴起，作为零售渠道主力产品的防水涂料在销售市场增长快速，也势必带动聚氨酯防水涂料的增长。

1 聚氨酯泡沫塑料
聚氨酯泡沫塑料主要是异氰酸酯与羟基化合物在聚合作用下发泡制成的，聚氨酯泡沫塑料主要可以分为软质与半硬质以及硬质的材料，软质泡沫塑料主要在汽车制造中用于汽车的头枕与汽车顶棚等人们可以直接接触的材料，因为其特质可以进行回弹，可以有效的保护人的安全，可以提高汽车的安全系数。而半硬质的材料主要是仪表盘等结构的运用，可以有效的节省制造的时间，而且稳定性比较高。硬质材料主要应用于汽车的车厢保温，聚氨酯泡沫塑料通常通过添加阻燃剂来延迟燃烧、阻止烟雾甚至熄灭点火部件来提高泡沫塑料的阻燃性，从而提高汽车的安全性。有着很好的填充效果，可以防止汽车受到腐蚀与降低车内的噪音。
2 反应注射成型聚氨酯制品
反应注射成型法具有设备投资和运行成本低、产品外形美观、抗冲击性能好、设计灵活性大等优势，这种聚氨酯制品是通过对液体原料进行在模具中制造而成型的，刚性与强度与钢的强度几乎没有差别，但是比钢轻50%，可以更好的促进汽车的轻量化，主要用于车身与转向盘等部分结构。转向盘作为汽车的主要结构，能够有效的保证家食人午安的安全，在意外发生的时候可以减少对驾驶人员的伤害，又可以保证结构的稳定性。很多汽车的保险杠也是采用这样的制品，内部也可以进行钢筋的嵌入，更好的保证驾驶人员受到小的威胁。车身壁板在采用聚氨酯材料时主要是因为有很好的冲击力，能够保证车身的综合性能，可以在各种环境下不受到变形的影响。
3 聚氨酯弹性体
聚氨酯弹性体在汽车制造的应用中，主要是作为减震缓冲块等关键结构，因为弹性聚氨酯材料有很好的缓冲性能，在汽车底盘处与高强度弹簧装置结合使用，可以提高减震缓冲块的效果，也能使汽车的舒适性得到增强，大多数的汽车都采用这样的材料与技术。在安全气囊部分也是采用了弹性高的聚氨酯材料，因为这个结构是保护驾驶人员的后一道屏障，有着重要的作用，要求安全气囊的强度与弹性必须满足相关的要求，而弹性聚氨酯就是合适的选择，而且聚氨酯的材料比较轻，大多数的安全气囊只有200g左右。

轮胎是汽车行驶不了缺少的一部分，普通的橡胶制品轮胎的使用年限都比较短，不能够收到强度很大的环境下使用，而且对人身体健康也有不利的影响，所以需要选择更好的材料，而聚氨酯材料就可以满足这些要求，而且还有投资少和工艺比较简单的特点，在急刹车的时候聚氨酯轮胎的耐热性一般，这也是在具体运用中比较有限的原因，一般聚氨酯轮胎都是浇注工艺，可以使轮胎适应不同的要求，这样轮胎不会产生污染，非常的绿色，希望未来可以解决聚氨酯轮胎不耐高温的问题，更好的实现广泛使用。
4 聚氨酯胶黏剂
聚氨酯和待粘合材料之间的氢键将增强分子的内聚，进一步使粘合更加的牢固，聚氨酯粘合剂也具有良好的韧性与可调节性，聚氨酯胶粘剂具有优异的剪切强度与抗冲击性，适用于各种结构胶粘剂领域，具有优异的柔韧性，该聚氨酯粘合剂具有优异的性能，能够适应不同热膨胀系数的粘合，具有很强的粘合力，还具有优异的缓冲与减震功能，聚氨酯材料作为汽车的挡风玻璃胶可以实现汽车很好的密封效果，可以使汽车玻璃与车身更加的稳固，可以增加汽车整体的刚性与强度，还有可以减少汽车重量利于汽车的行驶。很多汽车的内饰也采取聚氨酯材料，因为这样材料的耐水性特别好，可以防止装饰物遇水变形，更好的使汽车内部美观与舒适。
5 结论
汽车制造的轻量化已经成为汽车制造的主要趋势，也是衡量汽车制造水平的一种手段，是相关技术工艺能力的关键标志，聚氨酯在汽车的应用中通过不同的聚氨酯材料比如聚氨酯泡沫材料与聚氨酯弹性体等，有着不同的应用方法，只有我国聚氨酯材料在汽车制造中更好的应用，并对聚氨酯材料进行研究使相关瓶颈得到解决，比如轮胎耐热性能问题，这也需要汽车制造行业内的相应专家共同的研究与相关政策的支持，希望国内的汽车制造水平不断的提升。

聚氨酯在服装行业中应用很广。其代表产品为穿着舒适、柔软、伸缩自如、弹性设计自由的高弹性纤维、皮革制品。
例如：滑雪衫、游泳衣、滑雪板、运动鞋的鞋底等。

在家居中，聚氨酯涂料为家具、钢琴等乐器的表面涂上美丽的光泽，并起到坚固的保护作用。软质泡沫被广泛用于座垫材料、电冰箱等的绝热材料、食品包装用粘合剂、净水器的密封材料、纸尿布等产品。聚氨酯人工皮革、合成皮革、发泡体被应用于箱包和鞋类，以其自然的手感和耐用性博得好评。
图1 聚氨酯的若干重要应用：左上：床垫；右上：鞋底；左下：涂料；右下：弹力纤维
电子行业中被用作录音带、录像带、电脑用磁盘、充值卡及电子车票当中，作为各种记录媒体磁性粘结剂，提高了记录密度。近年来，聚氨酯粘合剂被应用于手机的印刷电路当中。
各种聚氨酯被广泛应用于汽车的方方面面，除了具有隔热隔音效果的车顶材料、保证舒适驾驶的汽车座垫、隔绝噪音和震动，保持安静空间的车底材料和密封材料等以外，在仪表板、车门内饰、前围板、座椅靠背、挡泥板、减冲吸收剂、油封、不爆轮胎、涂料中也发挥着功用。
在住宅方面，硬质泡沫作为佳绝热材料被利用在墙壁、地板和屋顶等方面，此外，还应用于全天候型跑道和高尔夫球场的施工。
在工业用材料方面的应用也是聚氨酯不可忽视的一个侧面。例如，弹性体通过进行分子设计获得佳耐磨损强度后，可应用于复印机、打印机等办公机器、造纸、制铁、电镀等用滚筒，并被制成各种传输带、软管、胶片及薄膜材料。
塑料、橡胶等各种合成高分子材料在我们的生活中无处不在，这已是不争的事实。不过在众多的高分子材料中，恐怕没有谁能够像聚氨酯那样深入到我们生活的每一个角落。

1聚氨酯弹性体的概述
聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶，它属于特种合成橡胶，是一类在分子主链中含有较多氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的弹性聚合物，是典型的多嵌段共聚物材料。聚氨酯弹性体通常以聚合物多元醇、异氰酸酯、扩链剂、交联剂及少量助剂为原料进行加聚反应而制得。从分子结构上来看，聚氨酯弹性体(PUE)是一种嵌段聚合物，其分子链一般由两部分组成，在常温下，一部分处于高弹态，称为软段；另一部分处于玻璃态或结晶态，称为硬段。一般由聚合物多元醇柔性长链构成软段，以异氰酸酯和扩链剂构成硬段，软段和硬段交替排列，从而形成重复结构单元。聚氨酯分子主链中除含有氨基甲酸酯基团外，还含有醚、酯或及脲基等极性基团。由于大量这些极性基团的存在，聚氨酯分子内及分子间可形成氢键，软段和硬段由于热力学不相容而诱导形成硬段和软段微区并产生微观相分离结构，即使是线性聚氨酯也可以通过氢键而形成物理交联。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和韧性，以“耐磨橡胶”著称[1]，并且由于聚氨酯的原料品种很多，可以调节原料的品种及配比从而合成出不同性能特点的制品，使得聚氨酯弹性体大量应用于国民经济领域。虽然聚氨酯弹性体的产量在聚氨酯制品中所占的比重不大，但是它的品种之繁多、应用领域之广泛都是其它材料所不能比拟的。聚氨酯弹性体具有优良的综合性能，其模量介于一般橡胶和塑料之间。它具有以下的特性：①较高的强度和弹性，可在较宽的硬度范围内(邵氏 A10-邵氏 D75)保持较高的弹性；②在相同硬度下，比其它弹性体承载能力高；③优异的耐磨性，其耐磨性是天然橡胶的 2-10 倍；④耐疲劳性及抗震动性好，适于高频挠曲应用；⑤抗冲击性高；⑥芳香族聚氨酯耐辐射、耐氧性和耐臭氧性能优良；⑦耐油脂及耐化学品性优良；⑧一般无需增塑剂可达到所需的低硬度，因而无增塑剂迁移带来的问题；⑨模塑和加工成本低；⑩普通聚氨酯不能在 100℃以上使用，但采用配方可耐 140℃高温。在通常情况下，与金属材料相比，聚氨酯弹性体制品具有重量轻、耐损耗、音低、加工费用低及耐腐蚀等优点；与橡胶相比，聚氨酯弹性体具有耐磨、耐割、耐撕裂、高承载性、可浇注、可灌封、透明或半透明、耐臭氧、硬度范围等优点；与塑料相比，聚氨酯弹性体具有不发脆、弹性记忆、耐磨等优点。聚酯弹性体加工方法多种多样，新技术新品种不断涌现，应用前景将十分广阔[2] 。
2聚氨酯弹性体的加工工艺
在实验室中，一般采用手工浇注预聚体法合成聚氨酯弹性体，包括一步法、预聚体法和半预聚体法。
一步法是把配方中的二异氰酸酯、多元醇、催化剂及其它助剂一次性加入，高速搅拌后倒入模具制得聚氨酯弹性体制品的方法。虽然一步法制得的产品性能均一性和重复性较差，而且能将大量气泡引入反应体系，使得制品中存在大量的，但是该法工艺流程简单、节省能量、降低成本，因此这种方法主要在发泡业中使用，却很少用于浇注型聚氨酯弹性体的生产[3]。目前随着一些新型成型艺如反应注射模制(RIM)技术的出现，也使一步法获得了更快速的发展。
预聚体法制备的聚氨酯弹性体分为两步进行故又叫为二步法。首先将低聚物元醇和过量的多异氰酸酯反应，生成端基为 NCO 基团的预聚体，浇注时再将聚物与扩链剂反应，制备出聚氨酯弹性体的方法。这种方法多用于聚氨酯弹性的生产，其缺点是预聚物对温度较敏感，浇注时对设备要求高，工艺过程较长。半预聚物法与预聚体法的区别是将部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟扩链剂、化剂等以混合物的形式添加到预聚物中。也就是说，配方中的低聚物多元醇分部分，一部分与过量二异氰酸酯反应合成预聚体，另一部分与扩链剂混合，在注时加入。生成的预聚体中游离NCO质量分数较高，一般为0.12～0.15(12%～%)，故常把这种预聚体称作“半预聚体(quasi-prepolymer)”。半预聚体法的特点：①预聚体组分粘度低，可以调节到与固化剂混合组分的粘度相近；②配比也近（即混合质量比可为1:1）。这不但提高了混合的均匀性，而且也改善了弹性的某些性能。该方法便于实现工业化：在上述三种方法中，一般来说，由预聚体法制得的聚氨酯弹性体性能好，一步法性能差。这是因为在一步法中，聚合、扩链反应同时进行，反应到后期，由于体系粘度急剧增大，分子链的活动受到扩散反应控制，反应进行不彻底，得到的聚氨酯弹性体分子量比较小，结构不均匀，影响了聚氨酯弹性体的性能。而在预聚体法过程中，聚氨酯预聚体的反应和聚氨酯预聚体与扩链剂的反应是分步进行的，并且都是可控反应，反应进行的比较彻底，制得的聚氨酯弹性体分子量比较大，结构比较均匀，有利于大分子间形成氢键，从而提高了聚氨酯弹性体的性能。半预聚体法制得的聚氨酯弹性体性能在预聚体法和一步法之间，反应温度较低，适合工业化生产。本论文讨论聚氨酯弹性体结构与性能的关系，均采用预聚体法合成聚氨酯弹性体。
3聚氨酯弹性体的结构与性能
聚氨酯弹性体的力学性能直接和聚氨酯弹性体的内部结构相关，其微观结构和形态又强烈的受极性基团之间的相互作用影响，例如软段和硬段的种类、结构和形态影响着聚氨酯弹性体的力学性能、耐热性能等。近年来，人们针对这些问题开始研究聚氨酯弹性体的力学性能与其聚集态结构及微观结构之间的关系。

(1)聚氨酯弹性体的微相分离结构
聚氨酯的性能主要受大分子链形态结构的影响。聚氨酯的独特柔韧性和优异的物性可以用两相形态学来解释。聚氨酯弹性体中软段和硬段的微相分离程度及两相结构对其性能至关重要。适度的相分离有利于改善聚合物的性能。微相分离的分离过程是硬段和软段在极性上的差异及硬段本身的结晶性导致它们在热力学上的不相容(immiscibility)、具有自发相分离的倾向过程，所以硬段容易聚集在一起形成微区(domain)，分散在软段形成的连续相中。微相分离的过程实际上就是弹性体中硬段从共聚物体系中分离与聚集或结晶的过程。
聚氨酯微具有相分离现象是由美国学者 Cooper 首先提出来，之后人们在聚氨构形态方面作了大量的研究工作[4]，对聚氨酯聚集态结构的研究也取得了的进展，形成了比较完整的微相结构理论[5]体系：在嵌段聚氨酯体系中，由段和软段之间热力学不相容而诱导形成硬段和软段微区发生微相分离。硬段间的链段吸引力远大于软段之间的链段的吸引力，硬段不相溶于软段相中，而分布其中，形成一种不连续的微相结构（海岛结构），常温下在软段中起物理联作用和增强作用。在微相分离过程中，硬段之间的相互作用增大将有利于硬从体系中分离出来并聚集或结晶，促进微相分离。当然塑料相与橡胶相之间存一定的相容性，塑料微区与橡胶微区之间的相混合形成过流相。同时人们还提了其它有关微相分离的模型，如 Seymour[6]等人提出的硬链段与软链段富集区彼此形成连续的交联网络。Paik Sung 和 Schneide[7]提出了一个更加切合实际情况的微相分离结构模型：氨酯中的微相分离程度是不完善的，并不完全是微相共存，而是包括混合的软段单元。在微区中存在链段之间的混合，从而给材料的形态和力学性能都带来定程度的影响，在软链段相区中包含着硬链段，这能导致软段玻璃化温度的明地提高，缩小了材料在低温环境的使用范围。在硬链段微区中包含软链段，能低硬段微区的玻璃化温度，从而使材料的耐热性能下降。
(2)聚氨酯弹性体的氢键行为
氢键存在于含电负性较强的氮原子、氧原子的基团和含氢原子的基团之间，基团的内聚能大小有关，硬段的氨基甲酸酯和脲基的极性较强，氢键多存在于段之间。据报道，聚氨酯大分子中的多种基团中的亚胺基大部分能形成氢键而中大部分是亚胺基与硬段中的羰基形成的，小部分是与软段中的醚氧基或酯羰形成的。与分子内化学键的键合力相比，氢键力要小的多。但大量氢键的存在，极性聚合物中也是影响性能的重要因素之一。氢键具有可逆性，在较低温度时，性链段的紧密排列促使氢键形成：在较高温度时，链段接受能量而进行热运动，段及分子间距离增大，氢键减弱甚至消失。氢键起物理交联作用，可使聚氨酯性体具有较高的强度、耐磨性、耐溶剂性及较小的拉伸永久变形。氢键越多，子间作用力越强，材料的强度越高。氢键含量的多少直接影响到体系的微相分程度[8]。
(3)结晶性
结构规整、含极性及刚性基团多的线性聚氨酯，分子间氢键多，结晶性能好，得聚氨酯材料的一些性能有所提高，如强度、耐溶剂性等。聚氨酯材料的硬度、强度和软化点随结晶程度的增加而增加，伸长率和溶解性则相应降低。对于某些应用，如单组分热塑型聚氨酯胶粘剂，要求结晶快，以获得初粘力。某些热塑型聚氨酯弹性体因结晶性高而脱模较快。结晶聚合物经常因为折射光的各向异性而变得不透明。若在结晶线性聚氨酯大分子中引入少量支链或侧基，则材料的结晶性下降。交联密度增加到一定程度，软段失去结晶性。在材料被拉伸时，拉伸应力使得软段分子链取向并且规整性提高，聚氨酯弹性体结晶性提高，材料的强度相应提高。硬段的极性越强，越有利于聚氨酯材料结晶后的晶格能的提高。对于聚醚型聚氨酯，随着硬段含量增加，极性基团增多，硬段分子间作用力增大，微相分离程度提高，硬段微区逐渐形成结晶，并且结晶度随硬段含量增加逐渐提高，材料的强度得到增强。
(4)软段结构对聚氨酯弹性体性能的影响
聚醚和聚酯等低聚物多元醇组成软段。软段在聚氨酯中占大部分，不同的低聚物多元醇与二异氰酸酯制备的聚氨酯性能不同。聚氨酯弹性体的柔性(软)链段主要影响材料的弹性性能，并且对其低温和拉伸性能有显著的贡献。所以，软链段 Tg 参数是极其重要的，其次，结晶度、熔点和应变诱导结晶等也是影响其极限力学性能的因素。极性强的聚酯做软段制成的聚氨酯弹性体及泡沫力学性能较好。因为，聚酯多元醇制成的聚氨酯含有极性大的酯基，这种聚氨酯材料内部不仅硬段间能够形成氢键，而且软段上的极性基团也能部分的与硬段上的极性基团形成氢键，使硬段相能更均匀的分布于软段相中，起到弹性交联点的作用。在室温下某些聚酯多元醇可形成软段结晶，影响聚氨酯的性能。聚酯型聚氨酯材料的强度、耐油性、热氧老化性比 PPG 聚醚型聚氨酯材料的性能高，但耐水解性能比聚醚型的差。聚四氢呋喃(PTMG)型聚氨酯由于分子链结构规整，易形成结晶，强度与聚酯型聚氨酯不相上下。一般说来，聚醚型聚氨酯软段的醚基较易内旋转，具有较好的柔顺性，有优异的低温性能，并且聚醚多元醇链中不存在相对易于水解的酯基，其耐水解性比聚酯型聚氨酯好。聚醚软段的醚键的 α 碳容易被氧化，形成过氧化物自由基，产生一系列的氧化降解反应。以聚丁二烯分子链为软段的聚氨酯，由于极性弱，软硬段间相容性差，弹性体强度较差。含有侧链的软段，由于位阻作用，氢键弱，结晶性差，强度比相同软段主链的无侧基聚氨酯差。软段的分子量对聚氨酯的力学性能有影响。一般说来，假定聚氨酯分子量相同，则聚氨酯材料的强度随着软段分子量的增加而降低；若软段为聚酯链，则聚材料的强度随着聚酯二醇分子量的增加而缓慢降低；若软段为聚醚链，则聚材料的强度随聚醚二醇分子量的增加而下降，不过伸长率却上升。这是由于酯型软段极性较高，分子间作用力较大，可部分抵消由于分子量增大，软段含增加而导致聚氨酯材料强度降低的影响。而聚醚软段极性较弱，若分子量增大，相应聚氨酯中硬段的含量减小，导致材料强度下降。朱金华等人[9]合成了一系含有不同软段的聚氨酯嵌段共聚物及接枝共聚物，并测试了其动态力学性能，果表明，聚氨酯共聚物的相容性和大分子的链结构有关，接枝链的存在对聚氨嵌段共聚物相容性和阻尼性能有显著影响。一般软段分子量对聚氨酯弹性体耐性能和热老化性能的影响并不显著。软段的结晶性对线型聚氨酯结晶性有较大贡献。一般说来，结晶性对提高聚氨酯的强度是有利的。但有时结晶会降低材的低温柔韧性，并且结晶型聚合物常常不透明。为了避免结晶，可降低分子的整性，如采用共聚酯或共聚醚多元醇，或混合多元醇、混合扩链剂等。
(5)硬段对聚氨酯弹性体性能的影响
硬段结构是影响聚氨酯弹性体耐热性能的主要因素之一。构成聚氨酯弹性体段的二异氰酸酯和扩链剂的结构不同，对耐热性能也会产生影响。聚氨酯材料硬段由多异氰酸酯与扩链剂应后组成，含有氨基甲酸酯基、芳基、取代脲基强极性基团，通常芳香族异氰酸酯形成的刚性链段构象不易改变，常温下伸展棒状。硬段通常影响聚氨酯的高温性能，如软化、熔融温度。常用的二异氰酸酯为 TDI、MDI、IPDI、PPDI、NDI 等，常用醇为乙二醇、-丁二醇、己二醇等，常用胺为 MOCA、EDA、DETDA 等。选择硬链段类型要是根据期望的聚合物的力学性能，如高使用温度、耐候性、溶解性等，当也要考虑其经济性。不同的二异氰酸酯结构可影响硬段的规整性，影响氢键的成，因而对弹性体的强度有较大的影响。一般来说，含芳环的异氰酸酯使硬段有更大的刚性，内聚能大，一般使弹性体的强度增加。
由二异氰酸酯和二元胺扩链剂构成的含有脲基的刚性链段，由于脲基的内聚很大，极易形成塑料微区，由这种刚性链段构成的聚氨酯极易发生微相分离。般来说，构成聚氨酯的刚性链段的刚性越大，越易发生微相分离，在聚氨酯中，性链段的含量越高，越易发生微相分离。
扩链剂关系到聚氨酯弹性体的硬段结构，对弹性体的性能影响较大。含芳环二元胺扩链的聚氨酯与脂肪族二元醇扩链的聚氨酯相比有较高的强度，是因为元胺扩链剂能形成脲键，脲键的极性比氨酯键的强，而且脲键硬段与聚醚软段间溶解度参数的差异较大，因此聚脲硬段与聚醚软段有更大的热力学不相容性，使得聚氨酯脲有更好的微相分离[10]，因而二元胺扩链的聚氨酯比二元醇扩链的聚氨酯具有较高的力学强度、模量、粘弹性、耐热性，并且还具有较好的低温性能。浇注型聚氨酯弹性体多采用芳族二元胺做扩链剂就是因为由此制备的聚氨酯弹性体具有良好的综合性能。赧广杰等[11]研究报道，通过马来酸酐与多元醇反应形成羧基酯多元醇，然后再与其它单体如 TDI-80、交联剂以及扩链剂等反应，制备了含羧基的聚氨酯预聚体，将其分散于三乙醇胺的水溶液中，制成水性聚氨酯，并对扩链剂的种类和用量对树脂性能的影响进行了研究，发现胺基扩链剂比羟基扩链剂更有利于提高树脂的力学性能。以双酚 A 做扩链剂，不仅可以提高树脂的力学性能，还可以提高树脂的玻璃化温度，拓宽内耗峰的宽度，改善树脂皮革态的温度范围[12]。聚氨酯脲所使用的二胺类扩链剂的结构直接影响材料中的氢键、结晶、微相结构分离，并很大程度上决定了材料的性能[13]。随着硬段含量的增加，聚氨酯材料拉断强度和硬度逐渐增加，断裂伸长率下降。这是因为硬段形成的具有一定结晶度的相和由软段形成的无定型相之间存在微相分离，硬段的结晶区起到有效交联点的作用，同时，硬段的结晶区对软段无定型区还起到一种类似填料增强的作用当含量增加时，硬段所具有的在软段中产生的增强作用及有效交联作用增强，促使材料强度增大。
(6)交联对聚氨酯弹性体性能的影响
分子内适度的交联可使聚氨酯材料硬度、软化温度和弹性模量增加，断裂伸长率、永久变形和溶剂中的溶胀性降低。对于聚氨酯弹性体，适当交联，可制得力学强度优良、硬度高、富有弹性，且有优良耐磨、耐油、耐臭氧及耐热性等性能的材料。但若交联过度，可使拉伸强度、伸长率等性能下降。在嵌段聚氨酯弹性体中，化学交联作用分为两大类：(1)利用三官能团的扩链剂（如 TMP）形成交联结构；(2)利用过量的异氰酸酯，经反应生成缩二脲（经由脲基）或脲基甲酸酯（经由氨基甲酸酯基）交联。交联对氢键化程度有显著影响，交联的形成大大降低了材料的氢键化程度，但是与氢键引起的物理交联相比，化学交联具有较好的热稳定性。在用 FT-IR、DSC 等手段研究了化学交联网络对聚氨酯脲弹性体的形态、力学性能及热性能的影响时，发现不同交联网络的聚氨酯脲弹性体具有不同形态，随着交联密度的增加，弹性体的微相混合程度增加，软段的玻璃化转变温度显著增加，并且弹性体的 300%定伸强度逐渐增加，断裂伸长率逐渐减小，当化学交联网络较完善时，弹性体的力学性能(拉伸强度和撕裂强度)达到高。

4 聚氨酯弹性体的应用
(1)在选煤、矿山、冶金等行业的应用
聚氨酯弹性体是符合矿山要求的非金属材料，可取代部分金属材料。用于山的聚氨酯弹性体制品有筛板、弹性体衬里、运输带等。聚氨酯橡胶筛板品种弛张筛板、张力筛板、条缝筛板等。聚氨酯橡胶筛板具有优异的耐磨、耐水、油、吸振消声、强度高、与金属骨架粘接牢等特性，噪音小，自清理效果好，减轻筛机负荷，节省能耗，延长了筛机寿命，筛分的质量高。许多矿山设备如摇床、特种选矿机、浮选机、族流器、螺旋流槽、粉碎机、选机、管道和弯头，接触碎石等物料，需要耐磨的衬里；矿用单轨吊车的钢芯氨酯驱动轮、阻燃抗静电的聚氨酯输送带、设备电缆 TPU 护套、防尘圈、减震等，聚氨酯弹性体是首选的材料。
(2)聚氨酯胶辊
聚氨酯胶辊是一类性能优异的聚氨酯橡胶制品，一般采用浇注工艺在钢或铁外覆一层聚氨酯弹性体而成。根据用途分种类有：粮食加工的砻谷胶辊，造纸业中的挤压胶辊和轧浆胶辊，纺织工业中用作拉丝辊、牵伸辊和切丝辊等，木、玻璃和包装工业所用的传动轴承胶辊，印染机械用各种胶辊，各种仪器用小胶辊，输送系统用传送胶辊，印刷胶辊，金属冷轧用传送胶辊，金属钢板彩涂辊等等，这些胶辊的胶层都可以用聚氨酯弹性体制作。胶辊大多数采用浇注工艺制造，一般采用把钢芯放在圆筒型模具中央浇注弹体成型。特殊的胶辊可采用离心浇注法或旋转浇注法。旋转浇注法无需模具，用室温硫化浇注弹性体体系，总加工时间缩短。
(3)聚氨酯胶轮及轮胎
聚氨酯弹性体承载能力大、耐磨、耐油，与金属骨架粘接牢固，可用于制造各种传动机构中广泛使用的胶轮，如；生产线传送带用托轮、导轮，缆车的滑，等等。体育娱乐方向，高档溜冰鞋旱冰轮及滑板车的轮子都采用聚氨酯制造。氨酯胶轮还具有耐油、韧性好、附着力强等特点，在矿用单轨吊车、齿轨车及洗车等车辆上使用效果十分明显。聚氨酯还用于很小的电子和精密仪器传动、各种万向轮等。还有微发泡轮胎，PU 发泡填充轮胎等。
(4)机械配件
各种密封圈、减震块、联轴节、汽车防滑链等。
(5)鞋材
聚氨酯弹性体具有缓冲性能好，质轻、耐磨、防滑等特点，加工性能好，已成为制鞋工业中一种重要的鞋用合成材料，制造棒球鞋、高尔夫球、足球等的运功鞋、鞋底、鞋跟、鞋头，以及滑雪鞋、安全鞋、休闲鞋等。用于鞋材的聚氨酯材料有浇注型微孔弹性体及热塑性聚氨酯弹性体等，以微孔弹性体鞋底为主。聚氨酯微孔弹性体质轻，耐磨性又好.受到制鞋厂商的青睬。制品密度低，比传统的橡胶底和 PVC 鞋材要轻得多。在国内微孔聚氨酯能弹性体主要用于旅游鞋、皮鞋、运动鞋、凉鞋等的鞋底及鞋垫，国外主要可用于需耐磨性和弹性的特殊运动鞋鞋底，设计可多样化。TPU 鞋后跟具有高耐磨性。可在注射成型中加入可热分解发泡剂，制成发泡 TPU 弹性鞋材。
(6)模具衬里以及钣金零件成型用冲裁模板等
用常规钢制冲模冲裁薄片零件，断口常有毛刺。用聚氨酯橡胶代替传统钢模的冲压技术是金属薄板冲压技术的一次飞跃，能大幅度缩短模具制造周期，延长模具使用寿命，降低成型零件的生产成本.并提高零件表面质量和尺寸精度，特别适用于中小批量和单件产品的试制生产，对薄而复杂的冲压零件更加适合。在瓷砖及陶瓷生产线上，采用 PU 弹性体内衬模具可降低生产成本，提高生产效率和成品率。聚氨酯可制造混凝土模具，采用聚氨酯模具可复制各种花纹，生产装饰性砌块，五金模具冲压生产中采用聚氨酯弹性体棒、管及板垫代替金属弹簧作缓冲构件，弹性高、柔韧性、压缩变形强度高，不损坏模具。
(7)医用弹性体制品
医用聚氨酯弹性体在国外以热塑性聚氨酯为主，也有少量浇注型聚氨酯弹性体及微孔弹性体。由于聚氨酯弹性体的高强度、耐磨、具生物相容性、无增塑剂和其它小分子惰性添加剂、在医用高分子材料中占有重要的地位。医用聚氨酯制品有聚氨酯胃镜软管、医用软管、人工以及隔膜及包囊材料、聚氨酯弹性绷带、气管套等等[14]。
(8)管材
利用聚氨酯弹性体的柔韧性、高拉伸强度，冲击强度、耐低温、耐高温、有较高的耐压强度等特点，可制成各种软管和硬管，如高压软管、医用导管、油管、空气输送管、燃料输送管、油漆用软管、消防用软管、气体物料输料管等等。氨酯管大多采用热塑性聚氨酯挤塑成型。

聚氨酯硬泡与建筑节能 聚氨酯硬质

泡沫是目前所有的墙体保温材料中保温性能好的隔热产品，也是世界上具前瞻性的保温材料。建设部科技司已成立了聚氨酯建筑节约应用推广工作组，并于2006年10月10日在北京召开了“聚氨酯墙体节能应用技术国际交流会”。会议一致认为聚氨酯材料是目前国际上性能好的保温材料，具有质量轻、保温、防潮、隔音、耐热、防震、耐腐蚀、容易与其他材料粘结、燃烧不产生熔滴等优异性能。目前，聚氨酯硬泡在我国主要应用在供热、制冷、造船、石油、化工、汽车、交通运 输等行业，用在建筑墙体保温的份额还不足10%，欧美等发达国家在建筑保温材料中约49%为聚氨酯材料。随着国内建筑节能标准的进一步完善，围绕保温节能领域 而开展一系列研究的机构和企业也逐步增加，硬质聚氨酯类产品将在建筑领域“大 展宏图”。

聚氨酯轮胎 聚氨酯弹性体一种既具有塑料的高硬度,又具有橡胶高弹 性的高分子合成材料。基于优异的力学性能,从20 世纪60 年代开始就进行了聚氨酯弹性体在轮胎中的应用研究。特别是浇注型聚氨酯弹性体是目前耐磨的弹性 体,具有可着色、高耐切割性、吸振、减震、负重容量非常大以及优良的耐油及耐化学品等优点,而且对人体无毒害作用,又能完全生物降解,还不必添加炭黑和芳烃 油,是制造轮胎胎面的理想材料。聚氨酯轮胎采用浇注工艺制造,其结构和目前生产的轮胎有很大区别。全聚氨酯充 气轮胎是由胎体、带束层和胎面3 部分构成。部分 聚氨酯充气轮胎有两种形式:一种是胎体为浇注的聚氨酯,而胎面则为制造普通轮胎用的橡胶;另一种是胎体为子午线胎体,而胎面则是聚氨酯。聚氨酯充气轮胎与普通 钢丝子午线轮胎相比具有下列优点: (1) 耗油量平均低10%; (2)胎面磨耗低51%; (3) 重量轻30%; (4) 滚动阻力低35%以上;(5)均匀性更好,且不会出现胎面剥离现 象。

PU轮胎有全PU轮(PP型)及橡胶外胎PU内胎(RP型)两种，适用各种电动助 行车、轮椅、儿童手推车等等。 产品优点︰吸震力佳、耐摩擦、不怕铁钉、不会泄气、不用补胎安全、省钱。 但目前聚氨酯轮胎研究中仍然存在一些要解决的问题,即提高聚氨酯轮胎的牵引制动性能、提高耐水解性能、载重汽车轮胎的多次注射成型工艺等。在开发聚氨酯轮胎过程中,耐高温性能是影响聚氨酯轮胎实用化的主要因素。

废旧聚氨酯回收 环境保护是崛起中的聚氨酯工业面临的又一重大问 题。随着聚氨酯材料在国民经济中的用途越来越广，用量越来越大，其废弃物的回收再利用也日益受到人们的重视。 废旧聚氨酯主要包括生产厂的边角废料、模具溢出料，报废汽车、冰箱中的聚氨酯泡沫及弹性体，废旧鞋底和废旧PU革、氨纶旧衣物等。当前聚氨酯的回收利用主要有三种方法：物理法、化学法、能源法。

对废旧聚氨酯制品的回收利用，欧盟率先出台了电器产品废旧塑料回收的法律法规，原则是谁生产谁回收;我国也应该加快聚氨酯制品尤其是泡沫制品的回收利用。聚氨酯的回收利用无疑对环境保护和资源利用是有利的，但是主要问题还在于回收废聚氨酯是否有经济效益。由于聚氨酯的用量较大，而近期原料价格居高不下，其废弃物回收市场前景看好，但以前使用的回收方法经济性普遍不强，未能广泛推广，因此，开发一种经济可行的回收方法已经成为业界研究的热点。

聚氨酯仿木聚氨酯仿木材料是通过注塑机向模具注射聚氨酯组合料，待凝固定形后取 出进行后期涂装工艺等加工。聚氨酯产品具有密度小、质量轻、尺寸稳定性好、不易变形等特性，可配合内埋木棒及铁条来做家具的结构性支撑部件。聚氨酯仿木材 料利用模型的方法模制出各种复杂的结构及雕刻图案，可刨、可钉、可锯，有“合成木材”的美称。 当然，除了良好的模塑性能外，聚氨酯仿木家具相对于传统木质 家具来说，其价格更具优势，并且随着天然木材的紧缺，环保意识的增加，聚氨酯仿木家具在欧美等发达地区越来越受到欢迎。 目前，在国内生产PU仿木家具的企业比较少，其中稍具规模的就更少，大部分都集中在华东华南沿海地区，并且他们生产的产品全部用于出口，所以聚氨酯仿木家具在国内市场具有巨大的发展空 间。 03～04年国内从事聚氨酯仿木家具生产的厂家他们产品的出口量并不多，但随着05年以后，原料价格的逐步走低，这些厂家的海外订单也逐渐增加，每个厂家 都满负荷开工，有些甚至开始扩产。据粗算，05年仿木硬泡的使用量达到了2万吨。按照目前的国际形势来看，PU仿木家具未来几年在国内的发展速度将会逐步加 快。

喷涂聚脲弹性体喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer，简称SPUA)技术是国外近十年来，继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂 料等低(无)污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术，它是在反应注射成型(RIM)技术的基础上发展起来的，其主要原料是端氨基聚氧化丙烯醚(端氨基聚醚)。端氨基聚醚与液态胺扩链剂、颜料、填料以及助剂组成色浆(R祖分)，另一组分则有异氰酸酯与低聚物二元醇或三元醇反应制得(A组分)。A组分与R组分通过喷涂设备进行喷涂制得聚脲弹性体。该工艺属快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简 单，可很方便的在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂。SPUA技术全面突破了传统环保型涂装技术的局限,相比之下该产品具有更优异的耐磨性、耐老化、 防腐蚀性、热稳定性。因此，使得该技术一问世，便得到迅猛的发展。

非光气法生产异氰酸酯 非光气法的优点是：省去危险性 光气的使用，不产生腐蚀性氯化氢目前具有一定实用价值的非主流异氰酸酯制备方法主要有一氧化碳法(羰基化法)和碳酸二甲酯法等。 一氧化碳法是硝基化合物在高温高压下与一氧化碳反应而 制得有机异氰酸酯。其工艺过程可分一步法和二步法两种。工艺较简单，节省原料消耗;缺点是需贵重金属催化剂，收率不高。但总的说来，该法若工业化，装置建 设费用及生产成本比光气化大为降低。 该法设备简单、无公害，解决了光气法的诸多弊病。只是由于碳酸二甲酯的价格较高，在经济性方面不如传统方法。随着碳 酸二甲酯的不断开发，生产规模不断扩大，其价格将逐渐降低。相信在环境问题日益被重视的今天，该法将更具有生命力。

过氧化氢生产环氧丙烷工艺加快推向 工业化 过氧化氢生产环氧丙烷工艺(HPPO)与其他常规环氧丙烷生产工艺相比，优点是生产过程中只生产终端产品环氧丙烷和水，不产生副产品(常规的是 乙烯或叔丁醇)，不存在其他化学品的推销问题。常规的氯醇法或乙烯单体法生产环氧丙烷，会分别产生含氯废物或大量乙烯单体。在HPPO工艺中，过氧化氢可 完全转化，丙烯转化接近定量值。少量的丙烯排气流进入现有的丙烯网络或循环至反应器。新建装置占地面积非常小，需要配套的基础设施少，可大大节省投资。 HPPO法环氧丙烷生产工艺过氧化氢转化率达99%，环氧丙烷选择性高达95%。 过氧化氢生产环氧丙烷工艺(HPPO)加快了推向工业化的速度。2006年初在比利时安特卫普建设套 HPPO装置，新建装置能力为30万吨/年环氧丙烷，将于2008年投产。除安特卫普外，2009年在美国吉斯玛建设HPPO工艺生产环氧丙烷装置。巴斯夫和陶氏化学目前也考虑2010年前在 亚洲建HPPO法环氧丙烷装置。

水性聚氨酯水性聚氨酯分散树脂(PUDs)与其它 结构的聚合物比具有许多优点，而且符合环保要求，主要表现在：? 分散于水中，无游离的异氰酸酯，无毒性;? 对底材有良好的附着力和良好的物理机械性能，如耐磨性和抗冲击性;?和其它水性聚合物如丙烯酸类，有良好的相容性;?溶 剂含量少，符合VOC排放要求，甚至可做到零VOC。?以水为介质，无毒不燃，无公 害、无危险，气味小，不污染环境，节省能源，适用于易被有机溶剂侵蚀的基材。

缺点是：干燥速度慢，初始粘性低，耐水性不佳。

植物油聚醚多元醇发展前景 看好 目前现有的聚醚多元醇的生产主要用石油的下游产品环氧丙烷、甘油等，资源紧张且成本高。近年来，国内外少数公司充分利用一些低廉的植物油如大豆油、 棕榈油为原料，开发一系列植物油多元醇，替代常规聚醚多元醇。 美国采用植物油进行研发聚氨酯多元醇的公司之一。这种多元醇可减少生产步骤，植物油的基因改性从理论上可直接从绿色植物中提取出工业制品。陶氏是个测试弹性发泡多元醇的企业，实验 室及试验工厂规模的生产已获得成功。 聚醚行业现状：现有聚醚多元醇的生产主要用石油的下游产品环氧丙烷、甘油等，资源紧张且成本高。 预期目标：采用不 同的可再生天然油类，包括亚麻油、菜籽油、大豆油和蓖麻油等可替代高成本原油和天然气原料生产聚醚多元醇，即可生产植物油聚醚多元醇，该植物油聚醚多元醇 可应用于生产多种软、硬泡聚氨酯产品，主要应用于汽车、家具、垫褥和保温材料 等领域。

在未来的10–15年，植物油基多元醇可替代石油提炼的各种组分材 料，用于制造聚氨酯泡沫、弹性体、涂料、胶粘剂以及密封剂等。

非异氰酸酯聚氨酯研究进展 美国在非异氰酸酯聚氨酯的生产及研发方面处于领先地位，成功开发了用于涂料的替代常规聚氨酯的非异氰酸酯聚氨酯。其耐 化学性是常规聚氨酯的 1.5~3 倍，而价格却与常规聚氨酯相差无几。Eurotech公 司打算将这类新型的聚氨酯进行商品化，应用于抗裂复合材料、耐化学涂层、以及 密封剂等领域。年产50 万吨的工厂已于2001 年在以色列投产。2001年就Eurotech 的混杂型非异氰酸酯聚氨酯(HNIPU)签订了“合作 技术开发协议”。2002 年非异氰酸酯聚氨酯系列产品 中，又增加了一种新的丙烯酸型产品(A-HNIPU)。A-HNIPU用于制造高级功能性涂料与粘合剂，具有高光泽性、优异的粘合性、良好的硬度以及耐化学腐蚀性，该产品 将作为新一代的聚氨酯产品在美国与欧洲经销。 非异氰酸酯聚氨酯从分子结构上弥补了常规聚氨酯分子中的弱键结构，耐化学性、耐水解性以及抗渗透性均比较优 异，而且其制备过程中省去了有毒的多异氰酸酯，所用的原料均不是湿敏性的，给原料的保存与施工带来了方便，且不会因产生气泡而使材料形成结构缺陷。鉴于以 上原因，近年来非异氰酸酯聚氨酯发展比较迅猛，在欧美等西方国家正在逐步实现工业化，广泛地应用于涂料、弹性体、胶粘剂等行业，大有与常规聚氨酯竞争之 势。但是我国在此领域内的研究尚无文献报道，更无工业化可言，因此加快对非异氰酸酯聚氨酯的研究与开发是我国发展新型高分子材料的重要方向。非异氰酸酯聚 氨酯有着非常广阔的发展前景，是新一代的聚氨酯体系。

减压慢回弹海绵 如今越来越多的都市白领开始关注睡眠健康问题。床垫，不再是传统意义上的睡 具，而被赋予了更多的人性化关怀和高科技含量。

慢回弹早由美国太空总署 NASA开发研制的一种新型材料，作为宇航员在太空旅行时的支撑和保护垫。这种高科技材料能根据宇航员的身形和体温自动调节宇航服的形状，从而为人体减压。随 着科技的发展，昔日的高科技材料在民用家居行业找到了它的新用途。 较之普通的海绵床垫，取材于宇航材料的慢回弹床垫，化学、物理性能稳定，防螨、抗真 菌，有良好的透气性;专业的人体工程学设计，具有粘着性、伸缩性与感温性，可为人体提供大限度的舒适感并且当压力除去时，床垫能回弹到原位不变形。 因为所有人的身高各不相同，有的区域根本接触不到。减压慢回弹床垫有独特的缓冲记忆功能，不论人高矮胖瘦，随意躺在任何位置，身体都能和床垫紧密接触，当人 体平躺时，身体较重的地方，背部和臀部自然下沉，较轻的腰部被自然托起，保持脊椎的平直状态，符合人体工程学原理。无论你躺在什么位置都能根据身形调整床 垫形状，并且适用所有人群。释压PressureRelief，将压力及痛点降至低，增进血液循环，使身体经长时间操作亦不会酸麻。

PU枕木 (Eslon Neo Lumber FFU)埃尔森新木材是以60度加固的长玻璃纤维生产的尺寸统一的合成材料。 在过去20余年中，日本生产的产品作为建筑材料在亚洲市场大行其道。亚洲市场上，这种复合材料被证明可以用于各种用途。更具体地来说，它被用在不能使用木材的地方，或者无论是由于技术或经济原因而轻易成为木材的替代材料。这种复合材料常用的用途是鱼塘、地窖、人行道、土锚(通常为水泥)以及轨道枕木。例如，日本高速列车新干线的轨道即是以聚氨脂枕木铺就。

纳米聚氨酯 所谓“纳米聚氨酯”是指无机填充物以纳米尺寸分散在聚氨酯材料 中形成的有机/无机纳米复合材料。在纳米复合材料中，分散相的尺寸至少一维方向小于100nm。由于分散性的纳米尺寸效应、大比表面积和强界面结合，纳米聚氨 酯具有一般聚氨酯材料所不具备的优异性能，因此是一种全新的高技术新材料，具有广阔的商业开发和应用前景。 不同的填充物填充到不同的聚氨酯材料体系中可 以制得很多的聚氨酯复合材料体系，例如纳米聚氨酯型涂料，选用我国丰产的天然层状硅酸盐粘土为无机填料，通过插层复合方法使粘土片层以其纳米结构单元在聚 合物基体中的剥离、分散及与基体的复合。克服了普通纳米颗粒与聚合物复合存在的分散、团聚和界面难以匹配三大难题，聚氨酯型纳米复合涂料的性能优于相同组 分常规聚合物复合涂料的物理力学性能。不仅如此，聚氨酯型纳米复合涂料还具有原组份不具备的特殊性能或功能，为制备高性能新材料提供了新的可能。

阻燃剂发展方向——无卤高效、低烟低毒 阻燃剂种类繁多，可分为：有机阻燃剂和无机 阻燃剂。具代表性的阻燃剂是氯系、溴系、磷系及氢氧化铝、氢氧化镁等。有机阻燃剂有三大类，其特点各异。一是氯系阻燃剂：以含氯量较高的氯化石蜡为主，其 中主要是氯蜡-52和氯蜡-40。目前氯系阻燃剂正朝着无污染、高纯度、高热稳定性、高含氯量方向发展，其代表产品是氯蜡-70，国外已经使用的全氯环戊癸烷和 反应型氯系阻燃剂氯菌酸国内尚无工业化产品。二是溴系阻燃剂：大多在200℃～300℃下分解，分解时通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基，延缓或终 止燃烧的链反应，释放出的HBr是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用。溴系阻燃剂的适用范围广泛，是目前世界上产量大的有机阻燃剂之一，主要产品有十溴二醚、四澳双酚A、五溴和六溴环十二烷等。三是磷系阻燃剂：也是一种阻燃性能良好的阻燃剂，在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下，国外对此进行了大量的研究。有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三酚、磷酸酯、丁系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。含 磷无机阻燃剂主要产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。红磷的阻燃效果比磷酸酯类的阻燃效果更好。其用量也在增加。含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发。不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。 无机阻燃剂分解温度高，除了有阻燃效果外，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，目前国 外工业发达国家无机阻燃剂消费量远远高于有机阻燃剂。主要使用的品种有氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、三氧化二梯等。氢氧化铝是集阻燃、抑烟、填充三大功能于 一身的阻燃剂，无毒、无腐蚀、稳定性好、高温下不产生有毒气体，且价格低廉，来源广泛。氢氧化镁在340℃～490℃之间分解。热稳定性好，具有良好的阻燃及 消烟效果，特别适宜于加工温度较高的聚烯烃塑料。氢氧化铝和氢氧化镁两者复合使用能相互补充，其阻燃性能比单独使用效果要好。 卤素阻燃剂的优点是用量少、阻燃效率高且适应性广，但其严重缺点是燃烧时生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体，危害很大。近几年开发无卤阻燃剂取代卤素阻燃剂已成为世界阻燃发展趋势。研究开发新型阻燃剂，降低材料燃烧时的烟量及有毒气体量，成为近年来阻燃领域中的重点研究课题之一。目前采用的抑烟剂主要以金属氧化物、过渡金属氧化物为主，主要有硼酸锌、铝化合物(三氧化铝、铅酸铵)及其复配物、镁-锌复合物、二茂铁、氧化锡、氧化铜等。协同体系阻燃效果好、成本低，既可阻燃又可 抑烟，还具有一些特殊功能，常用的协同体系主要是卤-磷、锑-磷、磷-氮等，达到提高阻燃性能的目的。红磷是主要的阻燃协效制之一，它对氢氧化铝、氮 等阻燃体系都有协效作用。 我国阻燃剂研究起步较晚，虽已取得了长足的发展，但是与先进国家比起来，在产量和品种结构上都还有一定的差距。目前，国内 的研究和发展的重点集中在无机阻燃剂、红磷微胶囊化、膨胀型阻燃剂等领域，并取得了一定的成果。无卤、高效、低烟、低毒新型阻燃剂是当今阻燃剂的发展方 向。据悉，该行业一度畅销国外的溴化环氧树脂是一种很好的工程阻燃剂，但欧美等国从环保等角度出发已停止该类产品使用，使国内溴化环氧树脂生产受到严重影 响。业内正全力加快磷类环氧树脂阻燃产品的开发。

聚氨酯泡沫发泡剂 HFC-245fa HFC-245fa (1，1，1，3，3-五氟丙烷),分子量 134.0;沸点15.3℃;无闪点不燃;破坏臭氧潜能值(ODP)为零;GWP值很小，仅是CFC-11的1.5%-3.0%;低毒;气体扩散速度较低，泡沫的老化绝热性能好。在相同的泡沫密度下，HFC-245fa体系在价格及性能方面与HCFC-141b相当，且泡沫外观均匀，泡孔结构细密，有较高的抗压强度，且因沸点低，可提供较宽的操作范围。绝热性能试验表明，采用HFC-245fa发泡技术能耗仅比HCFC-141b发泡的泡沫增加2%，而采用其他零ODP值发泡剂，如环戊烷能耗要高10%。在美国、日本等国家，以HFC365fmc及 HFC-245fa为代表的HFC技术被认为是CFC-141b理想的替代品。

我国应用的主要 是液态HFC-243fa发泡体系。HFC-245fa的毒性和其他相关特性进行 了广泛试验，并于2002年8月在美围盖斯马耳建成HFC-245fa的生产装置(投资 1.3亿美元)，声称该装置可满足世界市场的需求，并可继续扩大产能。2002年，日本成功开发了一种可以获得低气压HFC-245fa产品的新配方技术，2003年10月，其化学子建成日本首套5000吨/年HFC-245fa装置(投资30亿 日元)。典型的配方是采 用少量水和约13%的HFC-245fa，另一配方采用11%HFC-245fa和较多的水，泡沫密 度可降低5%，导热系数稍有上升，而其他任何物理性能未受负面影响，物料成本共降低10%。我国浙江蓝天环保目前已开始生产并出口。

Huntsman、美国气体化学公 司研究了一种专为HFC-245fa体系设计的添加剂DabcoPM200，这种添加剂具有表面 活性剂性能，可降低混合物粘度，以强化发泡。英国在HFC-245fa技术应用方面也各有建树。我国在HFC-245fa方面的研究应用是从冰箱泡沫开始的。除冰箱外，应用于聚氨酯板材(连续板和间歇板)、聚氢酯喷涂、聚氮酯 管道保温的HFC-245fa无氟组合聚醚基础配方体系也在研究开发中，这既是进军国际市场的需要，更是为加快过渡性替代品的淘汰步伐，为我国全面淘汰ODS 作好技术储备。

液晶聚氨酯 聚氨酯弹性体是高弹性和高延伸性的高聚物材料，其中 的氨基甲酸酯由酰氨基和醚基组成，从化学结构的观点可以推断出：聚氨酯的物理性能介于聚酰胺与聚酯之间，因此液晶聚氨酯的制备和特征研究非常必要。近年来世界液晶聚氨酯研究也比较活跃，主要集中于原料的选择、工艺路线的优化及物性改善方面。液晶聚氨酯是由刚性致介基因和柔性间隔基团连接而成，是一种在熔体状态下具有液晶性能的聚氨酯弹性体。该材料具有良好的机械、热稳定、高弹性、 高延伸性能及良好的加工性能。 液晶聚氨酯弹性体的合成采取一步或两步聚合的方法加工成型。工艺多样，挤出、注射模塑、涂覆均可。产品又可分为主链型液晶 聚氨酯和侧链型液晶聚氨酯，主链型液晶聚氨酯是指在主链中含有液晶链段，侧链型则是在侧链中含有液晶链段。无论是那种聚氨酯，现在都面临着需要解决的两大 问题，一是合成出相对分子质量足够高的聚氨酯，以使其具有高强度和高模量性能。

图1 聚氨酯的若干重要应用：左上：床垫；右上：鞋底；左下：涂料；右下：弹力纤维
通过上面的介绍，你是否意识到了我们日常工作和生活的几乎方方面面都离不开聚氨酯？那么这究竟是怎样一种神奇的材料，我们又是如何得到它的呢？
众所周知，各种合成高分子材料都是由无数小分子相互反应而来，例如聚乙烯就是乙烯分子相互反应的产物。聚氨酯自然也不例外，要得到它，离不开两类重要的小分子。
种分子叫做醇，也就是带有羟基的化合物[1]。这是大家再熟悉不过的一类物质，我们每次开怀畅饮时就在喝下醇的一种——乙醇。不过要完成合成聚氨酯的任务，每个醇分子中至少要有两个羟基才行，因此乙醇并不够格，需要换成它的“近亲”——乙二醇。
另一种分子相对来说没有那么知名，它叫做异氰酸酯，这里出场的是其中的一员，名叫二基甲烷二异氰酸酯[2]。虽然名字拗口难记，它可绝对称得上聚氨酯工业中的“大腕”，全球范围内年产量高达数百万吨。顾名思义，每个二基甲烷二异氰酸酯分子中有两个异氰酸酯结构。
一个乙二醇分子和一个二基甲烷二异氰酸酯分子一旦相遇，就像久违的老朋友，一个伸出羟基，另一个伸出异氰酸酯，紧紧握住对方的“手”，变成了一个分子。但是反应并没有就此打住。乙二醇还有另一只“手”——另外一个羟基，它还可以抓住另一个二基甲烷二异氰酸酯分子。而被乙二醇抓住的两个二基甲烷二异氰酸酯也分别还有另外一个异氰酸酯结构空闲着，又可以分别抓住一个乙二醇分子。大家不停地拉手的结果就是形成了高分子化合物，也就是聚氨酯。

图2 由乙二醇和二基甲烷二异氰酸酯生成聚氨酯的反应过程
为什么聚氨酯的应用如此广泛？奥秘就在于这两种原材料上面。在刚才的例子中，我们用乙二醇和二基甲烷二异氰酸酯反应得到了聚氨酯，但如果你把乙二醇换成丙二醇或者丁二醇，只要每个分子中至少含有两个羟基，我们仍然能够得到聚氨酯。同样，我们也可以把二基甲烷二异氰酸酯替换成其它的材料，只要每个分子都至少有两个异氰酸酯结构。也就是说，聚氨酯实际上包含了一大类材料，它们的结构虽然相似，性能却又迥异，有的是坚硬的塑料，另外一些是富有弹性的橡胶，还有的能够做成强劲的粘合剂。
当然，无论性能如何变化，它们都具有许多共同的优点，例如生产成本低、加工方便、耐腐蚀等等。除了聚氨酯，几乎没有哪一种高分子材料能够让我们如此随心所欲地调节它的性能以适应不同的应用。
聚氨酯之所以遍布日常生活的几乎每一个角落，还得益于它的另一个绝活——发泡。如果我们在烧杯中加入一定量的醇和异氰酸酯，搅拌一会儿后它们就会变成坚硬的固体。然而如果我们再向烧杯中加入一点水，烧杯中的混合物就变得像刚开瓶的啤酒，大量泡沫喷薄而出。原来，异氰酸酯一遇到水就就迅速变成另外一种有机物——胺，同时迅速放出二氧化碳气体。由于液体的阻隔，这些气体来不及逃逸至空气中，因此我们就看到了大量的泡沫。
可是随着时间的推移，这些泡沫并不会像啤酒沫或者肥皂泡那样逐渐破碎消失，而是永久地留存下来。原来，反应生成的胺还会会继续寻找尚未与水反应的异氰酸酯并与它发生反应，把自己变成聚氨酯的一部分。也就是说，构成这些泡沫外壁的不再是脆弱的水膜，而是坚固的聚氨酯，因此这些泡沫得以永久保留下来。而由于内部充满了大量微小的气泡，聚氨酯也变得无比轻盈膨松，密度只有原先的几十分之一[3]。

图3 制备聚氨酯泡沫的基本原理
不要小看这些聚氨酯的泡沫，全球范围内，它们竟然贡献了聚氨酯材料一多半的产值。那么这么多的聚氨酯泡沫都到了哪里去呢？通过调整原料具体的组成，我们可以得到两种不同的聚氨酯泡沫。种聚氨酯泡沫的孔洞之间互相连通，构成泡沫外壁的聚氨酯柔软而富有弹性。这样的泡沫遇到外力很容易变形，但又不会被压垮，一旦外力撤去就会恢复自身的形状，因此能够给使用者带来极大的舒适感。前面提到的床垫和沙发垫很多都应用了这一类聚氨酯泡沫。除此之外，汽车坐垫也少不了它。
另一种聚氨酯泡更为坚硬，内部的微小孔洞不再相连，而是彼此隔绝，这样的泡沫有什么用呢？我们知道，如果要隔绝热量的传播，没有什么材料的效果能比得上空气，而空气中二氧化碳的隔热能力又大大优于氧气、氮气等其他成分。如果我们用聚氨酯将二氧化碳隔绝在一个个微小的空间内，防止它们互相流通或者逃逸到外界，这样的聚氨酯泡沫具有几乎媲美空气的良好的隔热能力，是其他材料难以企及的。
如果用砖来代替，30多厘米厚的砖的隔热效果才能抵得上1厘米厚的聚氨酯泡沫！而且由于聚氨酯泡沫具有很好的机械强度，很多时候利用它来进行隔热比单纯使用空气来隔热效果要好得多，因此它广受人们的青睐。聚氨酯泡沫不仅已经成为生产冰箱的必备，在建筑节能中的应用也十分广泛。这些聚氨酯泡沫有效地帮助我们提高了能源的利用率，从而节省了宝贵的资源。

图4 操作人员正在用聚氨酯泡沫提高建筑物的隔热能力
从诞生至今，聚氨酯走过了近80年的历程，极大地改变了我们的生活。放眼未来，聚氨酯材料的不断革新和进步还将让我们的生活更加美好。
注释：
[1] 准确地说醇是脂肪族碳链与羟基相连的化合物。羟基直接与环相连的化合物称为酚。
[2] 二基甲烷二异氰酸酯有2,2’, 2,4’ 和4,4’三种不同的结构，其中4,4’-二基甲烷二异氰酸酯在聚氨酯工业中为常用，图1展示的也是这种结构。
[3] 许多聚氨酯泡沫在生产过程中也会通入其它气体帮助发泡